Problemi elettrici sulla ISS richiederanno a breve nuove passeggiate spaziali non programmate

La ISS a marzo 2009

I manager della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) stanno preparando per le prossime settimane almeno una o più passeggiate spaziali (Extra Vehicular Activity o EVA), non precedentemente previste, per risolvere alcuni problemi di funzionamento del sistema di distribuzione dell’energia elettrica dell’avamposto spaziale.

La Stazione Spaziale Internazionale ricava l’energia elettrica necessaria al suo funzionamento da un sistema di otto grandi tralicci dotati di pannelli solari (Solar Array Wings o SAWs), disposti, quattro per parte, alle estremità della trave principale della struttura della ISS.

La batteria di pannelli solari, quando esposti alla luce solare, fornisce corrente continua alla tensione di 160 V ad una serie di centraline di controllo (Direct Current Switching Unit o DCSU), una per ciascun pannello solare, che distribuiscono la corrente sia ai quattro moduli che distribuiscono la corrente alla ISS (Main Bus Switching Unit o MBSU) che alle unità di accumulo per i periodi in cui la Stazione Spaziale non è illuminata (Battery Charge/Discharge Units o BCDUs).

Le connessioni elettriche che collegano ciascun pannello solare al proprio DCSU e poi successivamente alle MBSU e agli BCDU sono chiamati canali e numerati come i pannelli solari da cui attingono l’energia elettrica (1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B).

Il problema principale attualmente presente nel sistema di distribuzione dell’energia fornita dai pannelli solari di cui la ISS è dotata, è dovuto ad una perdita di ammonica dal circuito di raffreddamento collegato al canale 2B.

I canali che forniscono energia dai pannelli solari sono collegati a dei sistemi che si occupano di smaltire il calore attraverso dei radiatori dedicati in cui l’ammoniaca funge da liquido refrigerante.

Una perdita di ammoniaca è stata registrata sul circuito di raffreddamento del canale 2B sin da dicembre 2006, ad un tasso di circa 680 gr l’anno, e per questa ragione, durante un EVA effettuata a maggio 2011 durante la missione Shuttle STS-134, il circuito era stato rifornito di ulteriori 4 kg di ammoniaca, facendo ipotizzare che nessun ulteriore rabbocco si sarebbe reso necessario fino al 2015.

Sfortunatamente dopo questa operazione di rifornimento si è verificato un incremento della perdita di ammoniaca dal canale 2B, che  è aumentata fino a un tasso di 2,4 kg l’anno, portando, secondo le proiezioni effettuati dai tecnici della NASA, al rischio di mancanza di sufficiente ammoniaca nel circuito di raffreddamento entro la fine dell’anno 2012.

La causa di questa perdita è stata localizzata nel radiatore associato al circuito di raffreddamento del canale 2B e, per fare fronte a questa situazione potenzialmente pericolosa per il corretto funzionamento della ISS, è in preparazione una EVA per il prossimo 1 novembre con la quale gli astronauti Sunita Williams (Americana, comandante della Expedition 33) e Aki Hoshide (Giapponese, Ingegnere di volo della Expedition 33), si accingono a escludere il radiatore difettoso per dirottare il flusso del refrigerante ad un altro radiatore attualmente non più in uso posto nelle vicinanze ma che era stato rabboccato con 2,2 kg di ammoniaca sempre durante l’EVA di STS-134.

Il radiatore difettoso potrebbe in futuro essere rimpiazzato con un radiatore di scorta già presente sulla ISS, portato in orbita con la missione Shuttle STS-133 nel febbraio 2011, ma non rimarrebbero più a disposizione sulla ISS né, una volta terminato il programma Shuttle, c’è attualmente la possibilità di rifornire la Stazione Spaziale di questo genere di ricambi, viste le grandi dimensioni che essi hanno.

Un’altra EVA potrebbe essere necessaria, dopo quella del 1 novembre, a causa di un malfunzionamento verificatosi sulla DCSU del canale 3A.

Lo scorso settembre gli astronauti Sunita Williams e Aki Hoshide hanno dovuto effettuare due EVA per sostituire una MBSU, quella preposta a raccogliere l’energia proveniente dalla coppi adi pannelli solari n. 1.

Durante l’EVA di settembre si è verificato l’interruzione automatica del canale 3A a causa del passaggio di una corrente la cui intensità è stata superiore ai 250 A, quando gli interruttori di sicurezza tollerano al massimo una corrente superiore ai 25 A per 40 millisecondi.

Il picco di corrente ha portato all’isolamento del canale 3A, pertanto la ISS ha perso circa il 12,5% della potenza massima disponibile dagli inizi di settembre, problema in qualche modo superabile se non ci fosse il rischio concomitante di perdere il funzionamento del canale 2B entro la fine dell’anno.

L’equipaggio della ISS ha effettuato, su richiesta dei tecnici a terra, una serie di scatti fotografici della zona della ISS dove si trova il canale 3A, ma da queste immagini non si è ricavata alcuna informazione di possibili guasti visibili.

Per questa ragione, a partire dallo scorso 11 ottobre, si è gradatamente tornati ad attivare il canale 3A, prima alimentandolo con le batterie, successivamente con la corrente proveniente dal pannello solare 3A, senza che si sia più verificata alcuna anomalia.

I tecnici sospettano, però che ci possa essere stata un’anomalia nella unità di derivazione sequenziale (Sequential Shunt Unit o SSU) del canale 3A che abbia portato al superamento della intensità di corrente consentita.

Una ulteriore EVA, dopo quella del 1 novembre, dovrebbe essere necessaria per la sostituzione dello SSU del canale 3A, ma la pianificazione di una attività complessa come questa sempre a carico degli astronauti  Williams e Hoshide non si sposa con il calendario delle attività della ISS che prevedono, tra l’altro, il loro rientro a terra con la capsula Soyus TMA-05M/31S il prossimo 19 novembre.

Poiché il prossimo equipaggio è in arrivo sulla ISS il prossimo 25 ottobre, dopo il lancio il 23 a bordo della capsula Soyuz TMA-06M/32S, e con il rientro il 19 novembre dell’equipaggio della Soyuz TMA-05M/31S, sulla ISS rimarrà un solo astronauta, l’Americano Kevin Ford, in grado di operare in EVA sulle componenti della Stazione Spaziale dove sono localizzate le anomalie elettriche, la parte di competenza degli Stati Uniti d’America (United States Orbital Segment o USOS).

A riportare a due gli astronauti abilitati alle EVA sulla parte USOS a bordo della ISS, il numero previsto per l’effettuazione di queste attività, sarà il 21 dicembre 2012 la Soyuz TMA-07M/33S, ma in tal caso mancheranno troppi pochi giorni prima della fine dell’anno per operare in sicurezza le riparazioni dei canali 2B e 3A.

Con la fine del programma Shuttle è terminato anche l’apporto delle attività extra veicolari da parte degli astronauti portati in orbita dallo spazioplano Americano, contributo fondamentale per la costruzione e la manutenzione della Stazione Spaziale.

Per questa ragione il numero delle EVA sulla ISS è progressivamente diminuito e, nei piani dei manager del centro di controllo della ISS, si dovrebbero progressivamente ancora ridurre, per consentire agli astronauti a bordo di dedicare più tempo alle attività scientifiche.

Le future attività extra veicolari dedicate alla manutezione dovrebbero essere a carico dei bracci robotici, dotati di manipolatori avanzati come il DEXTRE, e di componenti umanoidi come il Robonaut 2, da poco a bordo della ISS.

Fonte: Nasaspaceflight.com

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Giuseppe Corleo

Ingegnere meccanico per corso di studi, informatico in ambito bancario per professione, appassionato di tutto ciò che riguarda astronomia, astronautica, meccanica, fisica e matematica. Articolista del sito Astronautinews.it dal 2011.

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