La NASA delinea i piani per le strutture di lancio dello SLS

I piani di sviluppo del nuovo Space Launch System (SLS) della NASA, il futuro sistema di lancio Americano che dovrà portare gli astronauti al di là dell’orbita terrestre bassa, prevedono la definizione di tutte le strutture di terra che serviranno per gestire tutte le fasi preparatorie al lancio.

Come è noto, lo Space Launch System, il cui debutto è previsto nel 2017, sarà un sistema di lancio in grado sia di inviare equipaggi oltre l’orbita terrestre bassa, attraverso l’utilizzo della capsula Orion MPCV (Multi Purpose Crew Vehicle) che può, ospitare fino a 4 astronauti, ma anche immettere in orbita carichi di massa elevata che serviranno per le prossime missioni di esplorazione del sistema solare della NASA.

Il Mobile Launcher vicino al VAB

Per le fasi di assemblaggio del vettore SLS all’interno del Vehicle Assembly Building della NASA a Cape Canaveral e per le successive fasi di integrazione e lancio che avverrà dal Launch Complex (LC) 39B, smantellato dalle strutture dedicate al lancio degli Shuttle, lo Space Launch System si servirà di una rampa di lancio mobile, la Mobile Launcher (ML), già realizzata per il vettore Ares I del defunto programma Constellation.

Realizzata fra il maggio 2009  e l’agosto 2010 su un piazzale situato a nord del VAB, la struttura della ML è composta da una torre (Launch Umbilical Tower o LUT) alta circa 108 m con una base quadrata di circa 12 m di lato che sosterrà i bracci di accesso e le connessioni di alimentazione del razzo vettore, montata su una base mobile (Mobile Launch Platform o MLP).

La ML sarà anche, come già accennato, una struttura necessaria all’interno del VAB per l’assemblaggio del vettore SLS in quanto durante la fase di montaggio il razzo vettore sarà vincolato per mezzo di 8 supporti alla struttura di lancio: questo consentirà il successivo trasporto, per mezzo della piattaforma semovente (Crawler) già utilizzata nel passato per il programma Shuttle, fino alla piattaforma di lancio del complesso LC-39B, verso cui recentemente è stata trasportata per effettuare i test di collegamento con gli impianti necessari per il lancio.

La torre di lancio presenta delle piattaforme ogni 6 metri circa di altezza per consentire ai tecnici l’accesso alle varie parti del vettore ed il collegamento ai servizi di supporto di terra, in grado di fornire energia elettrica, connessioni per i sistemi di comunicazione, aria condizionata, acqua per i sistemi di raffreddamento, lavaggio e protezione per la fase di accensione dei motori.

Nonostante fosse stata realizzata per accogliere un razzo vettore notevolmente più snello e meno pesante dello SLS, la ML è stata progettata in modo sufficientemente flessibile per potere essere adattata al nuovo utilizzo, per un sistema di lancio la cui capacità di carico è paragonabile ai vettori Saturn V dell’era Apollo.

Per questa ragione molte modifiche sono in corso e saranno effettuate per rendere la Mobile Launcher pronta per il primo lancio di SLS del 2017, all’inizio per eliminare quelle parti che erano state realizzate per il vettore ARES I e successivamente per implementare quelle parti, bracci e collegamento ombelicali che sono necessari per gestire il lancio dello Space Launch System.

In particolare, sulla rampa di lancio mobile dovranno essere montati 8 collegamenti ombelicali che forniranno allo SLS l’alimentazione elettrica, le connessioni dati per tutte le funzioni di monitoraggio dei sistemi del vettore e della capsula, il rifornimento dei propellenti liquidi criogenici destinati alla propulsione e i gas e liquidi necessari per gli attuatori.

Il braccio ombelicale di test montato sul simulatore di rampa di lancio dello SLS

Per quanto riguarda i collegamenti ombelicali, partendo dall’alto, il primi due ombelicali saranno portati da un braccio collegato con la capsula Orion, chiamato Orion Service Module Umbilical (OSMU), del quale è già stato prodotto un primo esemplare di test.

Con questo braccio di servizio verranno forniti i servizi di controllo ambientale dell’equipaggio (Environmental Control System o ECS), attraverso un collegamento sulla ogiva della torre di salvataggio (Launch Abort System o LAS), e inoltre energia elettrica, collegamenti per lo scambio dati e di estrazione dei gas dalla capsula attraverso una piastra di collegamento direttamente sul modulo di servizio di Orion.

Al momento del lancio, istante T-0 corrispondente con l’accensione dei booster a combustibile solido (Solid Rocket Booster o SRB) di cui l’SLS sarà dotato, questo braccio verrà sganciato dal razzo vettore e retratto ruotando verso l’alto, mettendo al riparo le delicate connessioni all’interno di una struttura di protezione in grado di sopportare le elevate temperature dei gas di scarico provenienti dagli SRB.

Procedendo verso il basso, il successivo ombelicale sarà dedicato a servire il secondo stadio propulsivo del vettore SLS, attualmente e provvisoriamente ricavato dal secondo stadio del vettore Delta IV, e per questo chiamato Interim Cryogenic Propulsive Stage Umbilical (iCPSU), con il quale verranno forniti i propellenti liquidi (Ossigeno e idrogeno o LOx/LH2) e tutti i servizi necessari nelle fasi pre-lancio.

Il braccio che sorregge lo iCPSU verrà realizzato, per ridurre i costi di realizzazione, riutilizzando parte delle attrezzature presenti sulla rampa di lancio LC-39B utilizzata per il programma Shuttle, e verrà anch’esso retratto al momento T-0 del lancio, con un movimento che lo porterà ad allontanarsi lateralmente dal vettore in fase di decollo.

L’ombelicale successivo, il Core Stage Inter-Tank Umbilical (CSITU), sarà agganciato nella sezione del vettore che collega il primo stadio con il secondo e servirà per alimentare l’avionica del primo stadio e per effettuare lo sfiato del serbatoio di idrogeno liquido fino al momento del lancio.

Per quanto si sia cercato di riutilizzare anche in questo caso le attrezzature già sviluppate per il programma Shuttle, per le funzioni effettuate dal braccio CSITU si è reso necessario lo sviluppo di un braccio ombelicale completamente nuovo.

Sulla base della piattaforma mobile di lancio, saranno vincolati verticalmente due alberi ombelicali,  agganciati alla parte terminale del primo  stadio del vettore e per questo chiamati Tail Service Mast Umbilicals (TSMUs), che serviranno per rifornire  di propellenti liquidi criogenici i serbatoi del primo stadio,  uno dedicato esclusivamente per l’ossigeno liquido, l’altro per l’idrogeno liquido.

Questi alberi ombelicali saranno posizionati sulla MLP, uno accanto all’altro, a contatto con la parte inferiore del primo stadio dello SLS e dalla parte opposta rispetto alla torre di lancio, con un meccanismo di allontanamento che li farà ruotare verso l’alto al momento del decollo del vettore, proteggendo le connessioni con calotte che si chiudono ermeticamente,  schermandole dalle fiamme degli scarichi con un funzionamento analogo al sistema adottato per il lancio degli Shuttle.

Sempre sul piano della MLP, saranno presenti due connessioni ombelicali chiamati Aft Skirt Umbilical (ASU), che saranno connessi con i due razzi a combustibile solido laterali (SRB) per fornire le connessioni elettriche e dei sistemi di controllo, nonché lo sfiato dell’azoto gassoso, durante le fasi antecedenti al lancio.

Anche questi componenti raccolgono l’eredità degli omologhi sviluppati per gli SRB dello Shuttle, riproponendo le stesse funzionalità ma con dimensioni maggiorate.

Oltre ai bracci ombelicali, la torre di lancio posizionata sulla MLP sarà dotata di altri bracci che serviranno nelle fasi di trasporto e preparatorie del lancio del nuovo vettore Americano.

Il braccio di accesso equipaggio della capsula Orion

Il braccio destinato all’accesso dell’equipaggio all’interno della capsula Orion sull’SLS, chiamato Crew Access Arm (CAA), è in corso di progettazione e non è ancora stato deciso se si potrà riutilizzare parte della struttura esistente sulla rampa di lancio LP-39A per il braccio di accesso dell’equipaggio degli Shuttle, chiamato Orbiter Access Arm (OAA).

In ogni caso, rispetto al predecessore per gli Shuttle, il braccio di accesso per l’equipaggio dell’SLS dovrà essere dotato di sistemi di attuatori, cerniere e agganci nuovi, come nuova dovrà essere la camera ambientale (Environmental Chamber o EC) da cui l’equipaggio avrà accesso alla capsula Orion.

Il braccio di accesso dell’equipaggio prevede anche una piattaforma a livello inferiore che consentirà ai tecnici di accedere direttamente al modulo di servizio, così come direttamente collegato al CAA ci dovrà essere l’accesso al sistema di evacuazione rapida dell’equipaggio (Emergency Egress System o EES) ancora da definire ma che dovrebbe essere realizzato con una sorta di binario da montagne russe in grado di allontanare molto rapidamente gli astronauti a bordo di un piccolo vagone, analogamente a quanto previsto per il programma Constellation.

Altri bracci di servizio per il  vettore (Vehicle Access Arms o VAAs), non ancora definiti, dovrebbero essere previsti per consentire ai tecnici l’accesso diretto per il rifornimento di propellenti ipergolici del secondo stadio (interim Cryogenic Propulsive Stage o iCPS) ovvero per la possibile sostituzione di componenti dell’avionica di controllo dello SLS: tali bracci, però, potrebbero non essere necessari in funzione del completamento della progettazione dello Space Launch System.

Infine, l’intero razzo vettore SLS dovrebbe essere sostenuto sulla MLP per mezzo di un totale di 8 supporti (Vehicle Support Posts o VSPs) su cui poggeranno i due SRB laterali, quattro per ciascun Booster, che sorreggeranno tutta la struttura del razzo al momento del lancio.

Questi supporti dovrebbe essere di tipo statico, ma, anche in questo caso, poiché il loro disegno deriva da quelli previsti per il vettore Ares I, nettamente più leggero dell’SLS, non è ancora stata completata la progettazione e pertanto non è ancora chiaro quale tipo di configurazione finale verrà adottata.

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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