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La nuova astronave della NASA funziona

La capsula Orion ha compiuto senza problemi il suo primo volo a 5.800 chilometri dalla Terra ed è tornata tuffandosi nel Pacifico: un giorno porterà i primi astronauti su Marte

di Emanuele Menietti – @emenietti

Dopo il rinvio di giovedì per problemi tecnici, oggi la NASA ha condotto con successo il primo volo sperimentale nello Spazio del suo nuovo sistema da trasporto Orion, che un giorno neanche troppo lontano dovrebbe portare i primi astronauti su un asteroide e in seguito su Marte. Il lancio è avvenuto come previsto poco dopo le 13 (ora italiana) dal Kennedy Space Center in Florida: il volo spaziale è durato circa 4 ore e mezza, ed è terminato con un tuffo della capsula spaziale nell’oceano Pacifico.

Spingendosi fino a 5.800 chilometri di distanza, Orion è andato più lontano di qualsiasi altro sistema di trasporto nello Spazio per esseri umani utilizzato negli ultimi 40 anni. La missione è servita per testare le strumentazioni di Orion, verificare la loro affidabilità e la solidità del suo scudo termico per il rientro controllato sulla Terra, attraverso un rovente passaggio nell’atmosfera a oltre 2.200 °C.

NASA
Il progetto per la realizzazione di un sistema adattabile a diverse missioni spaziali con esseri umani è il più ambizioso realizzato dalla NASA negli ultimi anni, dopo il pensionamento degli Shuttle nel 2011 e i cospicui tagli decisi al settore decisi dal governo statunitense. Da qualche anno quindi la NASA non dispone di un proprio sistema di trasporto per i suoi astronauti, né in orbita né verso lo Spazio profondo. Per quanto riguarda i viaggi orbitali, che permettono per esempio agli astronauti di raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), la NASA sta facendo affidamento sulle Soyuz russe in attesa che le società private con cui collabora sviluppino capsule adatte allo scopo. In questo modo i ricercatori dell’ente spaziale si sono potuti concentrare sulle esplorazioni con esseri umani oltre l’orbita terrestre, cosa che non veniva fatta dalla fine delle missioni Apollo, che permisero agli Stati Uniti di portare i primi astronauti sulla Luna tra gli anni Sessanta e Settanta. Orion un giorno potrà essere comunque usato anche per i voli verso la ISS, se necessario.

Distrasto Shuttle Columbia

Orion
Il progetto Orion va avanti da più di dieci anni: fu avviato nel 2004 dall’allora presidente degli Stati Uniti George W. Bush, in parte in reazione al disastroso incidente dello Shuttle Columbia che si era disintegrato un anno prima mentre rientrava sulla Terra con sette astronauti a bordo. L’obiettivo era realizzare una soluzione più sicura nell’ambito di una profonda revisione delle priorità legate all’esplorazione spaziale. Con il nome “Orion Crew Exploration Vehicle”, il sistema di trasporto faceva parte dei piani contenuti nel programma spaziale Constellation, che prevedeva il suo utilizzo per rifornire la ISS e per tornare un giorno sulla Luna. Constellation fu cancellato nell’ottobre del 2010, la strategia fu ripensata ancora una volta e dalle ricerche e i progressi ottenuti fino ad allora nacque l’attuale programma per Orion.

Com’è fatto
Orion è costituto da diverse parti e moduli, ma alla base il suo principio di funzionamento è simile a quello degli Apollo e delle Soyuz. Il modulo dell’equipaggio, cioè la capsula spaziale vera e propria, è a forma di tronco di cono ed è racchiusa in un involucro più grande per essere protetta durante il lancio: la sua base ha un diametro di 5 metri e l’altezza complessiva del modulo è di 3,3 metri per una massa totale intorno alle 8,5 tonnellate. Può ospitare fino a quattro astronauti, quindi uno in più rispetto al modulo utilizzato nelle missioni Apollo, e ha numerose strumentazioni per rendere più semplice e sicuro il suo controllo durante le fasi di volo.

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Attaccato sul fondo della capsula c’è il modulo di servizio, di forma cilindrica e più corto e leggero. La sua funzione è di fornire risorse essenziali al modulo principale, come energia elettrica per alimentare i sistemi di bordo e l’ossigeno per gli astronauti. Il modulo di servizio di Orion è una versione modificata del sistema di trasporto ATV usato dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per portare materiali sulla ISS. E proprio all’ESA spetta parte dello sviluppo del modulo, ancora in corso per quanto riguarda molte delle tecnologie che porterà con sé nei viaggi spaziali di Orion.

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Sulla sommità dell’involucro che protegge al lancio i due moduli c’è un sistema di sicurezza per annullare il lancio, simile a quello impiegato sulle Soyuz. Si tratta di una torretta su cui sono collocati alcuni propulsori, che possono essere attivati per fare separare Orion dai grandi razzi che vengono usati per mandarlo in orbita: se qualcosa va storto al lancio, la torretta proietta la capsula a debita distanza per mettere al sicuro l’equipaggio.

Lanciatore
Il vero e proprio lanciatore, cioè l’insieme di razzi che viene collocato al di sotto di Orion per mandarlo nello Spazio, ancora non esiste ed è in fase di costruzione. Si chiama Space Launch System (SLS) e quando sarà completato sarà il lanciatore più potente mai realizzato nella storia delle esplorazioni spaziali, dice la NASA. Esisteranno diversi modelli di STS con capacità differenti a seconda delle necessità. L’idea di base, comune a tutti, è avere un elemento centrale costituito da un enorme serbatoio per alimentare i razzi alla sua base, al quale sono collegati due razzi ausiliari (booster) per fornire ulteriore spinta durante le prime fasi di lancio. Raggiunta una certa altitudine i due booster laterali si separano, come avveniva durante il lancio degli Shuttle, e il viaggio per Orion prosegue grazie alla spinta dell’elemento centrale.

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Il primo volo con una versione di SLS è prevista per la fine del 2018 nell’ambito della Exploration Mission 1, che servirà per testare l’affidabilità del lanciatore. La missione durerà 7 giorni e l’obiettivo sarà spingere Orion fino alla Luna, girandole intorno, per poi tornare sulla Terra. Molte delle specifiche della missione, comprese le strumentazioni, sono ancora in fase di definizione. Per Orion, l’Exploration Mission 1 dovrebbe essere il secondo test dopo quello di oggi e sarà realizzato senza astronauti a bordo.

Il lancio di oggi
Non essendo ancora disponibile l’SLS, per il lancio di venerdì 5 dicembre la NASA utilizza uno United Launch Alliance Delta IV Heavy, il razzo più grande disponibile a oggi negli Stati Uniti con un’altezza intorno ai 70 metri. È dotato di tre motori RS-68 in grado di produrre una spinta sufficiente per sollevare dal suolo la massa complessiva di 740 tonnellate costituita da Orion e dal lanciatore stesso. Il lancio è avvenuto alle 13:05 (ora italiana) e Orion è partito dallo Space Launch Complex 37 di Cape Canaveral, la principale base a terra della NASA, sottoposta a diverse modifiche per aggiornarla alle nuove esigenze dei voli spaziali gestiti dai privati per conto dell’ente spaziale.

I booster laterali si sono separati 4 minuti dopo il lancio quando hanno esaurito il carburante e quindi la loro capacità di spingere Orion, che ha continuato l’ascesa insieme al secondo stadio grazie alla spinta del più grande booster centrale, che si è poi spento dopo altri 90 secondi per tornare sulla Terra, come avevano già fatto i razzi ausiliari. Da qui in poi il viaggio è proseguito solo per Orion, alla cui base è collegato il secondo stadio con un altro sistema di razzi. L’involucro che ha protetto la capsula spaziale e il modulo di servizio (per ora simulato, perché l’ESA lo sta ancora costruendo) si è separato, lasciando esposto per la prima volta Orion all’ambiente spaziale.

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Oltre la fascia
Dopo avere compiuto un’orbita intorno alla Terra, il secondo stadio si è acceso nuovamente per spingere Orion a 5.800 chilometri di distanza dal nostro pianeta, oltre la fascia di van Allen, la ciambella di particelle cariche trattenute dal campo magnetico terrestre e che contribuiscono a proteggerci da parte dell’attività solare. È stato un momento molto importante per testare la sicurezza e la tenuta degli strumenti di Orion, che si troverà a una distanza dalla Terra 15 volte superiore rispetto a quella della Stazione Spaziale Internazionale. Gli strumenti inseriti all’interno del modulo dell’equipaggio hanno misurato la quantità di radiazioni, per accertarsi che l’ambiente sia sicuro a sufficienza per gli astronauti, quando inizieranno a viaggiarci sopra.

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Rientro e recupero
Dopo 3 ore e 23 minuti, il secondo stadio si è separato da Orion ed è avvenuta anche la separazione tra il modulo dell’equipaggio e quello (per ora fittizio) di servizio. La capsula spaziale ha fatto manovra per tornare sulla Terra e ha eseguito automaticamente le procedure necessarie per orientare il suo scudo termico e prepararsi al turbolento rientro. L’impatto con l’atmosfera è avvenuto alla velocità di 32.100 chilometri all’ora e Orion ha affrontato l’80 per cento circa del calore che si svilupperà quando effettuerà in futuro rientri a pieno carico. Circondato dal plasma (gas ionizzato), per qualche minuto Orion non ha inviato più dati al suolo: è tornato a farsi sentire quando era ormai tempo di aprire il suo sistema di paracadute per rallentare la caduta e garantire un tuffo non troppo traumatico nell’Oceano Pacifico al largo della costa della Bassa California.

Il modulo dell’equipaggio, in grado di galleggiare, è rimasto a mollo fino all’arrivo delle squadre navali di recupero, incaricate di imbarcarlo sulla USS Anchorage, una nave anfibia che permette di recuperare il modulo “inglobandolo” nella sua stiva senza la necessità di sollevarlo dall’acqua con una gru.

Orion è il nuovo Apollo?
A chi negli anni Sessanta e Settanta c’era già, molte delle cose del lancio sperimentale di Orion hanno ricordato sicuramente i viaggi delle missioni Apollo verso la Luna. In effetti il modulo dell’equipaggio del nuovo sistema richiama molto quello della vecchia capsula spaziale, seppure con dimensioni e strumentazioni diverse. Anche il meccanismo di lancio, con la relativa divisione in stadi e la presenza di un modulo di servizio ricalca quella degli Apollo. E pure il rientro sulla Terra, con un tuffo nell’oceano fa ricordare i ritorni degli equipaggi dell’Apollo, quando riaprivano il portello della capsula spaziale e un po’ frastornati salutavano gli equipaggi delle navi di recupero, rassegnati a doversi fare la quarantena imposta dalla NASA per chiunque fosse andato nello Spazio.

NASA - Gravity

Orion è il frutto delle cose che i ricercatori della NASA hanno imparato in più di 50 anni di esplorazioni spaziali, e non solo con le loro strumentazioni, ma anche con le missioni di altre agenzie spaziali da quella russa a quella europea. In un certo senso, quindi, Orion è l’evoluzione delle missioni Apollo: se anche i prossimi test daranno esiti positivi, potrà aprire importanti opportunità per l’esplorazione dello Spazio profondo con astronauti.

Asteroide e Marte
I piani della NASA per le future esplorazioni spaziali non sono ancora completamente definiti, perché molto dipenderà dallo sviluppo di Orion e del sistema di lancio SLS. L’obiettivo generale, estremamente ambizioso, è di sviluppare le capacità necessarie per inviare un equipaggio di astronauti su un asteroide intorno al 2025. Potrebbe essere il secondo corpo celeste diverso dalla Terra su cui atterrerà un essere umano, dopo la Luna. Dal 2030 in poi l’attenzione si sposterà su Marte con l’obiettivo di portarvi il primo equipaggio entro la fine di quel decennio.

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Sarebbe un risultato incredibile e un enorme passo avanti per le esplorazioni spaziali, ma per ora si tratta di un piano di massima e secondo i più scettici potrebbero esserci ritardi e complicazioni tali da rendere improbabile la possibilità di raggiungere Marte entro il 2040. Le ricerche in corso sul pianeta con Curiosity e con i prossimi rover che partiranno per il pianeta, così come gli studi sulle capacità di adattamento dell’organismo umano alla vita in assenza quasi totale di gravità eseguiti sulla ISS, serviranno per ottenere dati e informazioni preziosi per pianificare le esplorazioni nel nostro sistema solare.