Concluso studio per operazioni congiunte in orbita Shuttle-ISS-Sojuz

Con l'eventualità in caso di ulteriori ritardi di poter avere la necessità di effettuare operazioni di aggancio/partenza dalla ISS, da parte di una Sojuz mentre una navetta americana è anch'essa agganciata, è stato completato uno studio che esamina i rischi e i fattori limitanti per tale eventualità.
Lo studio si è articolato su una serie di operazioni considerate a rischio e limitanti per il corretto svolgimento delle manovre.
Una decisione finale è prevista entro fine marzo in modo da poter dare l'eventuale via libera al calendario delle operazioni sulla ISS.
Partendo dalle conclusioni, lo studio ha ipotizzato la fattibilità di operazioni congiunte in orbita ma con una serie di limitazioni imposte a prescindere dal tipo di attività considerata:
– Nessun docking e undocking dovrà avvenire mentre sono in corso delle EVA sulla ISS
– Durante le operazioni di docking e undocking il controllo della ISS dovrà essere completamente da parte Russa e tutti sistemi della navetta agganciata dovranno essere passivi
– Operazioni di docking e undocking con elementi agganciati al braccio Canadarm dello Space Shuttle dovranno subire una valutazione ulteriore
– Nessuna operazione DDO (Dual Docked Operation) potrà avvenire mentre è in corso una rotazione diretta dell'equipaggio della ISS (l'equipaggio entrante arriva prima della partenza di quello uscente), tale tipo di rotazione non è comunque più attualmente previsto.
– Le operazioni dovranno avvenire solo in orbite che permettono una copertura completa da parte Russa con groundpath che comprenda tutte le stazioni Russe.
– Le DDO dovranno avvenire nei periodi di lavoro dell'equipaggio
– E' vietata qualsiasi attività di rilocazione delle Sojuz mentre una navetta Shuttle è agganciata

I rischi maggiori valutati in maniera approfondita sono i seguenti:
– Danni da erosione provocati dai residui dei thruster utilizzati
– Contaminazione da residui di idrazina incombusti sulle parti più esposte della navetta
– Disturbi di assetto dovuti all'interazione fra gli scarichi dei thruster e le parti esposte della navetta
– Carichi strutturali prodotti nel docking/undocking
– Interferenze radio e danni da radiazioni elettromagnetiche
– Distanza fisica fra Sojuz e Shuttle

Analizzandoli più approfonditamente uno ad uno e partendo dall'analisi dei danni provocati dall'impatti di microparticelle espulse o lanciate contro varie superfici si sono osservati i danni provocati da particelle di propellente incombusto comprese fra 1 e 12 micrometri e con velocità comprese fra 2.5 e 3 km/s.
I danni da impatti con queste caratteristiche sono stati analizzati sui radiatori dello Shuttle, sui finestrini, sui sensori, sulle telecamere e sullo scudo termico.
Fra tutte le zone esaminate quelle che ancora pongono interrogativi sono i vetri dei finestrini e di tutti gli esperimenti o sistemi di bordo che necessitano di lenti o superfici in vetro (star tracker, telecamere, sensori dell'OBSS) e per i quali ulteriori test si sono resi necessari e i cui risultati giungeranno solo nei prossimi mesi.

Il rischio di contaminazione è invece quello provocato dallo strato di idrazina e propellente altamente tossico che si depositerebbe sulle parti esposte dell'orbiter mettendo in pericolo sia gli astronauti in EVA al momento del rientro sia chi eseguirà le operazioni a terra.
Qui le zone interessate dalle simulazioni sono state la stiva della navetta, le protezioni termiche superiori della navetta, il braccio robotico, i sensori di bordo, l'OBSS e le telecamere.
In questo caso la presenza di contaminazione sarebbe presente ma secondo le simulazioni ancora nei limiti delle specifiche mediche NASA. In ogni caso per gran parte dei sistemi sarebbe richiesto, una volta rientrato, un trattamento speciale, con il prelevamento di campioni da analizzare per verificarne le concentrazioni prima di cominciare il normale processo manutentivo sia di pulizia completa.

Gli effetti dei thruster del veicolo di avvicinamento o allontanamento sul mantenimento d'assetto della ISS sono stati valutati sulle zone di maggior ampiezza della navetta ma in tutti i casi sono stati considerati trascurabili.

Anche i carichi strutturali sono stati giudicati accettabili, sia da parte della ISS che sulla navetta, con i sistemi di protezione e assorbimento degli urti già presenti.

Per le interferenze e i danni da radiazione elettromagnetica in generale è stata proibita ogni attività extraveicolare soprattutto al di fuori della stiva della navetta per il rischio da parte degli astronauti di essere investiti dal raggio d'azione del radar installato sulla Sojuz in avvicinamento che impedirebbe la trasmissione delle immagini in banda-S provenienti dai caschi degli astronauti.
Allo stesso modo ad ogni astronauta sarebbe tassativamente vietato l'avvicinamento alla Sojuz entro un raggio di 3,5m per problemi di assorbimento di radiazione proveniente dai sistemi di trasmissione della stessa.

Infine i problemi legati alla vicinanza fra Shuttle e Sojuz per eventuali siti di aggancio e traiettorie di fuga, in questo caso il peggiore dei casi prevede un minimo di 8,6m fra la Sojuz e la coda della navetta. In questo caso la porta di nadir di Zarja sarebbe esclusa perchè il cono di fuga intersecherebbe la coda della navetta, per tutte le altre porte di aggancio, in condizioni nominali, non ci sarebbero problemi mentre per le traiettorie d'emergenza sono richieste ulteriori simulazioni.

L'accettazione di questo tipo di operazioni è attualmente ancora in fase di valutazione, si prevede la conclusione con la decisione definitiva entro il prossimo mese quando tutte le parti saranno state ascoltate e l'analisi del rischio sarà completa.

Fonte: NASA