Le navi spaziali americane dopo lo Shuttle: il punto della situazione

Dopo la conclusione definitiva del programma Space Shuttle, contrassegnata dall’atterraggio della navetta Atlantis e del suo equipaggio di quattro astronauti lo scorso 21 luglio, per la prima volta dalla chiusura del programma Apollo negli anni ’70 gli Stati Uniti si trovano senza un mezzo proprio per raggiungere in modo indipendente lo spazio.
Gli astronauti americani infatti continueranno a viaggiare verso la Stazione Spaziale Internazionale solo grazie ai seggiolini comprati a caro prezzo sulle Sojuz russe, dove ogni viaggiatore stacca un biglietto da ben 60 milioni di dollari.

La NASA si trova a vivere uno dei momenti più difficili e delicati della sua storia, poiché la mancanza di una visione condivisa di lungo periodo per quanto riguarda l’esplorazione dello spazio con equipaggi umani, e le difficili condizioni economiche contingenti, stanno condizionando e dilazionando l’approvazione da parte degli organi politici USA delle norme che regoleranno i programmi futuri dell’agenzia spaziale a stelle e strisce.

Mentre si prolunga l’attesa riguardo le caratteristiche del lanciatore pesante SLS, fortemente voluto dal Congresso, continuano invece ad avanzare speditamente i programmi delle aziende private, che nel contesto del programma CCDev di NASA, stanno lavorando a nuovi mezzi spaziali in grado di raggiungere la LEO e più specificamente la Stazione Spaziale Internazionale.
Come previsto infatti nella legge finanziaria del 2009 e 2010, NASA sta collaborando con varie realtà commerciali per “cedere” a queste ultime le attività di accesso all’orbita bassa, per concentrare successivamente tutte le energie e i finanziamenti dell’agenzia verso l’esplorazione dello spazio esterno.

In questo senso NASA ha lanciato nel 2009 il programma CCDev, per favorire lo sviluppo di un nuovo mercato di accesso allo spazio, mantenendo nel contempo la supervisione degli aspetti tecnici e di sicurezza. NASA lavora fianco a fianco dei partner privati con finanziamenti mirati, con la condivisione del know-how, e assicurandosi che i progetti in corso di realizzazione tengano la sicurezza dei futuri equipaggi nella massima considerazione.

Conclusa la prima fase del CCDev, lo scorso aprile NASA dato il via alla fase 2 aggiudicando speciali contratti “Space Agreement” a quattro aziende del settore aerospaziale: Boeing, Blue Origin, Sierra Nevada e SpaceX. Le ditte vincitrici hanno ricevuto finanziamenti che vanno dai 22 ai 93 milioni di dollari ciascuna, e sono chiamate a raggiungere una serie di “milestones” entro il maggio 2012, quando dovrebbe poi partire la fase CCDev-3.
L’analisi di una presentazione NASA e la lettura di alcune informazioni trapelate recentemente sul sito NasaSpaceFlight.com e raccolte da Chris Bergin consentono di tracciare un sommario (e confortante) punto della situazione sui lavori in corso.

Sierra Nevada Corporation / Dream Chaser
Sierra Nevada sta lavorando ad un corpo portante (lifting body) derivato dal programma NASA HL-20, che verrà lanciato a bordo di un Atlas V.
Gli obiettivi fissati dal CCDev2 per questo veicolo sono:
– consolidare il design di Dream Chaser fino alla fase di Preliminary Desing Review;
– per alcuni sistemi giungere alla Critical Design Review;
– condurre significative campagne di test dell’hardware.
Negli scorsi mesi di giugno/luglio SNC ha completato diverse milestone: la SRR (Systems Requirements Review), selezione del design della speciale ala di Dream Chaser, inizio della realizzazione del simulatore di volo.
Per dicembre 2011 è attesa la consegna del primo esemplare di test ingegneristico (ETA) e per maggio 2012 è programmata la fondamentale Preliminary Design Review (PDR).
Il contributo assegnato da NASA a SNC ammonta a 80 milioni di dollari.

Boeing / CST-100
Boeing punta su una capsula, la CST-100, probabilmente destinata a volare con un Atlas V anche se potrà essere trasportata anche da altri vettori, capace di venire riutilizzata per un massimo di dieci missioni.
Gli obiettivi fissati dal CCDev2 per questo veicolo sono:
– consolidare il design di CST-100 fino alla fase di Preliminary Design Review
– svolgere test di sviluppo.
Tra le milestones previste per questo programma, alcune delle quali sono ancora tenute riservate, sono state raggiunte:
– Phase 0 Safety Review
– Costruzione e test del Launch Abort Engine
– Primo test dell’airbag destinato ad ammortizzare il momento dell’atterraggio (previsto per il 1 agosto)
– Test in galleria del vento, fase 1
– Test del sistema di paracadute
– Realizzazione del sistema EDS (Emergency Detection System) per il veicolo di lancio
– Simulazione di funzionamento in modalità integrata dei vari sistemi di lancio
– Preliminary Design Review
NASA ha concesso a Boeing un finanziamento di 92,3 milioni di dollari.

Blue Origin
La Blue Origin punta le sue carte su una capsula biconica riutilizzabile, da lanciarsi inizialmente con l’ausilio di un Atlas V, ma in seguito attraverso il vettore riutilizzabile “Reusable Booster System”, costruito dalla stessa azienda. La capsula viene presentata come capace di trasportare fino a 7 astronauti e come potenziale veicolo di salvataggio da lasciare ancorato per periodi prolungati alla ISS.
Gli obiettivi fissati dal CCDev2 per questo veicolo sono:
– consolidare il design della capsula fino alla SRR (System Requirements Review)
– sviluppare il “Pusher Escape System”
– accelerare lo sviluppo dei motori a razzo destinati al Reusable Booster System.
Ecco invece le “milestones” che attendono di essere raggiunte entro i primi mesi del 2012:
– Space Vehicle Mission Concept Review
– Space Vehicle System Requirements Review
– Accensione del sistema Pusher Escape Ground
– Test del sistema Pusher Escape Pad
– Test di potenza del motore a razzo che equipaggerà il Reusable Booster System
Il contributo di NASA a questa azienda ammonta a 22 milioni di dollari.

SpaceX / Dragon
L’azienda di Elon Musk è forse la più nota tra le quattro per il suo dinamismo nell’ambito della realizzazione dei sistemi di lancio spaziale con equipaggio di nuova generazione. SpaceX è infatti balzata agli onori della cronaca per essere stata la prima azienda a testare in volo tutte le componenti del suo sistema di trasporto, cioè il razzo Falcon 9 e la capsula manned Dragon.
Dragon, proposta a NASA per il trasporto di carichi verso la ISS, è stata progettata fin dall’inizio con le adeguate capacità per supportare un equipaggio umano. Il sistema che necessita attualmente di maggiore lavoro e controlli è il Launch Abort System, indispensabile per la sicurezza degli astronauti. Vale la pena ricordare che il sistema LAS di Dragon resta parte integrante della capsula e non viene espulso, tanto che potrà essere utilizzato come sistema di frenata a razzo nel caso di atterraggi sulla terraferma.
Gli obiettivi fissati dal CCDev2 per questo veicolo sono:
– consolidare il sistema Falcon 9 / Dragon con lo sviluppo di un sistema integrato e “side-mounted” di Launch abort System (LES).
Le milestone che SpaceX dovrà raggiungere sono invece:
– Conceptual Design Review del sistema propulsivo usato nel Launch Abort System (LAS) di Dragon
– Preliminary Design Review della componente propulsiva del LAS
– Realizzazione di un prototipo di Dragon per le esercitazioni con l’equipaggio
– Prima campagna di test funzionali del sistema LAS
– Concept Baseline Review
NASA ha dispensato a SpaceX fondi per 75 milioni di dollari.

La buona riuscita del programma CCDev è fondamentale per il futuro di NASA. Se la sinergia pubblico/privato avrà successo, si potrà trasformare il concetto di volo umano nello spazio per le prossime generazioni; si potrà ottenere un trasporto di carichi e astronauti in LEO sicuro, affidabile e a costi relativamente contenuti; si ridurrà notevolmente la dipendenza americana dai voli acquistati sui sistemi di lancio stranieri (Sojuz), ed infine le sempre più scarse risorse finanziare di NASA saranno totalmente dedicabili allo sviluppo dell’esplorazione umana del cosmo oltre l’orbita bassa del nostro pianeta.