Qualche dettaglio in più sul sistema di lancio SLS

A pochi giorni dall’annuncio da parte di NASA del successore ideale del programma Space Shuttle, chiamato Space Launch System, il dibattito tra le varie scuole di pensiero è in pieno svolgimento.
Tra gli “schieramenti” vi sono coloro che ancora rimpiangono un mezzo alato, diretta evoluzione dello Shuttle, o altri che pensano che questo razzo (come molti molti altri) non lascerà mai il tavolo del disegnatore in quanto viziato da troppi requisiti “politici” piuttosto che tecnici.
Presto o tardi si scoprirà chi aveva ragione; nel frattempo NASA ha iniziato a rilasciare (vedi presentazione alleagta) alcuni dettagli che aiutano ad inquadrare il progetto SLS da un punto di vista più prettamente tecnico.

Il nuovo lanciatore si basa pesantemente su elementi ereditati o derivati dal programma Space Shuttle, e potrà ricoprire due ruoli: sarà adatto sia al trasporto di carichi pesanti, sia al lancio della capsula abitata Orion/MPCV.
SLS ha davanti a sè un cammino evolutivo a step, che vedrà lo sviluppo progressivo di modelli di potenza sempre crescente.

La prima versione, che dovrebbe volare nel 2017, sarà caratterizzata da questi “numeri”;

• Altezza: 97 metri (almeno nella versione manned)
• Peso al decollo: 2.500 tonnellate (pari a 24 aerei Boeing 747 a pieno carico)
• Carico utile in orbita bassa (LEO): 70 tonnellate (pari a 77 auto di media cilindrata)
• Spinta al decollo: 3.810 tonnellate, superiore del 10% alla spinta al decollo del Saturn V (o alla potenza sviluppata da 160.000 motori di auto sportive)

Per quanto riguarda le principali scelte architetturali, SLS prima versione sarà così composto:

• Uno stadio centrale, detto “core”, derivato dall’External Tank dello Space Shuttle. Rispetto all’ET dello Shuttle, della quale mantiene il diametro di 8,4 metri, sul “core” saranno introdotte modifiche sia nella parte superiore, per accogliere una struttura che consentirà di supportare un interstadio e il payload, sia nella parte inferiore, dove troveranno posto tre motori a razzo alimentati a LOX/LH2 RS-25D (cioè gli SSME dello Space Shuttle). La realizzazione dei “core stage” avverrà presso il Michoud Assembly Facility (MAF) a New Orleans, Louisiana.
• Due booster laterali, derivati dai Solid Rocket Booster del programma Shuttle. Sembra che inizialmente saranno “consumati” gli SRB a quattro segmenti rimasti, per poi equipaggiare il lanciatore con una versione a cinque segmenti, testata di recente presso l’azienda produttrice ATK.
• Un adattatore interstadio sormontato dalla zona destinata al carico utile, in configurazione top mounted (cioè poggiata sulla cima del razzo e non di fianco, come lo Shuttle)

La versione più potente di SLS, che dovrebbe prendere forma dopo il 2020, ha delle misure ancora più imponenti:

• Altezza: 122 metri
• Peso al decollo: 2. 950 tonnellate (pari a 29 aerei Boeing 747 a pieno carico)
• Carico utile in orbita bassa (LEO): 130 tonnellate (pari a 143 auto di media cilindrata)
• Spinta al decollo: 4.082 tonnellate, superiore del 20% alla spinta al decollo del Saturn V (o alla potenza sviluppata da 208.000 motori di auto sportive)

Questi invece i dettagli architetturali:

• Il “core stage”, in gran parte comune alla versione da 70 tonnellate, sarà dotato di due motori a razzo in più, passando da tre a cinque RD-25. Gli stessi propulsori saranno nel tempo migrati dalla versione “D” alla più economica versione usa e getta “E”. Presso il KSC rimangono stivati, ad oggi, 12 motori RD-25D: 9 sono stati smontati dai tre shuttle messi a riposo, e 3 erano già disponibili, come scorta.
• Verrà aggiunto un secondo stadio, sempre del diametro di 8,4 m, spinto dal potente motore a razzo J2-X, versione potenziata e aggiornata di quello usato sul secondo e terzo stadio dello storico lanciatore lunare Saturn V
• Sarà adottata una grande ogiva del diametro di 10 metri
• È probabile che questa versione verdà l’adozione di nuovi booster, scelti sulla base di una competizione prestazionale e che potrebbe vedere l’introduzione di razzi a combustibile liquido

Si sa che l’astronautica è una scienza dai “grandi numeri”, di cui a volte è difficile far comprendere la reale scala ai “non addetti ai lavori”. Per questo è spesso utile ricorrere a paragoni, che aiutano a comprendere quanta potenza e quanto propellente sia necessario per portare carichi e persone in orbita, nello spazio.
Ecco alcuni esempi.

• Se l’energia termica sprigionata dai due SRB potesse essere convertita in energia elettrica, si produrrebbe una potenza di 2,3 milioni di kW/h, quanto basta per i consumi di 92.000 abitazioni medie per una giornata. Ciascun SRB brucia il suo propellente solido al ritmo di 5 tonnellate al secondo
• La potenza generata da 3 motori a razzo RD-25 è pari a 12 volte la produzione della diga Hoover. Sono in grado di bruciare l’equivalente del contenuto di una piscina media piena di propellenti (LOX e LH) ogni 25 secondi.
• Il motore a razzo J-2X, che equipaggerà il secondo stadio di SLS, consumerà 821 litri di propellenti (LOX/LH) al secondo.