Per il volo inaugurale di SLS sono stati selezionati 4 “veterani” del programma STS

I 4 motori RS-25 selezionati per il lancio inaugurale dello Space Launch System (SLS) sono degli Space Shuttle Main Engines (SSME) veterani del programma Space Transportation System (STS) con una ricca carriera di voli di successo. I 4 motori saranno inviati alla Michoud Assembly Facility (MAF) nella seconda parte del 2015, per la loro installazione nel core stage di SLS destinato alla Exploration Mission – 1 (EM-1).

Gli RS-25D, o come sono meglio conosciuti SSME, hanno spinto la flotta di Space Shuttle nel corso di una carriera durata 30 anni che ha evidenziato solo un malfunzionamento grave verificatosi durante la missione STS-51F.

Dopo 3 e 13 secondi di volo un sensore di temperatura di una delle turbopompe del carburante ha dato letture non nominali ma il volo è proseguito grazie al sensore gemello che ha sopperito al problema. Purtroppo dopo altri 2 minuti e 12 secondi di missione anche questo sensore ha dato letture non nominali e il sistema di sicurezza ha conseguentemente spento il motore SSME-1 della navetta Challenger. Tuttavia la missione è continuata con un Abort-To-Orbit (ATO) grazie anche al repentino intervento del team di missione che ha ordinato all’equipaggio di by passare lo spegnimento automatico dei motori prima che un altro sensore dello stesso tipo sul motore SSME-2 causasse lo spegnimento anche di quel motore. La missione è proseguita dunque anche se su un orbita più bassa con una revisione degli obiettivi.

Dopo la conclusione del programma STS questi gloriosi motori erano stati destinati all’uso sull’Upper Stage di Ares I ma per questo utilizzo c’era il requisito fondamentale di accensione in volo che comportava diversi problemi per i motori, mai testati in questa situazione. Tutto ciò ha portato NASA a scegliere di utilizzare il motore J-2X per spingere questo stadio del razzo che allo stato attuale delle cose è stato comunque abbandonato con tutto il Constellation Program (CxP).

Chiuso questo programma di esplorazione, l’agenzia spaziale USA ha dei nuovi programmi per l’esplorazione dello spazio profondo che richiedono necessariamente l’uso di un nuovo Heavy Lift Launch Vehicle (HLV), l’indirizzo per lo sviluppo di questo nuovo razzo prevede di riutilizzare tutto quanto possibile di quanto usato o studiato nei vecchi programmi, compresi CxP e STS.

È proprio questo indirizzo di NASA che ha reso possibile una nuova vita per i venerandi motori RS-25D delle navette: saranno proprio loro a dare al nuovo vettore SLS la prima spinta per raggiungere l’orbita. Purtroppo diversamente da quanto avveniva per STS, questa nuova vita sarà breve poichè il rientro del primo stadio di SLS (quello equipaggiato con i motori RS-25D) sarà di tipo distruttivo con la conseguente perdita di tutto l’hardware, motori compresi.

Alcuni SSME pronti per la spedizione allo Stennis Space Center.
Credits: NASA

Alla conclusione dei voli degli Shuttle nel 2012 tutti i motori disponibili (in totale 15) presenti al Kennedy Space Center (KSC) sono stati spediti allo Stennis Space Center in Mississippi per iniziare queste nuova avventura.

Come curiosità c’è da notare che questo gruppetto di 15 motori comprendeva anche i 9 motori protagonisti degli ultimi 3 voli del programma STS, gli ultimi voli delle 3 navette superstiti:

• ME-2044, ME-2048 e ME-2058 su Discovery nella missione STS-133
• ME-2059, ME-2061 e ME-2057 su Endeavour nella missione STS-134
• ME-2047, ME-2060 e ME-2045 su Atlantis nella missione STS-135

Il passaggio presso lo Stennis Space Center si è reso necessario poichè, prima di poter essere utilizzati nel loro nuovo ruolo, i motori devono necessariamente essere ritestati nelle nuove condizioni di utilizzo. Gli ingegneri dello Stennis hanno dunque dovuto costruire un nuovo telaio da installare presso il test stand A-1 e capace di sopportare fino a circa 3500 Kg di spinta.

Il test stand A-1 è stato cotruito negli anni 60, assieme al A-2, per lo sviluppo dei motori del secondo stadio del Saturno V, lo S-II che utilizzavano ossigeno ed idrogeno liquido come gli RS-25 che infatti nel loro ruolo di SSME furono proprio sviluppati e testati in questi stessi stand a partire dagli anni 70 fino al 29 luglio del 2009, giorno in cui è stato eseguito l’ultimo test.

Il test stand A-2 viene attualmente utilizzato anche per lo sviluppo e il test del motore J-2X per l’upper stage di SLS.

Il debutto dei test avverrà con il motore ME-0525 che non è mai stato utilizzato in una missione reale ma che proprio in questo centro e in questi stessi test stand è stato utilizzato per la certificazione dei motori ed in generale dei componenti del sistema STS, ruolo che ha svolto in coppia con il gemello ME-0528. Si tratta in effetti del motore che ha eseguito gli ultimi test nel 2009 e che era pronto ad eseguire ulteriori test nel 2010 qualora si fossero resi necessari per il supporto alla missione finale del programma STS.

L’assemblaggio del motore dovrebbe terminare il 22 maggio e a seguire, il 28 maggio, è prevista la Firing Readniess Review per determinare la successiva installazione sullo stand A-1 che atualmente è schedulata per il 2 giugno. Sempre secondo l’attuale programma l’accensione si avrà l’8 luglio e sarebbe ufficialmente il primo test dei motori RS-25 per il programma SLS in vista del lancio inaugurale previsto per il 15 dicembre 2017.

Nell’ambito del cammino di avvicinamento a questo primo lancio sembra che NASA, e in particolare il Liquid Engine Office, abbia designato i 4 motori che equipaggeranno il razzo in questo primo lancio: ME-2045, ME-2056, ME-2058 e ME-2060, tutti con molte missioni shuttle alle spalle.

Tutti gli attuali motori si trovano nella configurazione Block II e la maggior parte sono passati attraverso l’upgrade Block IIA. La configurazione Block IIA dei motori SSME è un passo intermedio fra la versione originale Block I e la versione finale denominata Block II. Nell’upgrade alla Block IIA ai motori veniva cambiata la camera di combustione principale e questo comportava il cambiamento del numero seriale. Rimaneva invariata però la testata e il suo relativo numero seriale. Invece nel passaggio alla versione Block II il principale cambiamento era l’uso di una nuova High Pressure Fuel Turbopump che però non ha comportato il cambio di numero seriale. Nel passaggio tra le varie versioni si è avuto anche un certo incremento di potenza con la certificazione che prevedeva 104,5% per la Block IIA e 109% per la Block II, testata però fino al 111% a terra.

Il più “esperto” dei 4 è il motore ME-2045 che ha volato in configurazione Block IIA nelle missioni STS-89, 95, 92, 102 e 105 e dopo l’upgrade alla versione Block II ha partecipato alle missioni STS-110, 113, 121, 118, 127, 131 e la finale 135.

Queste le missioni portate a termine dagli altri motori selezionati:

• ME-2056: STS-104 e 109 (Block IIA), STS-114 e 121 (Block II)
• ME-2058: STS-116, 120, 124, 119, 129 e 133
• ME-2060: STS-127,131 e 135

(gli ultimi 2 sono i più nuovi e sono stati costruiti direttamente in configurazione Block II)

Il programma di lavoro prevede che i 4 motori, dopo i test, partano da Stennis alla volta del MAF a intervalli di un mese a iniziare da settembre 2015, qui verranno installati nel Core Stage di SLS che a sua volta partirà per il KSC via mare.

Dopo la partenza dell’ultimo motore in Dicembre 2015, altri 4 motori (ME-2047, ME-2059, ME-2062 e ME-2063) saranno preparati e testati per fungere da motori di riserva da utilizzare come rimpiazzo nel caso fosse necessario.

Assumendo che non ci siano problemi con la missione EM-1, questi altri 4 motori saranno utilizzati nella seconda missione di SLS che potrebbe essere una missione con partenza nel 2019. In questa missione intermedia potrebbe anche debuttare il nuovo Exploration Upper Stage (EUS) al posto della terza missione di SLS denominata attualmente EM-2 che dovrebbe essere la prima con equipaggio a bordo di Orion e destinata a esplorare un asteroide precedentemente catturato e portato nei pressi della Luna.

Fonte: Nasa Space Flight