Sarà modificato lo scudo termico di Orion

La preparazione della navicella Orion per la missione inaugurale del prossimo dicembre ha evidenziato la necessità di riprogettare parzialmente lo scudo termico della capsula. In particolare, il cambiamento richiesto interessa la modalità con la quale viene assemblato lo scudo, che deve sopportare temperature fino a 2.200 °C nella fase di rientro atmosferico da missioni lunari o da obiettivi ancora più lontani.

Proprio lo scudo termico sarà uno degli elementi principali che verranno testati durante la missione EFT-1 (Exploration Flight Test 1), un volo di 4 ore in orbita terrestre previsto per il 4 dicembre 2014. La prossima settimana la navicella verrà portata sulla rampa di lancio per essere unita al razzo che la inserirà in orbita, il Delta IV Heavy della società ULA (United Launch Alliance).

La struttura portante in titanio e fibra di carbonio dello scudo termico è stata realizzata in Colorado dalla Lockheed Martin, mentre la successiva struttura a nido d’ape in fibra di vetro è stata applicata in Massachusetts dalla Textron Defense Systems. Quest’ultima struttura è costituita da 330.000 cellette riempite manualmente una ad una (un lavoro che richiede sei mesi!) con un materiale chiamato Avcoat. Si tratta di un isolante che avrà il compito di proteggere le strutture sottostanti dall’intensissimo calore generato dal rientro atmosferico. La scelta di questo materiale e del suo metodo di applicazione è frutto della più che positiva esperienza vissuta con le capsule del programma Apollo, le quali con questo stesso tipo di scudo termico si sono sempre comportate più che egregiamente durante la discesa attraverso l’atmosfera. Si è quindi deciso di seguire lo stesso procedimento anche per lo scudo termico di Orion, sebbene quest’ultimo abbia un diametro maggiorato di 1,2 metri rispetto alle navicelle Apollo.

Un tecnico della Textron applica l’Avcoat nella struttura a nido d’ape dello scudo termico di Orion. Credit: NASA

Tuttavia, ad una ispezione accurata si è notato che lo strato di Avcoat sullo scudo termico della Orion che partirà in dicembre non presenta l’uniformità che ci si aspettava. Questo è dovuto almeno in parte alle differenze nel riempimento delle cellette fra le varie persone che lo hanno effettuato, tramite una speciale pistola applicatrice, ma la causa vera e propria non è stata ancora determinata. Dal momento che l’Avcoat e la struttura sottostante in fibre composite hanno un indice di dilatazione diverso, queste imperfezioni di uniformità non vengono accettate dalla Lockheed Martin, che è responsabile dell’intero veicolo nei confronti di NASA. Questo porterà alla messa a punto di un diverso sistema di applicazione dell’Avcoat, che da parte sua continuerà ad essere usato come materiale isolante prescelto cosiccome la Textron resterà il subfornitore di fiducia della Lockheed Martin per lo scudo termico.

Naturalmente ormai non c’è più tempo per modificare lo scudo termico per il test di dicembre, ma entro breve verrà presa la decisione su quale tipo di procedimento adottare per i successivi scudi che verranno realizzati. Sicuramente si passerà dall’attuale struttura a nido d’ape ad una completamente monolitica sebbene questo porterà ad un diverso comportamento del materiale isolante durante il rientro. In particolare si dovrà valutare se con il nuovo design l’abrasione che caratterizza questo tipo di scudi termici durante le fasi più intense del rientro atmosferico, e tramite la quale si ottiene il massimo isolamento delle strutture sottostanti, avverrà allo stesso modo.

Per quanto riguarda la EFT-1 si ritiene che possa comunque sostenere il rientro (la velocità di ingresso sarà del 20% più bassa rispetto a quella delle successive missioni) e soprattutto raccoglierà importantissime informazioni sul comportamento dello scudo termico, sebbene per le missioni future questo sarà diverso. In questo importante volo di test verranno messi alla prova anche i computers, i sistemi di guida, il software, l’adattatore fra navicella e razzo ed il sistema di separazione da quest’ultimo. Dal buon esisto di questo test dipenderà la Critical Design Review che il prossimo anno dovrà sancire il via definitivo alla realizzazione della Orion che nel 2017 raggiungerà la Luna.

Fonte: Spaceflightnow