Venerdì 9 gennaio 2015 è stato effettuato il primo test di accensione del motore che equipaggerà il primo stadio del futuro razzo SLS della NASA. Il test si è svolto presso lo Stennis Space Center, il centro della NASA specializzato proprio nelle prove sui propulsori e situato nella contea di Hancock nel Mississippi, la più meridionale fra le 82 contee che compongono questo stato.
Il motore RS-25, realizzato dalla Rocketdyne (ora Aerojet Rocketdyne), è stato utilizzato per 30 anni durante il programma STS (Space Transportation System) come motore principale delle navette spaziali della NASA conosciute come Space Shuttle. Era anche noto con l’acronimo SSME (Space Shuttle Main Engine) e ne venivano impiegati tre ad ogni lancio, alimentati da idrogeno ed ossigeni liquidi contenuti nel grande serbatoio esterno denominato External Tank (ET).
A differenza del loro serbatoio, che veniva distrutto al rientro in atmosfera poco dopo il lancio, i motori rientravano a terra assieme alla navetta protetti dallo scudo termico di quest’ultima e potevano quindi essere riutilizzati più volte. Dopo la chiusura del programma STS, avvenuta nel 2011, sono rimasti disponibili per un futuro riutilizzo 18 di questi motori, dei quali 16 utilizzati più volte sugli Space Shuttle e due che non hanno mai volato in quanto destinati ai test di sviluppo a terra. Questi due motori sono stati utilizzati per testare modifiche e aggiornamenti che sono costantemente stati implementati nel corso dei trent’anni di utilizzo di questi motori, aumentandone più volte prestazioni e sicurezza rispetto ai primi esemplari.
Proprio uno di questi due motori, siglato 0525, è stato protagonista del test di venerdì scorso avvenuto sull’impianto denominato A-1. Questo impianto è stato realizzato negli anni ’60 del secolo scorso per testare i motori del secondo stadio del grande Saturn V e successivamente utilizzato per testare gli SSME del programma Shuttle. Più recentemente è stato impiegato per i test del motore J2-X che equipaggerà il secondo stadio del razzo SLS ed ha successivamente visto alcuni lavori di modifica per poter ospitare i “nuovi” RS-25.
Malgrado il motore RS-25 abbia volato innumerevoli volte durante il programma STS, per essere utilizzato sul nuovo vettore pesante SLS dovrà subire alcune modifiche e quindi si rende necessaria la sua ricertificazione tramite una lunga serie di test di cui l’accensione di venerdì è stato solo il primo assaggio.
Una delle modifiche più importanti riguarda il “cervello” del motore, chiamato MEC (Main Engine Controller). Il MEC svolge delle funzioni di vitale importanza in quanto ha il compito di tenere sotto controllo tutti i parametri del motore per assicurarne le prestazioni e la sicurezza. Inoltre regola la spinta e la miscela dei propellenti in funzione dei parametri rilevati e fa da tramite per le comunicazioni fra il motore ed il veicolo con l’equipaggio. Rispetto a quello utilizzato dalle navette spaziali, i motori di SLS avranno un controller di nuova concezione che condividerà il 60% dei componenti con il MEC sviluppato per il già citato motore J-2X. Oltre ad avere dei componenti allo stato dell’arte, il nuovo MEC costerà un quinto rispetto a quello che lo ha preceduto.
Un’altra modifica che si è resa necessaria riguarda la pressione con la quale viene immesso l’ossigeno liquido nel sistema di accensione del motore (a monte della turbopompa). Essendo il serbatoio più alto rispetto a quello dello Space Shuttle e operando ad un’accelerazione maggiore (SLS salirà con 3,3 g contro i 3,0 g delle navette spaziali), la pressione con cui l’ossigeno liquido (LOX) “cade” verso il motore sarà maggiore. Questa maggiore pressione, chiamata head pressure, necessiterà di una maggiore pressione anche del sistema di immissione del LOX. L’obiettivo è quello di arrivare a 17,7 atmosfere contro le 15,0 per le quali erano certificati gli SSME, sebbene durante i vari lanci Shuttle il valore tipico di funzionamento si attestava sulle 11,9 atmosfere.
Oltre ad essere immesso ad una pressione maggiore, l’ossigeno liquido dovrà anche essere riscaldato prima di entrare nel sistema di accensione (“start box”). Rispetto allo Space Shuttle, dove il percorso del LOX dal serbatoio al motore era piuttosto “tortuoso” essendo l’ET disassato rispetto ai motori, su SLS che avrà i serbatoi direttamente sopra i motori il percorso sarà molto più efficiente con la conseguenza di una minore perdita di energia termica. In pratica l’ossigeno liquido arriverà alla start box più freddo di quanto succedeva all’epoca degli SSME. Durante i test di ricertificazione si stabilirà se le start box possono sopportare una più bassa temperatura del LOX ma al contempo verranno installati dei riscaldatori a monte del sistema di accensione.
Un’ulteriore differenza rispetto agli SSME sarà rappresentata dalla temperatura che dovranno sopportare gli ugelli di scarico. Con la presenza di quattro motori anziché tre e la loro diversa disposizione rispetto a quando erano montati sulle navette spaziali, si prevede un innalzamento della temperatura degli ugelli e quindi anche in questo caso si rendono necessari dei test per assicurarsi che il tutto funzioni a dovere.
Spaccato del primo stadio (o Core Stage) del razzo SLS con i quattro motori RS-25 che lo spingeranno. Credit: NASA
Il test del 9 gennaio ha avuto una durata di ben 500 secondi, cioè l’intera vita operativa prevista per ognuno di questi motori dal momento che una volta effettuato il lancio e completata la spinta del primo stadio (che durerà poco meno di 8 minuti e mezzo) questo e i relativi motori ricadranno in mare e non sarà quindi possibile riutilizzarli una seconda volta.
Per la certificazione dei nuovi RS-25 saranno necessari molti altri test come quello avvenuto l’altro ieri. In particolare ne sono previsti altri sette (il prossimo avverrà in aprile) per il motore 0525 realizzando una durata complessiva di test su questo esemplare pari a 3.500 secondi. Anche il secondo motore di test e sviluppo (siglato 0528) verrà utilizzato per il processo di certificazione effettuando 10 accensioni per un totale previsto di 4.500 secondi.
Prima di poter effettuare la missione di debutto del razzo SLS (denominata EM-1) dovranno effettuare almeno un test di accensione allo Stennis Space Center anche i quattro motori scelti per il primo volo. Si tratta dei propulsori siglati ME-2045, ME-2056, ME-2058 e ME-2060, che hanno volato rispettivamente 15, 9, 6 e 3 volte sulle navette spaziali. Il 2045 e il 2060 hanno tra l’altro volato assieme nella missione STS-135 che ha concluso il programma Space Shuttle, mentre il 2056 ed il 2058 hanno effettuato la loro ultima missione rispettivamente con il volo STS 121 e STS 133.
Il video del test di accensione.
Fonte: NASA
Nell’immagine in copertina: il primo test di accensione del motore RS-25 che equipaggerà il futuro razzo SLS di NASA. Credit: NASA
