Chiarite le cause dell’incidente al razzo Proton-M

Il 29 maggio scorso, l’agenzia spaziale russa Roscosmos ha comunicato l’esito dell’inchiesta sull’incidente avvenuto sabato 16 maggio al razzo Proton-M e che ha causato la perdita del suo carico, il satellite messicano MexSat-1. Il problema è da ricondursi ad un errore di progettazione del terzo stadio e non ad un difetto costruttivo.

Grazie alla telemetria ricevuta da una serie di sensori montati sulla turbopompa che alimenta il motore di assetto del terzo stadio, si è appurato che il rotore della turbopompa stessa ha generato delle vibrazioni eccessive che hanno compromesso la funzionalità del motore portando alla perdita di assetto del razzo ed al conseguente spegnimento di emergenza del terzo stadio. Le vibrazioni eccessive del rotore sono state a loro volta indotte da un degrado del materiale di cui è composto l’albero del rotore unito ad un bilanciamento non ottimale del rotore stesso.

Il motore principale del terzo stadio, chiamato RD-0213, si era acceso come previsto circa 5 minuti e mezzo dopo il lancio, ma anziché rimanere acceso per i quattro minuti pianificati si è spento oltre un minuto prima (8 minuti e 17 secondi dopo il lancio) lasciando il razzo a 160 km di altezza e senza aver acquisito la velocità necessaria per rimanere in orbita. Senza più propulsione, il Proton-M ed il suo carico sono rientrati in atmosfera a sud-est del lago Baikal, a 3.400 km dal luogo del lancio.

Il lancio fatale del satellite messicano per comunicazioni MexSat-1:

Allo stesso difetto che ha causato questo incidente è da ricondursi la perdita di un altro Proton-M avvenuta nel maggio 2014. Allora le indagini portarono ad identificare il problema nella rottura strutturale della flangia che unisce la turbopompa del motore di assetto alla struttura del motore principale. Si concluse che la rottura generò delle vibrazioni eccessive della turbopompa con conseguente danneggiamento del condotto di immissione del carburante al generatore di gas causando la perdita di pressione nel motore e di conseguenza la perdita del controllo di assetto del terzo stadio. Queste conclusioni furono tratte in quanto si notarono delle vibrazioni apparse all’improvviso e non sotto forma di un degrado progressivo come nell’incidente di quest’anno. Nel 2014 però i sensori di vibrazione non erano montati direttamente sulla turbopompa come avviene oggi e quindi non poterono rivelare le vibrazioni sul nascere ma solo quando erano ormai giunte a causare la rottura della turbopompa. Anche un altro incidente, risalente al 1988 quando non erano nemmeno previsti dei sensori di vibrazione, potrebbe essere ricondotto alle stesse cause.

Sebbene la rottura del rotore possa avvenire solo in condizioni molti particolari, legate alle alte temperature e al sistema di bilanciamento non ottimale, le azioni correttive che saranno messe in atto mireranno ad evitarne la rottura in ogni condizione possibile. Roscosmos ha dichiarato inoltre che il problema sarà di facile soluzione e non comporterà grosse spese. Fra le azioni previste, si cambierà il materiale del rotore o del suo rivestimento e si modificheranno le modalità di bilanciamento e svariati componenti del sistema di fissaggio del motore di assetto alla struttura del motore principale.

Il motore di assetto RD-0214 ha debuttato nel lontano 1967 e deriva da un motore ancora più anziano, il RD-0207 che fece il suo debutto nel 1964. Utilizza un’unica turbopompa per alimentare quattro camere di combustione che operano ad una pressione di 53 bar e possono essere orientate fino a 45 gradi assicurando il controllo di assetto sui tre assi. Oltre a controllare l’assetto del terzo stadio, realizzato dall’azienda russa Voronezh, questo motore svolge altre due importanti funzioni. Venendo acceso tre secondi prima della separazione fra il secondo ed il terzo stadio, ha il compito di spingere lontano quest’ultimo quel tanto che basta da permettere una sicura accensione del motore principale, che avviene 3 secondi dopo la separazione fra i due stadi. Inoltre, dopo che il motore principale ha terminato il suo lavoro spegnendosi, il RD-0214 rimane acceso per altri 11 secondi in modo da garantire una più precisa inserzione in orbita.

Il motore RD-0213 con i quattro ugelli di assetto del motore RD-0214. Credit: LPRE.de/Авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели.

Entro la fine di giugno verrà comunicata da Roscosmos la data di ritorno al volo del Proton, sebbene ILS (la società americana che gestisce i lanci commerciali del razzo) valuterà il report della commissione russa tramite un proprio processo investigativo prima di dare il suo benestare per i lanci di propria competenza.

Da parte sua, il governo messicano riceverà dall’assicurazione 390 milioni di dollari per la perdita di MexSat-1. Avendo già un satellite in orbita (MexSat-3 lanciato nel 2012 con un Ariane 5) e uno che verrà lanciato il prossimo ottobre con un Atlas 5 (MexSat-2), la perdita di MexSat-1 non ha delle immediate ripercussioni dando al governo messicano tutto il tempo di valutare varie opzioni per rimpiazzare il satellite perduto.

Senza quest’ultimo incidente, il prossimo lancio era previsto proprio in questi giorni con il satellite Inmarsat 5-F3 dell’omonima società londinese. Con questo sono tre i satelliti Inmarsat che hanno subito dei ritardi a causa dei problemi con il Proton. Inmarsat 5-F1 doveva essere lanciato nella prima metà del 2013 mentre il lancio è avvenuto a dicembre di quell’anno, mentre Inmarsat 5-F2 è stato portato in orbita nel febbraio di quest’anno anziché nel settembre 2014 come inizialmente previsto. Per il suo Inmarsat 5-F4, la società britannica ha già abbandonato il Proton rivolgendosi al Falcon 9 di SpaceX con lancio programmato per il prossimo anno.

Il satellite MexSat-1 mentre viene preparato al lancio nel cosmodromo di Bajkonur. Credit: ILS

Fonte: Spaceflight 101

In copertina: il lancio del Proton-M con il satellite MexSat-1. Credit: Tsenki/Roscosmos