Nuovi motori per i vettori Sojuz dopo l’incidente della Progress MS-04

A seguito dell’incidente dello scorso 1 dicembre in cui una navetta di rifornimento alla Stazione Spaziale è andata distrutta a causa di un problema di separazione degli stadi, l’agenzia spaziale russa, dopo un’indagine condotta con la collaborazione della NASA, prevede di sostituire i motori dei vettori Sojuz designati a portare a breve nello spazio sia una nuova missione di rifornimento, sia l’equipaggio della ISS Expedition 51/52.

Lo spazio è arduo

L’esplosione del Falcon 9 con il satellite AMOS-6 avvenuto sulla rampa di lancio il 1° settembre 2016

“Space is hard“, lo spazio è arduo, è la massima che si dice in genere quando avviene un incidente nel settore spaziale. Nell’ottobre del 2014 l’incidente al volo di prova dello spazioplano suborbitale SpaceShipTwo aveva provocato la morte del pilota Michael Alsbury, che ad oggi è ancora il più recente evento mortale nelle attività spaziali in ordine di tempo. Prima di questo infatti l’ultimo incidente fatale a missioni con equipaggio era stato quello dello Shuttle Columbia del 2003. Nell’ambito delle missioni senza equipaggio, il tasso di avarie al lancio o subito dopo il lancio è stato invece decisamente più alto. Nel giro di 24 mesi infatti, a partire dall’incidente della Orbital ATK del 28 ottobre 2014 con la perdita del vettore Antares e della capslula Cygnus ORB-3, per finire con l’esplosione del Falcon 9 di SpaceX del 1 settembre scorso in fase di rifornimento di carburante, ci sono stati ben cinque incidenti che hanno causato la perdita totale del vettore e del payload. Due di questi incidenti hanno coinvolto vettori Sojuz che trasportavano navette Progress sulla ISS. La prima andata persa dopo il lancio il 28 aprile 2015 e la seconda, con la stessa sorte, appunto il 1 dicembre dell’anno scorso.

Il “cavallo da battaglia” dello spazio

La Sojuz impiegata per il programma Apollo-Sojuz nel 1975

Sojuz si chiama il razzo e Sojuz si chiama anche la navetta, quando ad essere trasportata è la capsula con equipaggio; nel caso invece di voli non abitati il vettore Sojuz trasporta una navetta robotica Progress ma il lanciatore è lo stesso, figlio della preziosa eredità del programma spaziale sovietico. Realizzato e lanciato per la prima volta nel 1966, il vettore Sojuz derivava dai razzi Voschod che a loro volta derivavano dai razzi Vostok, basati sui missili 8K74 noti anche come R-7, niente meno che missili balistici intercontinentali a testata nucleare. Il fatto che sia usato ancora oggi con poche sostanziali modifiche ingegneristiche (ad eccezione dell’elettronica e dell’avionica) dimostra che dopo più di 50 anni è ancora un sistema di lancio estremamente affidabile e dai costi relativamente contenuti.

Nel corso degli anni, proprio per la lunga permanenza in servizio, per la capacità di essere impiegato in svariate tipologie di missioni e per il numero elevato di lanci, il vettore Sojuz è stato soprannominato il “cavallo di battaglia” dello spazio. Nel periodo tra gli anni sessanta ed ottanta la produzione delle Sojuz ebbe un picco, quando divenne il lanciatore più utilizzato al mondo raggiungendo la cifra record di oltre di 850 lanci con lo stesso modello di razzo. Ad oggi viene utilizzato da Roscosmos e per lanci commerciali gestiti dalla TSeEsKAbe, dalla Starsem Company e da Ariane Space.

Nonostante la loro ottima reputazione di recente i lanciatori hanno causato non pochi problemi alla pianificazione dei rifornimenti e degli esperimenti scientifici della Stazione Spaziale Internazionale. La perdita della Progress M-27M nel 2015 aveva prolungato la durata della Expedition 43 e l’accorciamento della 44, e si erano già rese necessarie svariate analisi e contromisure. La causa del problema era stata identificata in alcune “peculiarità del design” nell’accoppiamento tra il vettore Sojuz 2.1a e la capsula, e più precisamente nella progettazione dello stadio Blok-I. La modalità con cui i serbatoi di propellente erano sagomati aveva portato ad un evento di risonanza quando accoppiati alla Progress: il distacco del primo stadio e lo spegnimento del relativo motore avevano causato un “effetto martello” generando un’onda d’urto che avrebbe colpito e frantumato i serbatoi di propellente, spedendo la Progress in un’orbita ben più alta di quella prevista e lasciandola per di più in uno stato di rotazione incontrollata e danneggiata gravemente dai diversi urti subiti durante l’anomala manovra di separazione.

Cosa fare quando fallisce il lancio di una Progress

La Progress MS-04 sulla rampa di lancio il 1° dicembre scorso prima di andare distrutta

Dopo il fallimento del 2015 lo scorso dicembre l’evento si è ripetuto, con modalità diverse ma risultato analogo: la perdita di ben 2450 kg di cargo, rifornimenti e delle tute Orlan per la Stazione Spaziale. Per l’agenzia russa si è quasi trattato di un déjà vu, e sono riprese le analisi e la ricerca di possibili azioni correttive, visto che con lo stesso vettore saranno a breve trasportati anche astronauti.

Il punto è ovviamente quello di garantire la sicurezza dell’ormai unico sistema di trasporto per equipaggi sulla Stazione Spaziale, nell’attesa che grazie al programma Commercial Crew della NASA, affidato a SpaceX e Boeing, entrino in servizio le nuove capsule americane. Il lanciatore Sojuz utilizzato a dicembre era di tipo Sojuz-U, dopo che a seguito dell’incidente del 2015 si era deciso di ritirare anticipatamente la versione 2.1a.

L’indagine sulle cause dell’incidente ha accertato che il guasto è stato provocato dal collasso del serbatoio di ossigeno liquido del terzo stadio innescato dall’incendio del motore RD-0110 dello stesso stadio. A sua volta l’incendio della pompa dell’RD-0110 potrebbe essere stato causato dall’introduzione di frammenti di materiale estraneo al suo interno, oppure da una violazione delle procedure di assemblaggio del motore.

Sebbene la probabilità che si tratti effettivamente di vizio procedurale e costruttivo siano inferiori, la decisione presa è stata quella di cambiare i motori del terzo stadio RD-0110 con quelli di un lotto produttivo diverso da quello cui appartenevano i motori coinvolti nell’incidente. La sostituzione avverrà sia per la Sojuz MS-04 che porterà sulla ISS gli astronauti Jack Fischer e Fyodor Yurchikhin, sia per la Progress MS-05, altra missione di rifornimento che avverrà nel corso dell’anno con data ancora da destinarsi.

Così come per la Expedition 44/45 nel 2015, anche la Expedition 51/52, peraltro già ridotta a soli due membri a causa del ridimensionamento dell’equipaggio da parte di Roscosmos fino all’installazione del modulo scientifico Nauka, ha subito un ritardo del lancio che ora è programmato per non prima del 27 marzo 2017.

Per rispondere alla domanda iniziale, dunque, possiamo dire che quando una Progress fallisce anche le Sojuz tremano, o per meglio dire ritardano, ma non per questo le attività della ISS si fermano.

Tra pochi mesi è tra  previsto il lancio della Sojuz MS-05 con il nostro Paolo Nespoli, al suo secondo volo spaziale di lunga durata, che darà continuità alla presenza di astronauti italiani su ISS dopo le missioni di Luca Parmitano nel 2013 e quella di Samantha Cristoforetti nel 2015.