Il “nuovo” Antares lancia Cygnus CRS NG-12 verso la ISS

È in viaggio verso la Stazione Spaziale Internazionale, dove arriverà nella mattina di lunedì 4 novembre, il cargo Cygnus di Northrop Grumman Innovation System, con a bordo 3729 kg di rifornimenti per gli astronauti e le loro attività scientifiche.

Il lancio, dal pad 0A del Mid-Atlantic Regional Spaceport (MARS) di Wallops Island, è avvenuto oggi, 2 novembre, quando in Italia erano le 14:59:47.

Il volo si è svolto in modo impeccabile, propulso per i primi tre minuti e mezzo dal primo stadio a combustibili liquidi, e poi, dopo la separazione del fairing e dell’interstadio, dal motore solido del secondo stadio, che ha terminato il suo lavoro ad 8 minuti e 50 secondi dal lancio. A quel punto il veicolo aveva già raggiunto la velocità orbitale di 7,53 km/s e si trovava su una traiettoria compresa tra i 171 e i 183 km, con un’inclinazione di 51,6°.

Dopo circa un minuto di volo inerziale avveniva la separazione di Cygnus CRS NG-12, intitolato all’astronauta Apollo Alan Bean; dispiegati i caratteristici pannelli solari circolari, il cargo iniziava il sua rincorsa di due giorni della ISS.

Il primo volo dell’Antares 230+

Con la missione odierna, la dodicesima del cargo di NGIS e la prima relativa al secondo contratto per il rifornirmento della ISS (CRS-2), ha debuttato una nuova versione del lanciatore Antares, la 230 “plus”.

Come è noto, dopo il catastrofico fallimento della missione CRS-3 (il 28 ottobre del 2014), il produttore dell’Antares (allora Orbital Science) ha deciso di sostituire i motori del primo stadio del suo razzo, gli AJ26 derivati dagli storici propulsori NK-33 dell’abortito lanciatore lunare sovietico, con i più moderni e potenti RD-181, prodotti dalla russa NPO Energomash. La struttura del primo stadio, tuttavia, rimasta sostanzialmente invariata rispetto alle versioni 100 e 200 dell’Antares, non ha consentito fino ad oggi di utilizzarne tutta la potenza. Fino alla versione 230, nel pianificare il profilo dei voli, i tecnici di NGIS dovevano prevedere una riduzione della spinta dei motori, per una durata compresa tra i 18 e 20 secondi intorno a Max-Q.

Oggi il primo Antares 230+ ha potuto affrontare a piena potenza il momento in cui il razzo subisce le massime sollecitazioni aerodinamiche, grazie alle modifiche strutturali introdotte nell’intertank bay, ossia la zona di separazione tra il serbatoio dell’RP-1 e quello dell’ossigeno liquido, e nella forward bay, cioè la parte antistante il contenitore dell’ossidante, che ora sono in grado di sopportare carichi maggiori.

Oltre al primo stadio, realizzato dall’ucraina Yuzhmash, gli aggiornamenti hanno interessato il secondo stadio, prodotto in casa da Northrop Grumman. Il motore solido Castor XL30, è stato ottimizzato alleggerendo la sua struttura, inizialmente concepita, a detta del reponsabile del programma Atares, Kurt Eberly, in modo troppo “conservativo”, con un conseguente miglioramento delle prestazioni.

Altri alleggerimenti, ottenuti rimuovendo parti dell’isolamento non indispensabili e modificando il sistema di pressurizzazione del serbatoio dell’ossigeno liquido, hanno permesso di aumentare l’entità del carico utile del vettore, che ora viene offerto sul mercato come in grado di trasportare fino a 8 tonnellate in orbita bassa.

Gli effetti si sono visti anche in questa missione che, con 3,7 tonnellate, ha fatto registrare la massa di carico più elevata mai trasportata da un Cygnus, ben oltre il massimo di 3,4 dei precedenti voli Antares e le 3,5 di quelli provvisoriamente propulsi dall’Atlas V.

Uno sguardo al carico scientifico

Ma da che cosa è costituito l’accresciuto carico che presto sarà recapitato agli astronauti a bordo della stazione spaziale?

Ci sono naturalmente provviste e rifornimenti (799 kg), ma anche attrezzature per il funzionamento della ISS (708 kg), equipaggiamenti per le spacewalk (92 kg) e materiale informatico (14 kg). Come sempre, tuttavia, il grosso (1.924 kg) è costituito da materiali per le ricerche scientifiche che saranno condotte nei prossimi mesi. NASA, attraverso i suoi media, ha diffuso notizie sulla parte più rilevante di questo prezioso payload. Eccone una rapida sintesi.

METERON – ANALOG-1 (il primo nome è un acronimo che sta per Multi-Purpose End To End Robotics Operations Network) è un progetto dell’Agenzia Spaziale Europea che vuole testare la guida di un rover sulla Terra da parte degli astronauti in orbita. La futura esplorazione della Luna o di Marte potrà giovarsi di questa possibilità, che ha il vantaggio, rispetto alle missioni robotiche, di consentire operazioni in tempo reale. Ma prima occorre verificare le capacità degli astronauti di eseguire tali compiti in microgravità, nonostante la riduzione nelle funzioni sensomotorie che sperimentano.

Nel corso della ricerca gli equipaggi della ISS simuleranno le operazioni di selezione, raccolta e conservazione di campioni geologici con un braccio robotico multiuso e la navigazione di un rover lungo un percorso definito.

Una stampante 3D sperimentale è presente sulla ISS fino dal 2016. Ora, con l’esperimento Made in Space – Recycler, gli astronauti saranno in grado di riciclare materiali plastici per produrre il filamento da utilizzare per la stampa. L’obiettivo è quello di arrivare a impiegare più volte la stessa “materia prima” senza deterioramenti.

AstroRad Vest è un particolare indumento in grado di proteggere gli organi vitali degli astronauti dalle radiazioni e ridurre i rischi dei viaggi nello spazio profondo. L’equipaggio della stazione spaziale proverà a usarlo durante le normali attività giornaliere, fornendo ai ricercatori feedback sulla facilità nell’indossarlo, sulla sua comodità e sull’incidenza nella capacità di movimento.

NanoRacks-Craig-X FTP è una piattaforma che permetterà di sperimentare vari campioni di materiali, esponendoli alle condizioni estreme dello spazio. Il dispositivo verrà trasportato all’esterno della stazione spaziale utilizzando l’airlock e il braccio robotico del modulo giapponese JEM e poi collocato sulla NanoRacks External Platform (NREP).

Il primo utilizzo della piattaforma sarà a vantaggio dell’azienda italiana Lamborghini che, in collaborazione con lo Houston Methodist Research Institute, intende testare cinque nuovi tipi materiali in fibra di carbonio, in vista di un possibile impiego in ambito automobilistico e medico (per impianti protesici e dispositivi sottocutanei). I campioni rimarranno in orbita per 6 mesi dove saranno sottoposti a cicli di escursione termica (da -40 °C a +200 °C), a dosi di radiazioni ultravioletta, raggi gamma e di nuclei carichi (caratteristici della radiazione solare). A conclusione dei test in orbita, saranno riportati sulla terra per analizzarne le condizioni.

Zero-G Oven è un forno pensato per operare in microgravità, fino a una temperatura di 363 °C. Non si tratta di un semplice riscaldatore (come quello utilizzato dagli astronauti per consumare alimenti precotti), ma di uno strumento in grado di cuocere, che potrebbe in futuro aumentare il benessere fisiologico e psicologico degli equipaggi impegnati in viaggi di lunga durata.

Non mancherà a bordo di Cygnus CRS NG-12 un nuovo esperimento basato sull’impiego di topi come cavie, il quattordicesimo della serie. Rodent Research-14, avrà come argomento gli effetti della microgravita sui ritmi circardiani e i loro nessi con la salute dell’organismo umano, con particolare riguardo alle funzionalità epatiche.

L’Alpha Magnetic Spectrometer – 02 (AMS-02), infine, non è un nuovo esperimento; infatti lo spettrometro dedicato allo studio della materia oscura è attivo all’esterno della ISS già dal 2011. A bordo del cargo decollato oggi sono tuttavia presenti componenti per prolungarne la vita operativa e strumenti che saranno utilizzati nel corso delle prossime spacewalk destinate alla sua manutenzione.

Novità anche per Cygnus

Non soltanto il lanciatore, ma anche il veicolo cargo di NGIS presenta alcune novità che inaugurano il contratto CRS-2. Come ha dichiarato Frank DeMauro, General Manager del settore Space Systems di Northrop Grumman, a Spaceflight Now, non è solo accresciuta la massa trasportabile dal veicolo ma è migliorato il modo di supportare le attività scientifiche.

Già in precedenza si è attivata la possibilità di introdurre il carico direttamente sul pad, poche ore prima del lancio, grazie ad una modifica del fairing e all’allestimento di una clean room mobile. In Cygnus CRS NG-12 si è portato il numero di “scaffali” interni dedicati agli esperimenti da 6 a 10 e, di questi, 6, invece di 4, sono alimentati durante l’intero volo. Inoltre è stato potenziato il sistema di comunicazione, che ora permette agli scienziati di disporre di dati di telemetria dei loro esperimenti dal liftoff fino all’arrivo alla ISS.

Un’altra novità è la possibiltà di utilizzare il cargo per deorbitare materiale posto all’esterno della stazione, funzione che fino ad oggi poteva essere assolta solo da Dragon e HTV. Nel corso di future spacewalk saranno trasferite su Cygnus, per essere eliminati, gli esperimenti Space Debris Sensor di NASA, entrato in avaria subito dopo la sua installazione nel 2018, e lo strumento ESA SOLAR, che ha funzionato per più di nove anni all’esterno del modulo Columbus.

Un altro fatto nuovo, che potrebbe essere sfuggito ai più, è che in questo momento ci sono in orbita due veicoli Cygnus. Il cargo NG-11, infatti, che ha lasciato la stazione spaziale il 6 agosto scorso, è rimasto nello spazio per testare l’efficienza nel tempo del suo sistema giroscopico di controllo di assetto, che permette lunghe missioni senza consumo di carburante.

«Ciò è per noi importante», ha dichiarato DeMauro, «perché ci permette di dimostrare a NASA, alle altre agenzie governative e alle società commerciali che Cygnus è in grado di trasportare ogni tipo di carico condiviso o di esperimento scientifico che necessiti dell’ambiente di microgravità, che può garantire, trovandosi in volo libero. E può farlo per un lungo periodo di tempo, mantenendo il downlink dei dati».

E con il volo attuale NGIS dimostra anche di essere in grado di operare due veicoli contemporaneamente.

Il cargo NG-12 sarà catturato dal braccio robotico della stazione, controllato da Christina Koch e Jessica Meir, lunedì, come si è detto, quando in Italia saranno le 10:10. Un paio d’ore dopo verrà effettuato il berthing, ossia la connessione al modulo Unity (o Node 1).

Cygnus rimarrà parte della ISS fino al 13 gennaio 2020. Prima del rientro distruttivo in atmosfera, previsto per il 31 dello stesso mese, effettuerà come di consueto il rilascio di alcuni cubesat.