Si avvicina l’Hot Fire Test di SLS, il razzo della missione Artemis 1

Il core stage dello Space Launch System (SLS), ovvero lo stadio principale del razzo della missione lunare Artemis 1, ha completato con successo le prime quattro fasi del set di collaudi conosciuto con il termine di Green Run Test.

Per assicurare il successo di una missione, è necessario collaudare separatamente e poi insieme tutti i sottosistemi di un vettore. Benché sia previsto che la configurazione finale di SLS possa evolversi a seconda dei differenti obiettivi di ogni specifica missione, tuttavia la struttura del core stage rimarrà sostanzialmente sempre la stessa.

Il termine Green Run identifica una serie impegnativa di collaudi suddivisa in 8 fasi che vedono circa 30 azioni eseguite per la prima volta: primo caricamento del propellente nei serbatoi, primo scorrimento del flusso dei propellenti attraverso i sistemi di alimentazione, prima accensione di tutti e quattro i motori e prima esposizione dello stage alle vibrazioni e alle temperature di lancio. Il termine green è un riferimento alla “giovinezza” delle componenti di un vettore o di un suo stadio, mentre il termine run fa riferimento al fatto che tali componenti verranno fatti funzionare tutti insieme simultaneamente per la prima volta. Sostanzialmente si tratta del collaudo contemporaneo di tutti i diversi sottosistemi che vengono attivati per la prima volta.

Il 5 agosto, gli ingegneri dello Stennis Space Center della NASA vicino alla Baia di St. Louis, Mississippi, hanno concluso il quarto degli otto step previsti per il collaudo del core stage alto circa 65 m. Lo step 4 ha visto gli ingegneri impegnati nel controllo funzionale dei componenti principali del sistema di propulsione e nella ricerca di eventuali perdite dalle condutture e dai raccordi dei fluidi e dei gas dello stadio centrale del vettore.

I Green Run erano iniziati formalmente lo scorso gennaio con la verifica dei modelli matematici, dei sistemi di navigazione e di controllo d’assetto. A marzo, a causa della pandemia da COVID-19, tutte le attività erano state sospese per essere gradualmente riprese nel corso del mese di maggio, permettendo la conclusione delle verifiche previste dallo step 2, ovvero il controllo di tutti i sistemi avionici. Lo step 3 ha visto la verifica dei sistemi di fail-safe, cioè il collaudo delle procedure di spegnimento del razzo in caso di situazioni di emergenza.

Tutti gli step si basano sui risultati dei test che li hanno preceduti e tutti durano sempre un tempo più lungo dello step precedente, poiché si aggiungono nuovi controlli e nuove fasi a quanto già completato.

Lo step 4, ovvero la verifica funzionale e di tenuta dei motori e dei sistemi di propulsione principale, è durato tre settimane. Gli ingegneri sono stati in grado di effettuare il collaudo con azoto gassoso ed elio anziché idrogeno liquido e ossigeno come propellenti, ovvero quelli necessari per il test di accensione dei propulsori, definito “hot-fire”. Mentre questi gas fluivano attraverso i sistemi, una strumentazione speciale era in grado di rilevare l’eventuale presenza di perdite. «Con i gas di prova che fluiscono attraverso queste complesse parti che costituiscono lo stadio del razzo, ci aspettavamo che il team di specialisti incontrasse alcuni problemi», ha detto Jonathan Looser, gestore del sistema di propulsione principale dello stadio principale di SLS. «Storicamente, non c’è mai stato un lanciatore della NASA certificato per il trasporto umano che abbia volato senza uno o più collaudi completi prima del volo, e tutti i vettori hanno evidenziato sempre qualche problema antecedente la prima accensione. Come previsto, ne abbiamo trovati alcuni relativi alla tenuta delle valvole e dei raccordi ma li abbiamo affrontati e risolti e ora siamo pronti per completare i prossimi quattro step».

La successiva fase del Green Run sarà lo step 5 che vedrà il collaudo del corretto funzionamento del sistema di controllo vettoriale dei propulsori del vettore. Verranno collaudati gli attuatori, ovvero i componenti che permettono di orientare gli ugelli dei quattro propulsori RS-25, e la tenuta idraulica delle loro valvole.

Lo step 6 simulerà il conto alla rovescia che precede il lancio. Questa fase, che comprende la verifica delle procedure di rifornimento, l’attivazione dell’avionica e la simulazione del caricamento e pressurizzazione del propellente, permetterà di convalidare la sequenza delle attività e i relativi eventi.

Lo step 7, detto anche “wet dress rehearsal”, si basa sulle simulazioni già viste nel corso dello step 6 a cui si aggiunge il caricamento dei propellenti. Dopo aver nuovamente attivato l’avionica, i sistemi idraulici, i sistemi fail-safe e tutti gli altri sottosistemi già verificati nel corso dei sei step precedenti, gli specialisti avvieranno il caricamento, il controllo e il successivo scarico degli oltre 2,5 milioni di litri di propellente criogenico. Solo il positivo superamento di questi primi sette step permetterà di accedere allo step 8, quello dove si collauderà il conto alla rovescia completo e la successiva accensione dei propulsori che rimarranno attivi per circa 8 minuti, il tempo di volo del primo stadio. Durante il collaudo, i quattro RS-25 funzioneranno a piena potenza, esattamente come avverrà nel lancio reale. Lo step 8 sarà dunque il test conclusivo che certificherà il vettore come “pronto al lancio”. Successivamente, gli ingegneri predisporranno lo stage per il trasferimento al Kennedy Space Center in Florida.

Boeing ha stimato che i dati telemetrici degli 8 step che costituiscono il Green Run Test occuperanno tra i 75 e i 100 terabyte di spazio disco, senza considerare i file audio e i video. È senza dubbio una notevole mole di dati; a titolo di paragone, la Library of Congress occupa “solo” 15 terabyte.

Nel frattempo al Kennedy Space Center prosegue anche l’assemblaggio dei due booster laterali. Ciascun SRB di SLS sarà realizzato assemblando 5 segmenti, uno in più dei 4 utilizzati da quelli che hanno contribuito a far volare gli Space Shuttle, diventando così i più grandi e potenti razzi a combustibile solido mai realizzati.

La NASA sta lavorando per far atterrare la prima donna e il prossimo uomo sulla Luna entro il 2024. SLS e Orion, insieme al sistema di atterraggio umano e al Gateway in orbita attorno alla Luna, sono la spina dorsale del progetto NASA di esplorazione dello spazio profondo.

Fonte: NASA