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La riparazione di NICER e la ripresa delle EVA dal lato USOS

L'astronauta Nick Hague mentre effettua una simulazione di riparazione di NICER nella piscina del Neutral Buoyancy Laboratory. Credits: NASA/NBL Dive Team

Per tornare all’ultima attività extraveicolare (EVA) effettuata dal segmento internazionale (USOS, United States Orbital Segment) della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) si deve scorrere il calendario fino al 24 giugno 2024. Quel giorno Tracy Caldwell Dyson e Michael Barratt indossarono le tute EMU, seguirono tutte le procedure, entrarono nell’airlock Quest della ISS e attivarono l’alimentazione interna delle tute spaziali. Pochi minuti dopo però Dyson riferì di aver visto dei cristalli di ghiaccio sul suo visore, ricevendo conferma da parte dei tre astronauti di supporto a bordo e iniziando le procedure per ripressurizzare la camera di equilibrio e rientrare nella Stazione.

Come ricorda il nostro Paolo Baldo, quella che doveva essere la EVA numero 269 del programma ISS si è quindi trasformata (involontariamente) nella terza Intravehicular Activity (IVA). È curioso notare come tutte queste IVA si siano svolte nel mese di giugno e che nella seconda fu protagonista lo stesso Barratt.

MissioneIV1IV2Durata (minuti)Data inizio (UTC)Data fine (UTC)Luogo
1Expedition 2Jurij UsačëvJames Voss1908/06/2001 14:2108/06/2001 14:40Zvezda
2Expedition 20Gennadij PadalkaMichael Barratt1210/06/2009 06:5510/06/2009 07:07Zvezda
3Expedition 71Tracy CaldwellMichael Barratt3124/06/2024 12:4624/06/2024 13:17Quest

EVA-90 non si è nei fatti svolta per un problema tecnico alle tute in uso sulla Stazione: l’ultima attività completa è datata 1° novembre 2023, quando Jasmin Moghbeli e Loral O’Hara operarono per 6 ore e 42 minuti, preparando l’arrivo dell’ultimo gruppo di pannelli iROSA (ISS Roll Out Solar Array), la nuova generazione dei pannelli solari, ed effettuando altre attività di manutenzione. Moghbeli e O’Hara sono state la seconda coppia di donne in assoluto a svolgere un’attività extraveicolare, dopo che Christina Koch e Jessica Meir ne effettuarono tre nel corso di Expedition 61.

Alle 13:00 italiane del 16 gennaio 2025, dopo 442 giorni (un anno e 77 giorni), questo digiuno verrà interrotto dalla EVA-91, con Nick Hague e Sunita Williams a lavorare all’esterno dell’avamposto per circa sei ore e mezza. Hague, alla quarta EVA, assumerà il ruolo di crew member 1 e sarà identificabile dalla presenza di strisce rosse sulla EMU 3013, mentre Williams sarà crew member 2 dentro la EMU 3003, in quella che sarà la sua ottava EVA della carriera.

Lo scopo principale sarà rimpiazzare un gruppo giroscopico che contribuisce al controllo dell’assetto della Stazione, un riflettore usato per la navigazione su uno degli International Docking Adapter (IDA) e installare delle patch per aggiustare il telescopio a raggi X NICER (Neutron star Interior Composition Explorer). Questo diventerà il primo telescopio di questo tipo a essere riparato in orbita e il quarto in assoluto, dopo l’Hubble Space Telescope (HST), la Solar Maximum Mission e l’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), su cui aveva operato l’astronauta italiano Luca Parmitano.

Posizione di NICER all’esterno della ISS. Foto scattata dalla Sojuz 56 dopo il distacco il 4 ottobre 2018. Credits: NASA/Roscosmos

NICER venne lanciato il 3 giugno 2017 nella stiva non pressurizzata della Cargo Dragon (la prima ad aver rivolato in assoluto) della missione SpX-11 e installato su ELC-2 (EXPRESS Logistics Carrier-2) il 13 giugno. Le operazioni scientifiche iniziarono il 17 luglio dello stesso anno. Lo scopo principale della missione è studiare le sorgenti di raggi X, come le stelle di neutroni (resti molto densi di stelle esplose), cercare di comprendere meglio i Fast Radio Burst (lampi molto luminosi nella banda radio), osservare le comete nel sistema solare e raccogliere dati sugli strati più esterni dell’atmosfera terrestre.

I telescopi che operano nella banda X sono diversi rispetto a quelli più familiari nel visibile: semplificando moltissimo, l’elevata energia dei fotoni in arrivo ha obbligato gli scienziati a sviluppare delle ottiche concentriche, su ognuna delle quali i fotoni impattano con angoli sufficientemente piccoli per essere progressivamente deviati verso il CCD, il circuito integrato responsabile di rilevarli e contarli.

NICER è composto da 56 concentratori di raggi X, ognuno a sua volta costituito da una serie di 24 specchi circolari. Davanti a ogni concentratore c’è un sottile filtro, chiamato thermal shield o scudo termico, mentre al di sopra una struttura circolare in carbonio, chiamata parasole, costituita da sei segmenti che ricordano una torta divisa in fette: l’obiettivo del parasole è non far scaldare i concentratori e proteggere lo scudo termico.

I thermal shield bloccano la radiazione ultravioletta, visibile e infrarossa e hanno uno spessore di 160 nm (500 volte in meno di un capello umano).

Lo strato argentato è lo scudo termico all’interno di ogni concentratore di NICER.

Il 22 maggio 2023 è stata osservata un’infiltrazione non voluta della luce del Sole all’interno del telescopio, compromettendo le osservazioni fatte durante il giorno orbitale. Come misura di prevenzione, tutte le osservazioni degli oggetti vicino al Sole sono state evitate e il team ha aggiornato i comandi di NICER per ridurre la sensitività durante il giorno.

Ad agosto 2024 la Cygnus NG-21 (dedicata a Dick Scobee e la seconda lanciata a bordo di un Falcon 9 di SpaceX) ha consegnato all’avamposto spaziale il kit di riparazione: in un solo anno è stato possibile quindi individuare il problema e pensare, progettare e sviluppare una soluzione. Il tutto è ancora più incredibile se si pensa che NICER non era stato inizialmente progettato per essere aggiustato in orbita: è stato montato tramite un braccio robotico e sempre tramite controlli remoti viene operato. Quando è stata valutata l’opzione di riparare l’area maggiormente danneggiata, è stato necessario sviluppare un metodo che utilizzasse parti già esistenti del telescopio e gli strumenti a bordo della ISS.

Nel corso del 2024 gli astronauti statunitensi Donald Pettit e Hague hanno anche avuto la possibilità di simulare l’attività extraveicolare nella piscina del Neutral Buyoancy Laboratory (NBL) del Johnson Space Center a Houston, in Texas. Per l’occasione è stato creato un modello a dimensioni reali di NICER e dell’ambiente circostante e in entrambi i casi l’intera operazione, compreso l’arrivo al telescopio, è durata meno di un’ora.

https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a014600/a014678/EV2-HAGUE_In_NBL_Pool.webm

Ogni pezzo di ricambio ha la forma di una fetta di torta, da inserire all’interno del parasole: una linguetta alla base si inserisce nello spazio tra la parte inferiore del parasole e la parte superiore dello scudo termico, mantenendolo in posizione. I pezzi di riparo sono fatti in alluminio e rivestiti di nero, ognuno alto circa 5 cm: la scritta LCK (dall’inglese lock) indica la posizione di blocco che il pezzo avrà una volta installato. Ne sono stati inviati 12 a bordo della ISS, ma solo sette saranno installati durante l’attività extraveicolare per coprire le aree maggiormente danneggiate.


Fonti: NASA (1), NASA (2), NASA (3), NASA (4), NASA (5)

Dove non specificato le immagini sono credits: NASA/Sophia Roberts.

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