Ennesimo problema per CST-100 Starliner

Giovedì 25 maggio 2023, durante il Crew Flight Test checkpoint review, una fase del processo di revisione di tutte le componenti di un veicolo spaziale prima che questi venga immesso in orbita condotto congiuntamente da NASA e Boeing, sono emerse alcune problematiche nei sistemi della capsula CST-100 Starliner.

La notizia è stata data durante il corso di una conferenza stampa appositamente indetta e alla quale hanno partecipato Mark Nappi, vicepresidente e program manager del Boeing Commercial Crew Program, Steve Stitch, program manager del Commercial Crew Porgram di NASA, e Joe Montalbano, program manager della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per conto di NASA.

Soft link dei paracadute

La prima criticità esposta da Nappi, e nel corso della conferenza stampa apparsa come quella più laboriosa da risolvere, riguarda delle fibre di tessuto (soft link) che fanno parte dei cavi dei paracadute: il sospetto era che i dati forniti non fossero corretti e che quindi questa componente possedesse un carico massimo sopportabile inferiore agli standard richiesti. Le supposizioni si sono verificate corrette, con i test che hanno mostrato infatti una significativa riduzione del fattore di sicurezza: si tratta di un fattore numerico che indica la quantità di carico sopportabile da una determinata componente prima della sua rottura o danneggiamento. In questo caso il fattore di sicurezza era stato posto a 2: le fibre avrebbero dovuto sopportare un carico doppio rispetto alle situazioni nominali prima di non garantire più le prestazioni per cui erano state progettate.

Solitamente i fattori di sicurezza presenti nelle capsule non sono così elevati e si attestano intorno a 1,4 o 1,6: il motivo per cui i soft link avevano come fattore di sicurezza 2 è perché sono un componente critico e necessario per garantire l’incolumità dell’equipaggio. Il carico sopportato dai soft link varia in base al numero di paracadute che si aprono durante il rientro a Terra: nonostante la capsula sia stata progettata per atterrare con due soli paracadute in funzione, i soft link installati sulla capsula per il Crew Flight Test non garantivano un fattore di sicurezza necessario a questo scenario. Questo non significa che, in caso di atterraggio sia con tre sia con due paracadute, ci sarebbero stati problemi anche potenzialmente gravi, ma che in caso di ulteriori anomalie o situazioni non previste le fibre avrebbero potuto non reggere.

Nastro adesivo infiammabile

L’altra problematica emersa è stata l’infiammabilità del nastro adesivo utilizzato per la copertura e protezione dei sistemi elettrici della capsula. Nappi ha specificato che la questione riguarda la componente adesiva piuttosto che il materiale di cui è composto il nastro stesso. Sono stati quindi svolti dei test, anche con il supporto di alcune strutture di NASA, per capire le modalità di bruciamento del nastro e le possibili sorgenti che avrebbero potuto fungere da innesco. Le verifiche hanno permesso di stabilire che non tutti i cavi sono in grado di causare un incendio a causa della poca energia trasportata al loro interno di fatto limitando le zone vulnerabili della capsula. Questo consentirà ai tecnici di potersi concentrare nelle zone a più alto rischio, che verranno probabilmente avvolte con del materiale ignifugo. Non si tenterà invece una rimozione del nastro per due motivi: la quantità utilizzata è talmente alta – non ci sono numeri esatti ma le stime indicano intorno al centinaio o più di metri di nastro – che la rimozione completa durerebbe molto tempo e rischierebbe di causare danni al cablaggio, peggiorando la situazione.

Altre considerazioni emerse

Durante la conferenza stampa sono emerse anche altre informazioni e novità legate o meno ai due problemi occorsi a Starliner. Come è noto, la capsula sarà lanciata da una versione modificata di un Atlas V, chiamato Atlas V N22 e dotato di due motori Centaur per garantire ridondanza: da tempo United Launch Alliance (ULA), la società che costruisce e lancia i razzi Atlas, ha dichiarato la fine della commercializzazione di questa classe di vettori (assieme a quella Delta), di fatto limitando il numero di missioni che potranno essere svolte da Starliner. Ad oggi ci sono sette Atlas V N22 ordinati: uno per la missione di test con equipaggio e uno per ogni missione verso la ISS già stabilita dalla NASA, fino quindi a Starliner-6, che si svolgerà non prima del settembre 2028, a pochi anni dalla dismissione della Stazione. In questo modo la possibilità di utilizzare la capsula per scopi diversi dal raggiungimento della ISS, come ad esempio effettuare missioni di volo libero in stile Inspiration4, viene fortemente limitata se non addirittura bloccata, sebbene nei piani dell’azienda l’utilizzo commerciale della capsula non sia mai stato troppo pubblicizzato.

Boeing ha quindi avviato dei contatti con delle aziende fornitrici di servizi di lancio per valutare la compatibilità e i costi per lanciare Starliner a bordo di vettori diversi. Le compagnie in grado di fornire questo tipo di servizio, negli Stati Uniti, però non sono molte: non sono stati esplicitati i nomi ma potenzialmente si tratterebbe di ULA con il nuovo vettore Vulcan, Blue Origin con New Glenn e SpaceX con il Falcon 9. Di questi i primi due non hanno mai previsto una versione con una capsula né hanno ancora volato, a differenza del terzo: le tempistiche lunghe (ad oggi un’eventuale Starliner-7 si svolgerebbe indicativamente non prima del 2029) potrebbero permettere la riprogettazione dei vettori sopracitati e/o l’ingresso di nuovi operatori.

Rispondendo a una domanda di Lauren Grush, giornalista di Bloomberg, relativa alla presenza di queste due anomalie nel corso del secondo test orbitale (OFT-2) e al motivo della loro individuazione a quasi un anno dalla missione, Nappi ha risposto che il sistema dei paracadute non era stato certificato completamente ma solo in merito ad alcuni specifici scenari. È stato poi con un’analisi completa e approfondita di tutti i dati a disposizione in vista del Crew Flight Test (CFT) che si è scoperto tutto. Per quanto riguarda invece il nastro a copertura dei cavi elettrici, questo era presente già nel design originario della capsula. Va comunque sottolineato che la missione OFT-2 si è svolta con pieno successo, senza particolari problematiche rilevate da NASA o Boeing nel corso dello svolgimento della stessa.

Oltre alle due anomalie citate, ne sono state affrontate anche altre minori: tra queste figura la sostituzione di una valvola del sistema di controllo termico attivo (ATCS, active thermal control system) nel modulo di servizio. Non è stato specificato se si tratta di una valvola nella stessa posizione di quelle che causarono l’interruzione della sequenza di lancio a pochi minuti dal decollo della missione OFT-2, ad agosto 2021. Sono anche state certificate le batterie della capsula, sulla base di nuovi test e analisi: in futuro verranno sostituite da una versione migliorata.

Conseguenze e storia passata

Questi due significativi problemi hanno quindi indotto Boeing a effettuare nuovi test sulle componenti, come già riportato nel caso dei soft link dei cavi del paracadute, e ad annullare i preparativi per l’imminente missione di certificazione della capsula. Il 21 luglio 2023 Butch Wilmore (comandante) e Sunita Williams (pilota) infatti avrebbero dovuto prendere parte al Crew Flight Test, una missione di otto giorni a bordo della Stazione Spaziale Internazionale con il compito di verificare il corretto funzionamento di tutte le componenti della navicella, alla sua prima volta con degli esseri umani a bordo. Nel caso in cui i dati ricevuti a Terra fossero stati molto migliori delle attese, la missione avrebbe anche potuto ricevere un’estensione di alcune settimane, analogamente a quanto successo nel maggio 2020 con Doug Hurley e Bob Behnken nel corso della missione di certificazione della Crew Dragon di SpaceX.

Come si può vedere dalle date, Boeing attualmente si trova in ritardo di oltre tre anni rispetto alla concorrente SpaceX, a sua volta in ritardo di almeno altri due sulle tempistiche originarie, che prevedevano le prime missioni di lunga durata (intorno ai sei mesi), nel 2018.

Per CST-100 Starliner il principale motivo di ritardo è stato dato dall’Orbital Flight Test 1 del 20 dicembre 2019, quando un problema all’orologio interno della capsula aveva causato l’accensione dei motori principali nel momento errato, impedendo il raggiungimento della ISS. Lo stop per la correzione di questo e altri piccoli errori individuati è stato piuttosto lungo e non senza conseguenze sia per NASA che per Boeing. La prima si è trovata costretta a perdere ridondanza e sicurezza nell’accesso all’orbita bassa terrestre e a comprare alcuni seggiolini sulla Sojuz di Roskosmos. L’agenzia spaziale russa ha infatti ritardato la partecipazione dei propri cosmonauti su capsule americane (e quindi lo scambio gratuito di posti) solo a partire da Crew-5, decollata il 5 ottobre 2022, giustificando la necessità di ulteriori verifiche sulla sicurezza delle capsule statunitensi. NASA ha comunque ancora piena fiducia nel progetto di Boeing per le sopracitate motivazioni di accesso alla ISS, ma anche economiche in quanto l’intero progetto è già stato finanziato e pagato.

Boeing ha invece subito l’impatto economico dal momento che ha dovuto pagare di tasca propria lo svolgimento del secondo test orbitale (OFT-2), oltre a tutti i test aggiuntivi.

Fonte: Blog NASA, conferenza stampa congiunta NASA-Boeing.