Un altro passo in avanti per il vettore Vulcan

Il primo razzo Vulcan Centaur della compagnia statunitense ULA (United Launch Alliance), ha completato lo scorso mercoledì 7 giugno un critico test di accensione dei motori principali BE-4 costruiti Blue Origin, superando così il primo dei due ostacoli che separano il lanciatore dal giorno del suo debutto.

Durante il test di accensione, denominato Flight Readiness Firing, due propulsori BE-4 si sono accesi quando in Italia erano le 03:05 di giovedì 8 giugno e hanno funzionato per circa 6 secondi producendo quasi 453.000 kg di spinta, mentre lo stadio veniva saldamente bloccato alla rampa dello Space Launch Complex-41 della Cape Canaveral Space Force Station, in Florida.

«Questa è una pietra miliare di enorme importanza» ha esordito Mark Peller, vicepresidente di ULA per il programma di sviluppo del razzo Vulcan. «È come se avessimo lanciato il razzo, senza lanciare il razzo; portando a termine quindi un test integrato completo di tutti gli elementi legati al volo e dei sistemi di terra, nella stessa modalità che avverrà normalmente il giorno dal lancio, fino all’accensione dei motori principali ed escluso il rilascio del razzo dalla torre di lancio».

Il team di ULA per le operazioni legate al lancio ha caricato i propellenti composti da metano, ossigeno e idrogeno liquidi nel primo stadio del Vulcan e nel suo stadio superiore Centaur nel pomeriggio di mercoledì, quindi il conto alla rovescia è stato messo in pausa per diverse ore al fine di permettere agli ingegneri di valutare sui sistemi più critici l’eventuale effetto di alcuni fulmini caduti nei pressi del pad di lancio durante quelle ore.

Al termine della conferma per la ripresa del countdown da parte di tutti i responsabili del team di lancio, il conteggio è ripreso a 7 minuti dal VI (T−7 minuti) e il razzo Vulcan Centaur è passato all’alimentazione interna mentre la pressione dei serbatoi dei propellenti si è alzata fino ai livelli previsti per il volo, prima che le valvole si aprissero per far fluire metano e ossigeno liquido nelle camere di accensione dei motori BE-4.

La sequenza di accensione per i motori gemelli è iniziata a T−4,88 secondi, quindi essi hanno raggiunto il 60% circa della spinta nominale per due secondi, poi il computer di volo del razzo ha comandato ai due BE-4 di ridurre progressivamente la potenza, fino a spegnerli. Il test di accensione ha generato una nube di gas esausti, che si è sprigionata dalla flame trench (una vera e propria trincea scavata sotto la rampa, che serve a veicolare i gas esausti e gli eventuali detriti lontano dal monte di lancio) rivolta a est.

Come detto poc’anzi, i propulsori BE-4 del Vulcan sono stati forniti dall’azienda Blue Origin, fondata dal miliardario Jeff Bezos. Blue Origin prevede di impiegare un gruppo di sette motori BE-4 per il proprio lanciatore New Glenn, ancora alle prime fasi del suo sviluppo.

Il Vulcan Centaur è stato estratto martedì 6 dal suo hangar verticale (VIF – Vertical Integration Facility) dai tecnici di ULA, per essere trasportato al pad 41 in preparazione del test di accensione.

Il test del Flight Readiness Firing rappresenta il culmine di una serie di test e di prove di conto alla rovescia effettuati a Cape Canaveral in vista del primo volo di prova del Vulcan. Lo scorso 12 maggio il team di lancio di ULA ha caricato metano, idrogeno e ossigeno liquidi nel Vulcan e nel suo stadio superiore Centaur, nell’ambito del test di riempimento dei serbatoi. Di seguito, il Vulcan Centaur è stato riportato nell’hangar verticale VIF per effettuare alcuni interventi sul veicolo. È stata regolata la pressione idraulica di terra, è stata variata la velocità di rabbocco dell’ossigeno liquido (per rimpiazzare il propellente che normalmente evapora quando è nel serbatoio), ed è stato calibrato il flusso del gas di spurgo e raffreddamento dei sistemi di accensione dei BE-4.

Conclusi questi lavori, il team di ULA che gestisce le fasi di lancio, pensava di poter eseguire il test di accensione il 25 maggio, tuttavia ULA ha deciso di rinviare il Flight Readiness Firing dopo aver scoperto un problema con il sistema di accensione dei motori. Ciò ha obbligato al ritorno del Vulcan Centaur nell’hangar verticale per le opportune manutenzioni, prima del suo ritorno al pad 41 di martedì.

Della strumentazione addizionale è stata installata sul razzo, al fine di monitorare al meglio la performance dei motori durante l’esecuzione del test, pertanto gli ingegneri di ULA trascorreranno le prossime settimane ad analizzare i dati per verificarne la conformità a quanto previsto dal progetto.

Al termine del test sono stati svuotati i serbatoi dai propellenti e il razzo è stato riportato nell’hangar per le dovute ispezioni.

Il volo inaugurale del Vulcan (Certification-1) sarà anche il primo lancio a impiegare i motori a metano BE-4 di Blue Origin. A piena potenza, ciascun BE-4 può generare circa 250 tonnellate di spinta e due di essi equipaggiano lo stadio centrale del Vulcan, con zero, due, quattro o sei booster laterali a propellente solido per aggiungere spinta nei primissimi minuti di volo. Per il suo debutto, il Vulcan sarà coadiuvato da due booster laterali forniti dalla Northrop Grumman.

Lo stadio superiore Centaur, chiamato Centaur 5, è una versione aggiornata degli stadi superiori che attualmente stanno volando con il razzo Atlas V di ULA. Il Centaur 5 ha un diametro maggiore per ospitare i serbatoi criogenici più grandi, ed è dotato di due motori RL10 di Aerojet Rocketdyne.

Una volta operativo in tutte le sue varie configurazioni, il Vulcan andrà a sostituire, ampliandola, la capacità di carico offerta dai lanciatori di ULA. Nella sua più potente configurazione che dovrebbe entrare in servizio fra qualche anno, con uno stadio centrale singolo e uno stadio superiore dotato di propulsori aggiornati, il Vulcan avrà una capacità di carico superiore a quello del vettore “monstre” di ULA Delta IV-Heavy, che è formato da tre stadi centrali a propellente liquido collegati parallelamente. Questo Vulcan sarà in grado di portare in orbita bassa terrestre carichi fino a 27,2 tonnellate.

Infine, ULA prevede di poter recuperare e riutilizzare i motori BE-4, ma non l’intero stadio come invece fa da anni SpaceX.

I primi due voli di test e la Space Force

Nella sua missione di debutto, il vettore Vulcan lancerà un lander lunare commerciale realizzato da Astrobotic, il quale tenterà di portare sulla superficie selenica una serie di esperimenti scientifici e di dimostratori tecnologici della NASA. Il lander, chiamato Peregrine, rientra nel Commercial Lunar Payload Services Program della NASA, volto all’acquisto, da parte dell’agenzia, di possibilità di trasporto di propri carichi paganti sulla Luna, a mezzo di veicoli spaziali commerciali. Oltre a Peregrine, il primo volo del Vulcan porterà in orbita due prototipi di satellite per il network a banda larga Kuiper di Amazon e un payload della compagnia specializzata in servizi di sepoltura spaziale Celestis.

La Space Force statunitense ha selezionato il vettore Vulcan di ULA, per lanciare la maggioranza dei satelliti militari per la sicurezza nazionale per i prossimi cinque anni. I militari richiedono due voli di certificazione del nuovo lanciatore, per poter essere poi approvato per le missioni relative alla sicurezza nazionale.

Il secondo volo di test del Vulcan è previsto al momento per l’inizio del 2024, con lo spazioplano Dream Chaser di Sierra Space, un nuovo veicolo da rifornimento per la Stazione Spaziale Internazionale. Di seguito, ci sarà il primo lancio del Vulcan con un payload militare per la sicurezza nazionale.

I problemi del Centaur

Secondo quanto dichiarato dai vertici di ULA, il lavoro di qualificazione del Vulcan è giunto al 98% del programma, con la rimanenza da completare associata ai test relativi allo stadio superiore Centaur. Lo scorso marzo un’esplosione di idrogeno ha interrotto un test sul Centaur presso il Marshall Space Flight Center della NASA di Huntsville, Alabama. La deflagrazione ha danneggiato lo stand di test e il test article (articolo di test – ovvero replica del modello di volo, costruita appositamente per l’esecuzione dei test) del Centaur.

Qualora gli ingegneri dovessero determinare che non sia necessario effettuare modifiche al Centaur per il primo razzo Vulcan, il volo di test potrebbe avvenire questa estate e secondo quanto dichiarato da Tory Bruno, amministratore delegato di ULA, la missione potrebbe ritardare anche alla fine dell’anno, se mai dovessero dimostrarsi necessarie delle azioni correttive sullo stadio superiore. In tutto questo, bisognerà però tenere conto delle finestre di lancio utili per Peregrine, che sono di cinque giorni al mese.

Fonte: Spaceflightnow.com; SpaceNews.com