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Space Shuttle
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Lo Space Transportation System,[1] in sigla STS, comunemente noto come Space Shuttle,[2] anche abbreviato in Shuttle, è un modello di navetta Space Shuttle spaziale della NASA, l'ente governativo degli Stati Uniti responsabile dei programmi spaziali.
Lo Space Shuttle è l'unico modello di veicolo spaziale degli Stati Uniti adibito al trasporto umano attualmente in attività. La sua particolarità è la parziale riutilizzabilità, è stato infatti progettato per effettuare in sicurezza circa un centinaio di voli spaziali sostituendo solo alcune parti ausiliarie.
Lo sviluppo e le missioni spaziali dello Space Shuttle sono gestite dal Programma Space Shuttle.
Indice
1 Storia 2 Impieghi 3 Descrizione 3.1 Dati tecnici 4 Esemplari costruiti 4.1 Statistiche di volo 5 Profilo di missione 5.1 Lancio 5.2 Rientro e atterraggio 6 Procedure per il lancio 7 Procedure per l'atterraggio Lo Space Shuttle Discovery decolla nella 8 Cancellazione della missione missione STS-120. 8.1 Siti di atterraggio Informazioni 9 Lo Shuttle in retrospettiva Navetta con equipaggio Funzione 10 Il futuro dello Shuttle parzialmente riutilizzabile 11 Note United Space Alliance: 12 Voci correlate Thiokol/Boeing (SRB) 13 Altri progetti Lockheed Martin (Martin Produttore 14 Collegamenti esterni Marietta) - (ET) Rockwell International (Orbiter) Storia Nazione di Stati Uniti d'America origine Per approfondire, vedi la voce Programma Space Shuttle. Dimensioni Altezza 56.1 m Diametro 8.7 m Lo Shuttle viene varato il 5 gennaio 1972 quando il Presidente Richard Massa 2 029 203 kg Nixon annuncia lo sviluppo di una navetta spaziale riutilizzabile e a basso Stadi 2 costo. Capacità Carico utile 24 400 kg Il progetto è ridimensionato per problemi di bilancio e ciò nonostante viene verso LEO sviluppato rapidamente e nel corso di alcuni anni sono pronti i prototipi. Carico utile verso 3 810 kg Tra questi il primo orbiter completo, inizialmente chiamato Constitution, poi GTO diventato Enterprise in seguito a pressanti richieste dei fan del telefilm Star Cronologia dei Lanci Trek, che scrissero in massa alla Casa Bianca. L'Enterprise è pronto il 17 Stato Attivo settembre 1976 e viene usato per una serie di test di atterraggio che hanno LC-39, Kennedy Space Center successo e dimostrano la bontà del progetto. Basi di Lancio SLC-6, Vandenberg AFB (non utilizzata) La prima navetta Shuttle messa in opera e costruita a Palmdale, California, è Lanci Totali 132 il Columbia, consegnato al Kennedy Space Center il 25 marzo 1979 e Successi 131 lanciato per la prima volta il 12 aprile 1981 con un equipaggio di due 1 (incidente fatale durante il Fallimenti uomini. Il Challenger viene consegnato nel luglio del 1982, il Discovery nel lancio) novembre del 1983, e l'Atlantis nell'aprile del 1985. Il Challenger è vittima 1 (incidente fatale durante il Altro di un drammatico incidente in fase di lancio nel gennaio 1986, che provoca rientro) Volo la morte dei sette astronauti a bordo. Viene sostituito dall'Endeavour 12 aprile 1981 costruito con parti di ricambio delle altre navette, è pronto e consegnato nel Inaugurale maggio del 1991. Il Columbia si disintegra durante il rientro nell'atmosfera Boosters (Stadio 0) - Solid Rocket Boosters o 2 il 1 febbraio 2003. Nell'incidente perde la vita l'intero equipaggio, composto N booster Propulsori 1 a combustibile solido da sette astronauti. Lo Space Shuttle oramai è in pensione e verrà sostituito Spinta 12.5 MN, a livello del mare
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da un nuovo missile con Capsula ovvero il progetto Constellation della Nasa Composto dall' Ares 1, L' Ares 4 e dall' Ares 5 con cui si prevede di arrivare dapprima in orbita terrestre, poi sulla luna e infine si pensa di poter arrivare specifico Tempo di sul pianeta rosso. 124 s Accensione Propellente solido Impieghi Primo Stadio - Serbatoio esterno (nessuno) Propulsori Lo Space Shuttle è impiegato per il trasporto di grandi carichi verso diverse (3 propulsori sull'Orbiter) orbite, per il trasferimento dell'equipaggio della Stazione Spaziale Spinta 5.25 MN Impulso Internazionale e per effettuare missioni di manutenzione come quelle sul 455 s specifico telescopio spaziale Hubble. Una sua potenzialità prevista originariamente e Tempo di 480 s non ancora sfruttata è quella di riportare a terra satelliti artificiali. Accensione Propellente O2/H2 liquidi Nel dettaglio: Secondo Stadio - Orbiter Propulsori 2 OME trasferire equipaggio da e sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) 53.4 kN spinta totale Spinta missioni umane di manutenzione, specialmente sull'Hubble combinata nel vuoto esperimenti umani in orbita terrestre bassa (Low Earth Orbit, LEO) Impulso 316 s trasporto in LEO di: specifico grossi satelliti - includendo anche l'HST Tempo di 1250 s componenti per la costruzione della ISS Accensione rifornimenti Propellente MMH/N2O4 trasporto di satelliti con il Payload Assist Module, per spedire il satellite in: un'orbita terrestre alta; tra cui: il Chandra X-ray Observatory molti satelliti TDRS due DSCS-III (Sistema di Comunicazione Satelliti di Difesa) un satellite del Programma Di Supporto alla Difesa un'orbita interplanetaria; tra cui: la Sonda Magellano la Sonda Galileo la Sonda Ulisse Descrizione
Lo Space Shuttle è composto da quattro parti principali:
l'Orbiter Vehicle (in sigla OV): un orbiter con spazio per l'equipaggio, vano di trasporto per il carico, tre motori principali che utilizzano il combustibile presente nei serbatoi esterni, e un sistema di manovra orbitale con due motori più piccoli (OMS); due Solid Rocket Booster (in sigla SRB): razzi riutilizzabili a propellente solido, il perclorato d'ammonio (NH4ClO4) e l'alluminio, che si staccano due minuti dopo il lancio a una altezza di 66 km e vengono recuperati nell'oceano grazie al fatto che la velocità di caduta viene notevolmente ridotta da alcuni paracadute; il Serbatoio Esterno (in sigla ET): un grande serbatoio esterno di combustibile contenente ossigeno liquido (in cima) e idrogeno anch'esso liquido (nella parte bassa) che servono ad alimentare i tre motori principali dell'OV. Si stacca dopo circa 8 minuti e mezzo a una altitudine di 109 km, esplode in atmosfera e ricade in mare senza che venga poi recuperato.
I progetti iniziali prevedevano serbatoi supplementari sull'orbiter e altre attrezzature che però non furono mai costruite.
Lo Shuttle ha una grande stiva per il carico utile che si estende per buona parte della sua lunghezza. I portelloni della stiva sono provvisti di radiatori montati sulla superficie interna, e vengono tenuti aperti mentre lo Shuttle è in orbita per favorire il controllo termico, che viene mantenuto anche regolando l'orientamento dell'intero Shuttle rispetto alla Terra e al Sole. All'interno della stiva per il carico utile si trova il Sistema di Manipolazione Remota, detto anche Canadarm, un braccio robotizzato impiegato per recuperare e mettere in orbita il carico utile. Sino all'incidente del Columbia, il Canadarm veniva incluso soltanto nelle missioni in cui il suo impiego era richiesto dalla natura della missione stessa. Poiché il braccio è una parte cruciale della procedura di Ispezione della Protezione Termica che è attualmente richiesta per i voli dello Shuttle, in futuro probabilmente verrà incluso in tutti i voli.
Lo Space Shuttle ha subito numerosi miglioramenti nel corso degli anni. L'orbiter ha cambiato il suo sistema di protezione termico diverse volte per ridurre il peso e il carico di lavoro. Le piastrelle di ceramica devono essere controllate dopo ogni volo per trovare eventuali piastrelle rotte; inoltre assorbono umidità e quindi devono essere protette dalla pioggia. Questo inconveniente è stato dapprima risolto spruzzando sulle tegole il prodotto Scotchgard; in seguito è stata sviluppata una soluzione ad hoc. In un secondo tempo molte tegole della sezione dello Shuttle che diventa meno calda sono state sostituite da grandi pannelli di un materiale isolante avente la consistenza del feltro; ciò ha comportato il vantaggio di non dover ispezionare in modo particolarmente accurato zone molto grandi del rivestimento (in particolare la zona del carico).
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Internamente lo Shuttle è rimasto in gran parte simile al progetto originale, con l'eccezione dei sistemi di avionica che vengono migliorati continuamente. I sistemi originali erano dei computer IBM modello 360 basati su processori Intel 8086, con sottosistemi di controllo video basati su microcontrollori RCA 1802, collegati a monitor analogici posti nella cabina di pilotaggio, similmente agli attuali aerei di linea modello DC-10. Oggi la cabina di pilotaggio è basata su cinque computer APA-101S ridondanti basati su processori 80386, ed è dotata di sistemi a tutto display. I cinque calcolatori di bordo usano complessivamente circa 2 MB di memoria RAM a nuclei magnetici che, diversamente dalla normale RAM integrata a transistor, è completamente immune alle radiazioni. I computer impiegano il linguaggio di programmazione HAL/S. Come nella tradizione del Progetto Apollo-Sojuz, anche delle calcolatrici programmabili vengono portate a bordo (originariamente si usava il modello Hewlett-Packard 41C). Oltre alla cabina di pilotaggio a tutto display, svariati miglioramenti sono stati adottati per ragioni di sicurezza a seguito della esplosione del Challenger, fra cui una via di fuga per l'equipaggio da utilizzare in situazioni che richiedano un "ammaraggio". Con il sorgere della stazione spaziale, i sistemi a tenuta stagna interni sono stati sostituiti da sistemi di collegamento e attracco esterni, in modo da ottenere una maggiore capacità di carico nel ponte intermedio dello Shuttle da impiegarsi nelle missioni di rifornimento alla Stazione. I motori principali dello Shuttle sono stati oggetto di parecchi perfezionamenti per migliorare la affidabilità e aumentare la potenza. Ciò spiega come mai durante la procedura di lancio si possono sentire comandi curiosi, come Porta la potenza al 106%; questo non significa che i motori vengano portati oltre il limite: il valore del 100% è il livello di potenza dei motori principali originali. Attualmente, il contratto per la fornitura dei motori prevede un valore del 109%. I motori originali potevano arrivare al 102%; il 109% fu ottenuto nel 2001 Disegno dello Space Shuttle con la fornitura Block II. Challenger Nei primissimi lanci il serbatoio esterno era verniciato di bianco per proteggere l'isolamento che riveste la maggior parte del serbatoio stesso. Miglioramenti di progetto e misure successive permisero di provare che la verniciatura non era necessaria, permettendo di risparmiare una frazione di peso apprezzabile, aumentando quindi il carico utile che è possibile portare in orbita.
Altre riduzioni di peso sono state ottenute eliminando alcune parti interne nel serbatoio dell'idrogeno che si sono mostrate non necessarie. Ne è risultato un modello di serbatoio esterno leggero che è stato poi adottato nella gran parte delle missioni dello Shuttle. Con il volo STS-91 si è visto l'impiego per la prima volta di un serbatoio esterno superleggero, realizzato con la lega alluminio-litio 2195, più leggero di 3,4 tonnellate rispetto all'ultima generazione di serbatoi leggeri. Poiché lo Shuttle non può volare senza equipaggio, tutti questi miglioramenti sono stati provati durante voli operativi.
Naturalmente, anche i razzi SRB sono stati migliorati. Va notata l'adozione di una terza tenuta a O-ring nei giunti fra i segmenti in seguito all'incidente del Challenger.
Molti altri miglioramenti agli SRB erano stati pianificati per migliorare le prestazioni e la sicurezza, ma non sono mai stati messi in pratica; erano culminati nel progetto Advanced SRB, che avrebbe dovuto essere prodotto nella metà degli anni Novanta, e che sarebbe stato notevolmente più semplice, economico e probabilmente più sicuro a fronte di prestazioni superiori, ma che è stato in seguito cancellato per tagliare i costi dopo che erano già stati investiti 2,2 miliardi di dollari. La cancellazione del progetto Advanced Simulazione della struttura esterna SRB ha portato allo sviluppo del serbatoio esterno superleggero, che dà una parte dello Shuttle quando si riscalda a oltre dell'aumento di carico utile senza miglioramenti dal punto di vista della sicurezza. Inoltre 1500 ºC durante il rientro l'aeronautica ha sviluppato un proprio progetto di booster molto più leggero e in un singolo pezzo, ma anche questo è stato cancellato.
Dati tecnici
Altezza dello Space Shuttle: 56,14 m Altezza dell'orbiter: 37,23 m Apertura alare: 23,79 m Massa alla partenza: 2.041.000 kg ET: 751.000 kg SRB: 2 x 590.000 = 1.180.000 kg Spinta alla partenza: 34,8 MN SSME: 3 x 1.8 = 5,4 MN SRB: 2 x 14,7 = 29,4 MN Massa al rientro (solo orbiter): 104.000 kg Carico massimo trasportabile: 28.800 kg Orbita: da 185 a 643 km Velocità: 27.875 km/h Posti astronauti: 10 (solitamente l'equipaggio varia da 5 a 7 membri,
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comprende: il Comandante, il Pilota e gli Specialisti di Missione) Esemplari costruiti L'Atlantis trasportato dal Boeing 747-SCA
Gli Space Shuttle costruiti, in ordine cronologico (non raffigurato l'Enterprise)
Veicoli di prova, in grado di effettuare test di trasporto, lancio e atterraggio:
Enterprise (OV-101)
Persi in incidenti:
Challenger (OV-099, ex-STA-099) Columbia (OV-102)
Attualmente in uso:
Atlantis (OV-104) (Partito nell' ultima missione nel maggio 2010) Discovery (OV-103) Endeavour (OV-105)
Statistiche di volo
(al 28 marzo 2009)
Satelliti Giorni Distanza Volo più lungo Equipaggio Agganci con Shuttle Orbite Voli EVA messi di volo in km in giorni e passeggeri Mir/ISS in orbita Atlantis 293,77 4 648 194 168 813 32 15,08 191 32 7 / 11 14 Challenger 62,41 995 41 527 416 10 8,23 60 6 0 / 0 10 Columbia 300,74 4 808 201 497 772 28 17,66 160 7 0 / 0 8 Discovery 351,74 5 628 230 003 477 38 13,89 246 45 1 / 11 31 Endeavour 280,40 4 429 166 003 247 24 16,63 148 46 1 / 10 3 Totale 1 289,06 20 508 833 200 725 132 17,66 (STS-80) 805 136 9 / 32 66
La missione più lunga è stata STS-80, del novembre 1996, della durata complessiva di 17,5 giorni. Profilo di missione
Lancio
Tutte le missioni Shuttle sono lanciate dal Kennedy Space Center (KSC). Lo Shuttle Launch Weather Officer, il responsabile al monitoraggio delle condizioni meteorologiche, controlla la situazione per determinare se il lancio è possibile. In particolare, le
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condizioni devono essere accettabili anche in almeno un sito per l'atterraggio di emergenza, che viene chiamato Transatlantic Abort Landing site[3]. Sono disponibili diversi siti per l'atterraggio dello Shuttle. Le condizioni meteorologiche accettabili escludono: la presenza di fulmini poiché, nonostante lo Shuttle sia schermato elettricamente attraverso la sua superficie conduttrice (come avviene negli aerei di linea), durante il lancio la scia dei propulsori potrebbe fornire un percorso conduttivo del fulmine verso terra [4]. Inoltre non può essere effettuato il lancio se sono presenti dei Cumulonembi ad incudine (cumulonimbus incus) entro 10 miglia nautiche (18,52 km)[5].
Il giorno del lancio, dopo l'ultima pausa nel conteggio alla rovescia a T - 9 minuti, lo Shuttle inizia i preparativi finali. In questo periodo il conteggio viene controllato automaticamente tramite computer del centro di controllo lancio, da un software chiamato Ground Launch Sequencer. Esso arresta automaticamente il lancio se rileva un problema critico ad un qualunque sistema di bordo del velivolo.
A 16 secondi dal lancio, si attiva il sistema di soppressione del suono chiamato Sound Suppression System. Esso consiste nel riempimento della Mobile Launcher Platform con 1 100 m3 di acqua in modo da proteggere l'orbiter dall'energia acustica e dal riflesso dello scarico dei propulsori[6].
A 10 secondi dal lancio vengono attivati i sistemi di accensione dell'idrogeno sotto ognuno dei tre ugelli dei propulsori dello Shuttle, in modo da sopprimere eventuali gas stagnanti all'interno degli ugelli prima della partenza vera e propria. L'accumulo di questi gas potrebbe infatti provocare un'esplosione al momento dell'accensione. Viene iniziato, tramite le turbopompe dei propulsori principali, il caricamento della camera di combustione con idrogeno ed ossigeno liquidi.
A 6,6 secondi dal lancio vengono accesi i tre propulsori sull'orbiter, in modo sequenziale ad un intervallo di 120 ms. I computer dello Shuttle (GPC) controllano che i propulsori raggiungano il 90% della spinta nominale prima di iniziare l'orientamento finale degli ugelli nella configurazione di lancio[7]. Quando i tre propulsori si accendono, l'enorme calore dello scarico trasforma una grande quantità d'acqua del sistema di soppressione in vapore che si sprigiona dalla piattaforma di lancio. I tre propulsori devono raggiungere il 100% della spinta entro 3 secondi dall'accensione; se tutto procede come previsto, al momento del lancio vengono attivati i razzi a combustibile solido. Una volta accesi, essi non possono essere spenti. Quando anche gli SRB raggiungono una spinta stabile, delle cariche pirotecniche sono detonate attraverso un segnale radio controllato dai computer di bordo per liberare il velivolo dalla piattaforma di lancio[8]. All'accensione, i computer controllano l'accensione attraverso il software chiamato Master Events Controller.
Dopo l'avvio dei propulsori dell'Orbiter, ma mentre i booster sono ancora connessi alla piattaforma di lancio, la differenza di spinta dei tre propulsori provocano lo spostamento dell'intero gruppo di componenti (booster, sebatoio e orbiter) di 2 metri. Poco dopo aver superato la torre della piattaforma di lancio, lo Shuttle inizia una manovra di rotazione per impostare l'inclinazione orbitale. Il veicolo sale nell'atmosfera compiendo un arco, accelerando man mano che il peso dei booster e del serbatoio diminuiscono. Quando si trova in orbita ad una altezza di circa 380 km la velocità è di 7,68 km/s (27 650 km/h).
Il punto, chiamato Max Q, è quello in cui lo Shuttle subisce la massima pressione aerodinamica, e per questo motivo la spinta dei tre propulsori è temporaneamente diminuita per evitare stress alla struttura, particolarmente vulnerabile in alcune zone come le ali. In questo punto avviene un fenomeno noto come singolarità di Prandtl-Glauert: il velivolo effettua la transizione a velocità supersonica e si formano delle nubi di condensazione attorno ad esso.
Dopo 126 secondi dal lancio i booster sono esauriti e vengono distaccati dal velivolo attraverso l'attivazione di cariche esplosive e dei piccoli razzi di separazione, che spingono i booster lontani dal resto del velivolo. Essi rientrano nell'atmosfera e sono Lancio dello Shuttle Atlantis all'alba rallentati da un sistema di paracadute fino all'ammaraggio nell'oceano. Lo Shuttle inizia nel 2001. Il sole è dietro la telecamera ad accelerare verso l'orbita con i tre propulsori. A questo punto il velivolo ha un rapporto e l'ombra dei gas di scarico spinta-peso inferiore a 1 — ovvero i propulsori hanno spinta insufficiente per contrastare intersecano la Luna la forza di gravità e la velocità verticale diminuisce temporaneamente. Tuttavia, il peso del propellente diminuisce man mano che viene bruciato dai propulsori, quindi il rapporto spinta-peso torna ad essere maggiore di 1 e aumenta l'accelerazione dello Shuttle (sempre più leggero) verso l'orbita.
La traiettoria a questo punto è molto piatta e quasi orizzontale, utilizzando la spinta per accelerare orizzontalmente. A circa 5 minuti e 45 secondi dopo la partenza, l'orbiter ruota per orientare le antenne di comunicazione verso i satelliti.
Nelle ultime decine di secondi di spinta dei propulsori, la massa del velivolo è sufficientemente bassa da richiede la diminuzione della potenza di questi ultimi per limitare l'accelerazione a 3 g, per evitare un eccessivo stress fisico all'equipaggio.
I tre propulsori vengono spenti prima dell'esaurimento completo del carburante, poiché se fossero attivi in assenza di carburante si danneggerebbero gravemente. La quantità di ossigeno si esaurisce prima dell'idrogeno, poiché l'ossigeno liquido tende a reagire violentemente. Il serbatoio esterno viene rilasciato attraverso cariche esplosive. Esso precipita nell'atmosfera disintegrandosi prima di toccare la superficie terrestre, generalmente sopra l'Oceano Indiano. La distruzione è agevolata dalla
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presenza di idrogeno al suo interno, che lo fa letteralmente esplodere, in modo da limitare la grandezza dei frammenti in caduta.
L'orbiter attiva i propulsori Orbital maneuvering system (OMS) per sollevarsi maggiormente e distaccarsi dal serbatoio. Nelle missioni verso la stazione spaziale i propulsori di manovra vengono attivati quando i propulsori principali sono ancora in funzione. In questo modo l'orbiter è in un percorso che, nel caso di malfunzionamento dei propulsori, lo riporterebbe in un sentiero di ritorno verso la terra.
Rientro e atterraggio
Quasi tutte le procedure di rientro atmosferico dello Shuttle sono controllate dai computer, anche se è sempre possibile accedere ai controlli manuali in caso di emergenza. L'avvicinamento e l'atterraggio possono essere controllate dal pilota automatico, ma normalmente sono effettuate dai Lo Shuttle a Mach 2,46 e ad una piloti. altezza di 66.000 piedi (20.116,8 m). Le superfici del velivolo sono Il veicolo inizia il rientro attivando i propulsori colorate in base al coefficiente di OMS di manovra, mentre vola "sottosopra" e con pressione, e i contorni grigi la coda dell'orbiter in direzione del movimento. Una simulazione al computer della rappresentano la densità dell'aria L'attivazione dura 3 minuti, e riduce la velocità velocità dei flussi d'aria attorno allo circostante. I valori sono calcolati con dello Shuttle di circa 90 m/s. In questo modo lo Shuttle durante il rientro il software OVERFLOW Shuttle abbassa il suo perigeo verso l'atmosfera superiore. Successivamente ruota su se stesso, ponendo la prua verso l'alto.
La densità dell'aria inizia a manifestare i suoi effetti quando il velivolo si trova a 400.000 piedi (121.920 m) di altezza, e ha una velocità di 8,2 km/s (Mach 25). Il veicolo in quel momento è controllato dai propulsori del Reaction Control System e dalle superfici di volo, in modo da mantenere un assetto di 40°. Questa posizione produce un notevole attrito che non solo rallenta l'orbiter fino a raggiungere una velocità di atterraggio, ma diminuisce anche il riscaldamento esterno. Inoltre, il veicolo effettua un percorso con curve a "S" con angolo di virata di 70°. Un modello di Shuttle sottoposto a Il rapporto massimo di planata (rapporto resistenza-portanza) muta considerevolmente con la velocità, passando da 1:1 a velocità ipersoniche, 2:1 a velocità supersoniche fino a test in una galleria del vento nel 1975. Il test simulava i gas ionizzati che raggiungere 4.5:1 in volo subsonico durante l'avvicinamento e l'atterraggio[9]. circondano lo Shuttle durante il Nell'atmosfera inferiore l'orbiter si sposta come un "aliante", tranne per la velocità di rientro discesa considerevolmente più elevata (50 m/s).
Quando ha rallentato a circa Mach 3, vengono attivate due sonde sulla parte destra e sinistra della fusoliera inferiore dell'orbiter, per misurare la pressione atmosferica in relazione al movimento del veicolo.
Quando inizia la fase di avvicinamento e atterraggio, l'orbiter si trova a 3 000 m di altezza e ad una distanza di 12 km dalla pista. I piloti applicano i freni aerodinamici per rallentare il velivolo da 682 km/h a circa 346 km/h (velocità finale di atterraggio). Il carrello di atterraggio viene fatto scendere quando l'orbiter si muove a 430 km/h. Quando le ruote toccano la pista, per aiutare i freni, viene dispiegato un paracadute che si distacca quando ha rallentato l'orbiter a circa 110 km/h.
Dopo l'atterraggio, il veicolo si arresta sulla pista per diversi minuti in modo da disperdere Il Columbia tocca la pista al Kennedy i velenosi vapori di idrazina, utilizzata come carburante sia nel reaction control system che nelle tre auxiliary power unit. Inoltre è necessario attendere un certo periodo di tempo Space Center al termine della per far raffreddare la fusoliera esterna prima di poter far scendere gli astronauti. missione STS-73 Procedure per il lancio
T -43 ore e in funzione - Il Direttore dei Test dello Shuttle effettua la tradizionale chiamata alle postazioni e il display del conto alla rovescia viene attivato. Inizia il controllo finale del veicolo e delle attrezzature per il lancio Controllo dei sistemi di volo di riserva Controllo del software di volo memorizzato nelle unità di memoria di massa e dei display
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Caricamento del software di volo di riserva nei computer di uso generale dell'orbiter Rimozione delle piattaforme del ponte intermedio e del ponte di volo Attivazione e test dei sistemi di navigazione Completamento della preparazione per caricare i reagenti e il sistema di distribuzione Completamento delle ispezioni preliminari al ponte di volo T -27 ore e sospeso - Questa è la prima sospensione programmata e di solito dura quattro ore. Allontanamento dalla piattaforma di lancio di tutto il personale non necessario T -27 ore e in funzione Inizio delle operazioni per caricare i reagenti criogenici nei serbatoi delle celle a combustibile Schema di una tipica missione dell'orbiter T -19 ore e sospeso - Questa sospensione programmata di solito dura quattro ore. Distacco dell'unità ombelicale intermedia dell'orbiter T -19 ore e in funzione Inizia la preparazione finale dei tre motori principali dell'orbiter Riempimento del serbatoio dell'acqua del sistema di soppressione acustica Chiusura dei servizi della coda sulla piattaforma di lancio T -11 ore e sospeso - La durata di questa sospensione programmata varia, ma di solito dura dalle 12 alle 13 ore. Preparazione dell'equipaggiamento degli astronauti Spostamento della struttura di servizio rotante nella posizione "park" Attivazione delle unità di misurazione inerziale e dei sistemi di comunicazione T -11 ore e in funzione Inizio dei controlli funzionali del tracker stellare Installazione della pellicola in numerose cineprese sulla rampa di lancio Attivazione delle celle a combustibile Allontanamento dall'area a pericolo di esplosioni di tutto il personale non necessario Passaggio dei depuratori dell'aria dell'orbiter all'azoto gassoso T -6 ore e sospeso - Questa sospensione programmata di solito dura due ore. La squadra di lancio verifica che non ci siano violazioni dei criteri per il lancio prima di caricare il serbatoio esterno con i propellenti Allontanamento di tutto il personale dalla piattaforma di lancio Raffreddamento delle linee di trasferimento del propellente Inizio del caricamento del serbatoio esterno con circa 1.900 metri cubi di propellenti criogenici T -6 ore e in funzione Conclusione del caricamento del serbatoio esterno con il carico di idrogeno liquido e ossigeno liquido Il Final Inspection Team arriva alla rampa di lancio per effettuare una dettagliata ispezione del veicolo T -3 ore e sospeso - Questa sospensione programmata di solito dura due ore Esecuzione della calibrazione pre-volo dell'unità di misurazione inerziale Allineamento delle antenne dell'Area di Lancio di Merritt Island T -3 ore e in funzione L'equipaggio parte per la rampa di lancio Completamento della preparazione per la chiusura della White Room della rampa di lancio I membri dell'equipaggio iniziano ad entrare nell'orbiter Controllo del posizionamento degli interruttori dell'abitacolo Gli astronauti effettuano un controllo radio con il centro di controllo del lancio (Kennedy Space Center) e il controllo di missione (Johnson Space Center) Chiusura del portellone dell'orbiter e ricerca di eventuali perdite Completamento della chiusura della White Room La squadra addetta alla chiusura si porta alla zona di rientro I dati principali del sistema di guida sono trasferiti al sistema di riserva T -20 minuti e sospeso - Questa sospensione programmata di solito dura 10 minuti. Il Direttore dei Test dello Shuttle effettua l'ultimo briefing Completamento dell'allineamento dell'unità di misurazione inerziale T -20 minuti e in funzione Passaggio del computer di bordo dell'orbiter alla configurazione di lancio Inizio del condizionamento termico delle celle a combustibile Chiusura delle valvole di sfiato della cabina dell'orbiter Passaggio del sistema di volo di riserva alla configurazione di lancio T -9 minuti e sospeso- Questa è l'ultima sospensione programmata e la lunghezza varia a seconda della missione. Il direttore del lancio, la squadra di gestione della missione e il direttore dei test dello shuttle chiedono ai propri team per un go/no go al lancio T -9 minuti e in funzione Avvio della sequenza automatica di lancio da terra
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Ritrazione del braccio di accesso all'orbiter (T-7 minuti, 30 secondi) Avvio unità di registrazione della missione (T-6 minuti,15 secondi) Avvio delle unità di alimentazione ausiliarie (T-5 minuti, 0 secondi) Avvio del recupero dell'ossigeno liquido (T-4 minuti, 55 secondi) Inizio dei test sulle superfici aerodinamiche dell'orbiter, seguiti dai test sull'orientamento dei motori principali (T-3 minuti, 55 secondi) Pressurizzazione del serbatoio dell'ossigeno liquido (T-2 minuti, 55 secondi); Ritrazione del braccio per lo sfiato dell'ossigeno gassoso, o "beanie cap" (T-2 minuti, 55 secondi) I membri dell'equipaggio chiudono e bloccano le visiere dei caschi (T-2 minuti, 0 secondi) Pressurizzazione del serbatoio dell'idrogeno liquido (T-1 minuto, 57 secondi) Spegnimento riscaldatori bi-pod (T-1 minuto, 52 sec) Spegnimento dei riscaldatori dei giunti dei SRB (T-60 secondi) L'orbiter è alimentato solo dall'energia interna (T-50 secondi) Il sistema di controllo del lancio a terra è pronto per la sequenza di avvio automatica (T-31 secondi) Attivazione del sistema di soppressione acustica della rampa di lancio (T-16 secondi) Attivazione del sistema di combustione dell'idrogeno dei motori principali (T-10 secondi) Accensione dei motori principali (T-6,6 secondi) T -0 Accensione dei razzi a combustibile solido e decollo Procedure per l'atterraggio
Per iniziare l'atterraggio, l'Orbiter ruota in modo da tenere la coda nella direzione dell'orbita ed effettua una accensione dei propulsori detta Deorbit Burn, per uscire dall'orbita. Questa accensione infatti rallenta la navetta e essa inizia la discesa verso l'atmosfera terrestre. L'accensione dura dai tre ai quattro minuti e l'atterraggio avviene circa un'ora dopo. Il momento dell'accensione viene chiamato Time of Ignition - TIG.
TIG-4 ore Inizio preparazione per l'atterraggio Computer di bordo configurati per il rientro Sistemi idraulici che comandano le superfici aerodinamiche configurati per il rientro TIG-3 ore Chiusura della stiva di carico Conferma del Controllo Missione TIG-2 ore L'equipaggio indossa le tute di lancio e si fissa ai sedili TIG-1 ora Conferma del Controllo missione per l'accensione per l'uscita dall'orbita TIG Accensione propulsori per 3 o 4 minuti Atterraggio - 30 minuti L'orbiter e il suo equipaggio iniziano a sentire gli effetti dell'atmosfera. A questo punto l'orbiter si trova a circa 80 miglia (129 km) di altezza ed è il punto dell'Entry Interface o Interfaccia d'ingresso. Per rallentare la discesa, l'Orbiter effettua una serie di quattro virate di 80° formando una "S" Atterraggio - 5 minuti L'Orbiter continua a rallentare la sua velocità e il comandante prende il controllo manuale del velivolo, scendendo a 19° Atterraggio - 15 secondi Estensione del carrello di atterraggio Atterraggio L'orbiter tocca la pista ad una velocità compresa tra 344 km/h e 363 km/h Pochi istanti dopo viene aperto il paracadute per rallentare Cancellazione della missione
Per approfondire, vedi la voce Space Shuttle abort mode.
Nel caso di problemi durante il lancio l'operazione dei razzi SRB non può essere fermata. Dopo l'accensione degli SRB, le modalità di cancellazione della missione possono essere applicate solo dopo che sono esauriti e sono stati abbandonati. Sono previste le seguenti modalità di cancellazione:
Ritorno al sito di lancio (RTLS, Return To Launch Site); non si è mai verificata Cancellazione con atterraggio nella Costa orientale (ECAL, East Coast Abort Landing); non si è mai verificata Cancellazione con atterraggio transoceanico (TAL, Transoceanic Abort Landing); non si è mai verificata Cancellazione a lancio completato (AOA, Abort Once Around); non si è mai verificata Cancellazione verso un'orbita (ATO, Abort to Orbit); si è verificata durante la missione STS-51; ha costretto a ripianificare la missione, ma la missione è stata comunque dichiarata completata con successo.
http://it.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle 02/03/2011 Space Shuttle - Wikipedia Page 9 of 11
La modalità di cancellazione dipende da quando, nella fase di ascesa, la cancellazione stessa si rende necessaria. Se l'idrogeno e l'ossigeno non sono necessari, vengono consumati deliberatamente in modo da poter abbandonare il serbatoio esterno in modo sicuro.
Una cancellazione con atterraggio transoceanico deve essere dichiarata in un intervallo di tempo che va approssimativamente da T+2min,30sec (decollo più due minuti e trenta secondi) e lo spegnimento dei motori principali, a circa T+8min,30sec. L'atterraggio potrebbe avvenire nella Base Aerea di Ben Guerir, in Marocco; all'Aeroporto internazionale di Banjul, Gambia; nella Base Aerea di Saragozza o nella Base Aerea di Morón de la Frontera in Spagna.
Se l'orbiter non riuscisse a raggiungere una pista, sarebbe costretto ad atterrare sul terreno o ad ammarare; è improbabile che l'equipaggio che si trovasse ancora a bordo possa sopravvivere.
Comunque, nel caso in cui lo Shuttle sia in volo planato controllato, il sistema di fuga per l'equipaggio permette l'evacuazioneper mezzo di lancio con paracadute. Una particolare pertica permette ai membri dell'equipaggio di accedere a una via di fuga che conduce sotto l'ala sinistra dell'Orbiter.
Nei due incidenti che si sono verificati avvenne tutto così in fretta che si poté fare ben poco; l'unica contromisura ebbe luogo durante il volo STS-51: poiché i razzi SRB erano ancora accesi dopo che si erano separati dal resto del veicolo, furono fatti esplodere da un comando inviato dalla NASA che ha innescato delle cariche esplosive che sono installate a questo scopo.
Siti di atterraggio
Condizioni permettendo, lo Shuttle atterra sempre al Kennedy Space Center; tuttavia, se la situazione meteorologica non rende possibile l'atterraggio, è possibile utilizzare la base di Edwards in California oppure altri siti situati in altri punti. Lo Space Shuttle Columbia, durante la missione STS-3 atterrò anche alla White Sands Missile Range nel Nuovo Messico, anche se questo sito è considerato un'ultima scelta poiché gli ingegneri temono che la sabbia possa danneggiare la parte esterna dell'orbiter.
Elenco degli altri siti di atterraggio:[10]
Eglin Air Force Base, Florida RAAF Base Amberley, Australia Elmendorf Air Force Base, Alaska Andersen AFB, Guam White Sands Space Harbor, New Mexico (utilizzato Amilcar Cabral International Airport, Capo Verde nella missione STS-3) Hickam AFB, Hawaii MCAS Yuma/Yuma International Airport, Arizona Stockholm-Arlanda Airport, Svezia Plattsburgh Air Force Base, New York (ora chiuso) Istres AB, Francia Ben Guerir Air Base, Marocco Bangor International Airport, Maine Morón Air Base, Spagna Salina Municipal Airport, Kansas Banjul International Airport (Yundum), Gambia Westover Air Reserve Base, Massachusetts Zaragoza Air Base, Spagna Gander International Airport, Canada Diosdado Macapagal International Airport, Filippine RAF Fairford, Gloucestershire, Inghilterra (quando era sotto il controllo della Aeronautica Shannon International Airport, Irlanda statunitense) Kuala Lumpur International Airport, Malesia
Elenco dei siti per l'atterraggio di emergenza in caso di annullamento della missione
Atlantic City International Otis Air National Guard Base, Mountain Home Air Force Base, Airport, Atlantic City, New Massachusetts, USA Idaho, USA Jersey, USA Grant County International Naval Air Station Bermuda, RAAF Base Darwin, Darwin Airport, Washington, USA Bahamas Australia Pease ANGB, New Hampshire, NSA Souda Bay, Grecia Myrtle Beach International USA NSF Diego Garcia, Chagos Airport, South Carolina, USA Hao Airport, Polinesia francese Archipelago, British Indian Dyess Air Force Base, Texas, AFB Hoedspruit, Sud Africa Ocean Territory USA Bermuda International Airport Orlando International Airport, Marine Corps Air Station Cherry King Khalid International Florida Point, North Carolina, USA Airport, Riyadh, Arabia Saudita RAF Fairford, United Kingdom Ellsworth Air Force Base, South Kinshasa International Airport, Roberts International Airport, Dakota, USA Congo-Kinshasa Monrovia, Liberia Naval Air Station Oceana, Cologne Bonn Airport, Germania Lehigh Valley International Virginia Beach, Virginia, USA Lajes Field, Azzorre, Portogallo Airport, Allentown, PA Esenboga International Airport, Lincoln Airport, Nebraska, USA Mataveri International Airport, Ankara, Turchia Hanga Roa, Easter Island, Chile Dover Air Force Base, Delaware, Halifax International Airport, USA Halifax, Nova Scotia, Canada Fort Wayne International Airport Ben Guerir Air Base, Morocco (Air Guard Station), Fort Wayne, Columbus Air Force Base, Indiana, USA Mississippi
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International Airport of Gran Canaria-Gando, Gran Canaria (Las Palmas), Isole Canarie, Spagna Lo Shuttle in retrospettiva
Al successo dello shuttle come veicolo di lancio non è corrisposto un ugual successo nel ridurre i costi di lancio, che ammontano a circa 500 milioni di dollari per lancio invece dei previsti 10-20 milioni.
La missione originale dello Shuttle è di operare ad alta quota al minor costo e maggior livello di sicurezza possibile, consentendo un notevole miglioramento rispetto alla precedente generazione di capsule spaziali non riutilizzabili con e senza equipaggio. Ma pur essendo il primo sistema di lancio riutilizzabile operativo al mondo, il progetto può essere considerato piuttosto fallimentare, per non aver apportato i miglioramenti pianificati. Benché il progetto fosse radicalmente diverso da quello iniziale, si pensò che potesse soddisfare le richieste dell'Aeronautica americana riducendo al contempo i costi, ma si verificarono dei problemi. Uno di questi è stata l'inflazione, molto elevata durante gli anni settanta, che ha comportato un aumento dei costi del 200% nel decennio, rispetto ad un aumento del 34% tra il 1990 e il 2000. L'effetto sulla crescita dei costi di sviluppo dello Shuttle è evidente. Però l'inflazione non spiega per intero il livello effettivo dei costi di gestione. Anche tenuto conto dell'inflazione, infatti, ogni lancio dello Shuttle dovrebbe costare oggi 100 milioni di dollari. La spiegazione sta nei dettagli operativi collegati alla manutenzione e all'assistenza della flotta di Shuttle, che si sono rivelati enormemente più costosi del previsto.
Lo Shuttle viene concepito per operare come un aereo di linea, nella fase finale di rientro. Dopo l'atterraggio l'Orbiter deve essere controllato e poi riunito al resto del sistema (ET e SRB) e dovrebbe essere pronto a un nuovo lancio nel giro di due settimane. Invece questo processo dura mesi a causa di più severi standard di manutenzione, richiesti dopo la perdita del Challenger, che impongono continui aggiornamenti nel processo di controllo.
Ora anche i compiti più semplici richiedono quantità incredibili di documentazione. Questa documentazione si rende necessaria per il fatto che lo Space Shuttle è dotato di equipaggio e non ha sistemi di fuga, perciò ogni incidente che causasse una perdita di uno dei booster causerebbe anche la morte dell'equipaggio, il che è ovviamente inaccettabile. Di conseguenza l'obiettivo principale del programma Shuttle è riportare l'equipaggio sulla Terra in condizioni di sicurezza, cosa che contrasta con gli altri obiettivi, e in particolare quello di mantenere bassi i costi. Inoltre, poiché ci sono casi in cui non si può terminare prematuramente la missione in modo controllato, esistono tipologie di guasti che non ci si può permettere diventino critici; quindi molti componenti devono semplicemente funzionare alla perfezione, e quindi devono essere ispezionati accuratamente prima di ciascun volo. Il risultato è che le ore di lavoro necessarie per un volo sono aumentate in modo massiccio; 25.000 persone lavorano alle operazioni dello shuttle (e questo dato potrebbe non essere del tutto aggiornato). I progettisti per il futuro sono orientati verso sistemi a un solo stadio, verifiche di idoneità al volo automatiche, e, in alcuni casi, sistemi a bassa tecnologia sovradimensionati per aumentarne la durata.
L'aspetto peggiore della storia del sistema shuttle è il ruolo dell'Aeronautica. Sebbene debba essere considerata responsabile la NASA per aver promosso il coinvolgimento dell'Aeronautica, è stata quest'ultima che ha richiesto le prestazioni che hanno portato il sistema alla complessità e al costo attuale. Ironicamente, né la NASA né l'aeronautica hanno ottenuto il sistema che volevano (o di cui avevano bisogno) e l'Aeronautica a un certo punto ha gettato la spugna ed è ritornata al suo vecchio sistema di lanciatori, abbandonando anche il progetto del lanciatore riutilizzabile Vandenburg.
Le prestazioni che hanno più pesato nel rendere zoppicante il sistema shuttle (carico utile da 29 tonnellate; stiva per il carico utile di grande capacità; estensione operativa di 1600 km) in effetti non sono mai state utilizzate, con l'eccezione della stiva per il carico utile. Il futuro dello Shuttle
Per approfondire, vedi la voce Abbandono dello Space Shuttle.
L'uso dei tre Shuttle rimasti in attività dovrebbe terminare nel 2010 quando la Stazione Spaziale Internazionale sarà completata. Pochi anni dopo inizieranno i primi voli della nuova navicella Orion assieme ai nuovi vettori Ares I e Ares V del Programma Constellation. Questa nuova generazione di velivoli permetterà agli astronauti di giungere sulla Stazione Spaziale Internazionale e riprendere l'esplorazione umana della Luna, fino eventualmente a giungere su Marte. Uno Space Shuttle è destinato all'esposizione al National Air and Space Museum di Washington D.C., mentre è stata ipotizzata la vendita degli altri orbiter[11]. Note
1. ^ "Space Transportation System" è un nome proprio inglese che tradotto letteralmente significa "sistema di trasporto spaziale". 2. ^ "Space Shuttle" è un nome proprio inglese che tradotto letteralmente significa "navetta spaziale". 3. ^ NASA Launch Blog. [1] Accessed 2008-06-10. 4. ^ (NPR8715.5) 5. ^ Weather at About.com. What is the Anvil Rule for Thunderstorms? Accessed 2008-06-10. 6. ^ National Aeronautics and Space Administration. "Sound Suppression Water System" Revised 2000-08-28. Accessed 2006-07-09.
http://it.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle 02/03/2011 Space Shuttle - Wikipedia Page 11 of 11
7. ^ National Aeronautics and Space Administration. "NASA - Countdown 101" Accessed 2006-07-10. 8. ^ HSF - The Shuttle 9. ^ Space Shuttle Technical Conference pg 258 10. ^ Global Security. Space Shuttle Emergency Landing Sites. URL consultato il 03-08-2007. 11. ^ NASA to sell 3 retired shuttles in 2010. Washington Times, 20-12-2008. URL consultato il 23-03-2009. Voci correlate
Il Buran, lo Shuttle Sovietico Programma Space Shuttle Lista delle missioni dello Space Shuttle Cronologia delle missioni dello Space Shuttle Serbatoio esterno dello Space Shuttle Space Shuttle Solid Rocket Booster NASA Space Shuttle Explorer Shuttle Training Aircraft Toilette spaziale Altri progetti
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Collegamenti esterni
(EN) Reference manual (EN) Orbiter Vehicles (EN) Space Shuttle Videos
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