Breve Storia dell'Astronautica

di Patrizio Claudio Casiraghi

 

Tecnica Astronautica - Parte 10. Stazioni spaziali.

Senza una piattaforma stabile in orbita che consenta studi a lunga durata è difficile riuscire a sfruttare appieno le possibilità scientifiche che lo spazio ci offre. Un avamposto umano nello spazio si presta anche a fare da trampolino privilegiato verso altri corpi celesti. Progetti di stazioni spaziali se ne sono fatti sin da quando il volo umano era ancora solo un sogno. Le prime capsule hanno cercato di portare nello spazio qualche esperimento, ma con tutta la buona volontà erano tutto fuorchè delle stazioni spaziali. La loro realizzazione è complessa proprio per la presenza stabile di esseri umani a bordo, quindi la sicurezza dev'essere curata con molta attenzione, anche perchè l'equipaggio non può manovrare una stazione come fosse una capsula. L'esigenza di stivare nella stazione più strumenti scientifici possibile lascia all'equipaggio uno spazio utile molto ristretto, almeno questo era l'ambiente dei primi laboratori spaziali posti in orbita, i Salijut (civili) e gli Almaz (militari) russi tra gli anni '70 e '80. [Nell'immagine a sinistra (Credits: Wikipedia) La stazione spaziale Sovietica Saljut-7 con attraccata la Soyuz T-13 il 25 settembre 1985.] Diverso il caso dell'americano Skylab degli anni '70 che era stato ricavato dalla trasformazione del 3° stadio di uno degli ultimi missili Saturn 5 Nell'immagine (Credits: Wikipedia) La stazione spaziale Sovietica Saljut-7 con attraccata la Soyuz T-13 il 25 settembre 1985. rimasti alla NASA. [Nell'immagine a destra (Credits: NASA) la stazione spaziale Skylab della NASA fotografata dall'equipaggio della prima missione.] Qui la volumetria disponibile era notevole e rimarrà ineguagliata per molto tempo. Grazie a questi laboratori orbitanti, impossibile chiamarli ancora stazioni spaziali, è stato possibile prendere maggiore confidenza con lo spazio. E' stato possibile eseguire missioni dove gli equipaggi trascorrevano sempre più tempo nello spazio, capire in che modo le strutture spaziali si logorano rimanendo un ambiente così particolare e fare esperimenti di lunga durata per capire come l'ambiente microgravitazionale influisce sulla fisica e sulla dinamica della materia. I primi laboratori spaziali erano progettati per restare operativi solo per un tempo ben determinato ed al lancio erano provvisti di tutti i rifornimenti necessari a garantire l'operatività. Con il tempo i laboratori, pur essendo progettati per una durata limitata, si provò a renderli più leggeri facendo in modo che venissero riforniti una volta in volo. Alla fine si arrivò a realizzare veicoli cargo realizzaati appositamente per portare rifornimenti in orbita e migliorare anche l'abitabilità del laboratorio, in quanto questi cargo, una volta svuotati, potevano essere riempiti con attrezzature guaste, rifiuti e scarti, o con attrezzature diventate inutili ed ingombranti. Il cargo non è progettato per sopravvivere al rientro e quindi brucia nell'atmosfera insieme a tutto il suo carico. Il cargo poi ha sempre una riserva di combustibili che possono essere utilizzati per spostare il laboratorio su altre orbite in caso di necessità, salvaguardando la riserva del laboratorio stesso. L'energia elettrica a bordo è prodotta da grandi pannelli fotovoltaici ed il condizionamento termico interno si ottiene grazie a radiatori posti all'esterno. Uno dei primi esperimenti compiuti fu quello di riciclare l'acqua, che è un componente importantissimo per l'equipaggio. Oggi i sistemi di riciclo e purificazione dell'acqua sono efficientissimi, ma questo non significa che non viene consumata, ma in ogni caso il ripristino dei serbatoi richiede una quantità di acqua ben inferiore a quella necessaria senza purificatori, quindi le navette cargo dovrebbero portare in orbita contenitori d'acqua che ruberebbero spazio ad esperimenti o altre attrezzature. Anche il filtraggio dell'anidride carbonica è ormai una tecnologia acquisita, pertanto il rischio di avvelenamento da anidride carbonica è un'evenienza remota. Volando a lungo c'è il rischio d'impattare contro qualche mini asteroide o detrito spaziale. Nella maggior parte dei casi le protezioni sono sufficienti a minimizzare i danni da impatto, però quando i detriti sono troppo grandi, essendo la loro orbita tracciata dai radar terrestri, si preferisce deviare Nell'immagine (Credits: NASA) la stazione spaziale Skylab della NASA fotografata dall'equipaggio della prima missione. l'orbita del laboratorio per sicurezza, a costo di rovinare esperimenti delicati. La sicurezza estrema invece è sempre garantita lasciando un veicolo pilotabile agganciato al laboratorio in modo che possa fungere da scialuppa di salvataggio in caso d'emergenza. Il primo passo serio verso la realizzazione di stazioni spaziali intese come strutture complesse e di grande volumetria fu compiuto dall'URSS con la realizzazione del Mir (Quiete). Il Mir è stato il primo vero laboratorio modulare. Si era tentato qualcosa di simile con gli ultimi Salijut agganciando contemporaneamente una capsula Soyuz ed un cargo Progress, ma erano solo prove. Il Mir era composto da un modulo base a cui con il tempo si dovevano aggiungere altri cinque moduli. Era stato progettato per restare nello spazio per soli cinque anni, ma il crollo dell'URSS lo sorprese ancora incompleto. La Russia lo completò grazie anche all'aiuto economico occidentale e se ne approfittò per dotare uno dei moduli aggiuntivi di un portello per l'attracco con le navette spaziali americane. Sul Mir vengono effettivamente svolte le prime vere missioni spaziali internazionali. Adesso viene superato il record di volumetria disponibile detenuto dallo Skylab. Vengono stabiliti record di permanenza nello spazio e diventa lo scenario per situazioni comiche e drammatiche, come la prima collisione spaziale che porterà alla depressurizzazione del laboratorio con conseguente isolamento definitivo del modulo danneggiato, ma anche il primo incendio spaziale verso la fine della vita operativa del laboratorio, che dopo tredici anni nello spazio, all'alba del 2000 dimostrava d'essere ormai logoro e pericoloso, infatti l'equipaggio passava più tempo facendo manutenzione che esperimenti. La vita operativa del Mir fu prolungata fino alla messa in orbita del primo modulo della ISS, dopo di chè fu abbandonato e con il carburante rimasto guidato verso l'atmosfera disintegrandosi sopra all'Oceano Indiano. La ISS ha avuto una lunga vita progettuale. Ufficialmente nasce nei primi anni '80 con i primi voli shuttle. La sua realizzazione rientra in un piano ambizioso d'esplorazione del pianeta Marte e la sua realizzazione è uno dei perni principali. Le sue dimensioni e la sua complessità sono tali che alla fine gli USA non riescono a coprire i costi di sviluppo, quindi offrono all'ESA, al Giappone ed al Canada d'entrare a far parte del progetto. L'ESA ed il Giappone stavano sviluppando dei laboratori spaziali e vista l'offerta ottennero che i loro laboratori divenissero parte integrante della stazione spaziale che allora era chiamata Freedom (Libertà). Al progetto della Freedom però partecipavano anche la forze armate USA che coprivano una parte consistente della spesa e che volevano a loro disposizione spazi e tempi notevoli una volta realizzata. I parthner si lamentarono presso la NASA che così i loro investimenti Nell'immagine (Credits: NASA) l'interno del modulo laboratorio Destiny della ISS sarebbero però stati penalizzati ed alla fine le forze armate si ritirarono dal Programma. Con la nuova ridistribuzione dei compiti però si vide che i costi diventavano eccessivi e per calmierarli si dimezzarono le dimensioni del progetto. anche il nome cambiò e da Freedom diventò Alpha. Quando ormai il calendario dei lanci dei moduli di Alpha era stato già predisposto, il crollo dell'URSS e la nascita della Russia sconvolge nuovamente i piani. Innegabilmente i russi possiedono conoscenze preziose accumulate in anni di laboratori spaziali operativi. In seguito ad accordi politici si offrì alla Russia la partecipazione al programma Alpha con l'aggiunta di moduli che avrebbero dovuto costituire il Mir 2. Questo però comportava la riprogettazione di tutta la struttura e la realizzazione di nuovi moduli oltre all'aggiornamento di tutti i sistemi per renderli compatibili con quelli russi. Ancora una volta la stazione cambia nome per trasformarsi nel semplice acronimo di International Space Station. Nel 2000 il modulo russo Zarya, un modulo molto simile al modulo di base del Mir, viene posto in orbita e diventa la piattaforma iniziale per la realizzazione della ISS. [Nell'immagine (Credits: Wikipedia) (Credits: NASA) l'interno del modulo laboratorio Destiny della ISS.] Al momento la ISS non è ancora completa ma la sua operatività inizia già dopo l'assemblaggio in orbita dei primi moduli. Equipaggi di tre membri si alternano sulla ISS per portare avanti esperimenti ed effettuare i necessari lavori di manutenzione che una struttura tanto complessa ed ardita richiede. Spesso poi a bordo arrivano visitatori a popolarla con i voli delle Soyuz e delle navette. Anche se l'idea iniziale di stazione non è stata completamente esaurita, la ISS è il punto di riferimento per i voli orbitali, la miglior piattaforma per effettuare esperimenti in orbita ed acquisire una sempre maggiore conoscenza dello spazio e del suo ambiente. Equipaggi di tante nazioni, uomini e donne di tutte le razze possono volare in orbita in una struttura che garantisce livelli di confort e privacy che prima del 2000 erano minimi se non inesistenti. Questo permette anche ritmi di lavoro a bordo meno serrati e quindi meno stress per l'equipaggio, oltre che a sviluppare delle strategie che permetteranno a persone di culture e religioni diverse di poter vivere fianco a fianco. Se funzionano in un luogo estremo come lo spazio, dovrebbero funzionare anche qui sulla Terra. Anche se incompleta, la ISS è la struttura più grande e complessa che l'umanità è riuscita a porre nello spazio e si cercherà di mantenerla efficiente almeno fino al 2020. Il suo costo complessivo passa abbondantemente i 100 miliardi di dollari, ma i suoi costi sono stati spalmati su un lasso di tempo tale da renderli accettabili e questo insegna che i grandi programmi d'esplorazione del futuro dovranno essere internazionali. Inoltre gli esperimenti che si svolgono nello spazio possono dare dei risvolti economici inspettati che possono compensare tutta la spesa per la sua realizzazione, infatti le imprese spaziali non sono semplici spese, ma investimenti nel futuro. Intanto la Cina ha annunciato ufficialmente l'intenzione di portare in orbita dei laboratori spaziali simili al Saljiut, per concludere con il primo modulo di un laboratorio simile al Mir entro il 2015.

La stazione spaziale Russa MIR (Credit :NASA)

La Stazione Spaziale Internazionale fotografata dallo shuttle della missione STS-134 (Credit: NASA)

Il veicolo automatico cargo Europeo ATV in avvicinamento alla ISS (Credit: NASA/ESA)

La stazione spaziale Russa MIR (Credit :NASA)

La Stazione Spaziale Internazionale fotografata dallo shuttle della missione STS-134 (Credit: NASA)

Il veicolo automatico cargo Europeo ATV in avvicinamento alla ISS (Credit: NASA/ESA)

Vai al capitolo successivo

Torna al sommario


Ultimo aggiornamento 23/03/2017

Torna alla Home page

Sito curato da Massimo Martini