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La navetta Sovietica Buran

La navetta Buran a Le Bourget nel 1989

Nella foto (Credit: Buran-Energia) la navetta Buran durante un viaggio al salone di Le Bourget, a Parigi, nel 1989.

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Questa pagina è dedicata alla navetta spaziale sovietica Buran che compì il suo primo, ed unico, volo orbitale il 15 novembre 1988 completamente in automatico. La navetta, che ricordava molto da vicino lo Shuttle della NASA, iniziò il proprio volo all'alba dal Cosmodromo di Baikonur, nell'attuale Kazakhstan. Avente circa le stesse dimensioni del suo rivale americano, il Buran decollò attaccato al gigantesco razzo Energia, uno dei più potenti razzi mai costruiti, qui al suo secondo volo. Secondo la RSC Energia, la compagnia statale costruttrice del vettore, il razzo era in grado di inviare 100 tonnellate in orbita bassa e 32 sulla Luna.
Una delle differenze principali fra il Buran e lo Shuttle della NASA era che la versione sovietica non utilizzava booster a propellente solido. Il razzo Energia decollava grazie all'aiuto di quattro booster con motori RD-170 alimentati a kerosene ed ossigeno liquido. Invece quattro motori criogenici ad ossigeno ed idrogeno liquidi spingevano lo stadio centrale aiutando a piazzare la navetta Buran in orbita bassa terrestre.
Il Buran non era dotato di motori principali come lo Shuttle, Tutti i motori del razzo Energia erano persi in ogni missione. Ma l'orbiter Buran era completamente riutilizzabile. Dopo due orbite attorno alla Terra, il Buran rientrò nell'atmosfera, veleggiando senza motori verso la Terra e sopportando temperature di circa 1.648° Celsius. Guidato interamente con il pilota automatico, il Buran atterrò sulla pista dell'aeroporto Yubileiny, di Baikonur, circa 206 minuti dopo il lancio, completando così il suo primo ed unico volo nello spazio.
"Per la prima volta un veicolo spaziale di questo tipo era atterrato completamente in modo automatico," dice il sito della RSC Energia nella descrizione della missione. Il programma Buran venne cancellato dopo la caduta dell'Unione Sovietica. L'orbiter Buran, agganciato ad un altro razzo Energia come fosse pronto per raggiungere la rampa di lancio, venne distrutto completamente nel maggio 2002 dal crollo del tetto dell'hangar di Baikonur. Nell'incidente perirono otto operai che tentavano di riparare il tetto dalle infiltrazioni d'acqua.
Un grazie a Vassili Petrovitch, che cura il più completo sito internet sul Buran e dal quale abbiamo tratto gran parte delle notizie ed immagini che appaiono in questa pagina: buran-energia.com. Se avete tempo vi consiglio caldamente di visitarlo, c'è veramente di tutto su questo sfortunato progetto che avrebbe potuto cambiare la storia dell'astronautica per sempre.
Per una lettura approfondita di questo progetto non posso che consigliare "ENERGIYA-BURAN: The Soviet Space Shuttle" di Bart Hendrickx e Bert Vis - pag.522 - Springer/Praxis Publishing 2007 - € 43,76 - lingua inglese. Il libro è stato recensito nell'apposita pagina del sito.

La navetta Buran al decollo e all'atterraggio.

Nelle foto (Credit: Buran-Energia) il decollo e l'atterraggio della navetta Buran durante la sua prima, ed unica, missione spaziale.

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La sua unica missione spaziale

Volo: missione orbitale di prova senza equipaggio.
Lancio: 15 Novembre 1988 - ore 3:00 UTC (le 4 ora italiana) : Cosmodromo di Baikonur, nel Kazakhstan.
Razzo vettore: Energia.
Durata della missione: 3h 36 minuti.
Numero di orbite: 2
Altezza Massima: circa 250/260 km.
Inclinazione: 51,6°.
Atterraggio: Pista Baikonur, Kazakhstan.
Obiettivi della missione: testare la navetta Buran in un breve volo orbitale senza equipaggio nel secondo volo del razzo Energia.

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Le tappe del Buran

Nella foto (Credit: Buran-Energia) l'assemblaggio di uno dei vari modelli di prova del Buran.

GENESI DEL PROGETTO BURAN

Il progetto Buran-Energia venne sviluppato all'inizio degli anni '70 del secolo scorso per rispondere allo Shuttle americano. Infatti, dai leader sovietici la navetta USA era vista come un formidabile vantaggio militare e quindi decisero che ne avrebbero avuta una anche loro. Questo programma fu il più ambizioso progetto nella storia della conquista spaziale sovietica. Durante 18 anni oltre un milione di persone in 1286 compagnie e 86 fra ministeri e dipartimenti furono direttamente coinvolti nel progetto. I maggiori centri scientifici ed industriali del Paese presero parte a questo. Sfortunatamente il costo totale del programma (16,4 miliardi di rubli nel 1992) era decisamente troppo per l'economia vacillante dell'URSS e il progetto venne definitivamente fermato nel 1993 per mancanza di finanziamenti.
Sebbene simile nell'aspetto allo Shuttle americano - le leggi della fisica sono uguali per tutti - la navetta spaziale Buran ("Буран" che in russo significa "Tempesta di Neve"), era interamente un progetto sovietico, dalla meccanica all'elettronica. Perciò molte differenze separano i due orbiter, eccone qui alcune: la navetta Buran aveva una capacità di raggiungere orbite più alte e di riportare carichi più pesanti, i suoi due motori posti nella parte posteriore le permettevano di volare durante il rientro in atmosfera, era fornita di uno scudo termico più resistente ma, la differenza principale, era che il Buran poteva volare in modlità automatica senza nessun pilota a bordo, dal decollo del razzo fino al suo atterraggio sulla pista.
Il lanciatore Energia ("Энергия" che in russo significa... "Energia") era stato sviluppato assieme al progetto Buran ma non era stato concepito solo per quello. Era previsto di utilizzarlo, assieme alla navetta, o con altri carichi, piazzati su un lato (come il Polious) o dentro l'ogiva. Energia avrebbe fatto parte di una famiglia di lanciatori molto versatile basati sulle stesse caratteristiche tecniche che gli permettevano di essere complementari. Questa modularità era resa possibile dall'aggiunta dei razzi (booster) ausiliari da 4 ad 8 attorno al razzo e con un più potente ed ecologico propellente liquido utilizzato (ossigeno ed idrogeno) invece della miscela tossica N2O4/UDMH utilizzata nei lanciatori Proton. Nella configurazione massima (con 8 booster) il carico utile che avrebbe potuto consegnare in orbita poteva raggiungere le 200 tonnellate.

Nella foto (Credit: Buran-Energia) l'assemblaggio di uno dei vari modelli di prova del Buran.

Fonte: Buran-Energia - Vassili Petrovitch

Nella foto (Credit: Buran-Energia) il complesso Buran-Energia trasportato verso la rampa di lancio.

DESCRIZIONE

Configurazione esterna

La configurazione esterna era realizzata sullo schema di un aereo: questo aereo era dotato di ali a delta con un angolo variabile e che si chiudeva con elevoni, il timone si apriva in due parti ed agiva anche come freno aereo, l'atterraggio era assicurato come un aereo da tre carrelli dei quali uno sotto la cabina di prua.

Configurazione interna

La parte anteriore della navetta era isolata ermeticamente e racchiudeva una cabina dal volume di 73 metri cubi. Questa cabina era riservata all'equipaggio, da 2 a 4 persone, ed ai passeggeri (fino a 6), per le attrezzature di bordo e i motori. La parte mediana era occupata dal vano di carico che si apriva grazie a due portelloni. All'interno del vano di carico era presente un braccio robotico per le varie operazioni di movimentazione degli oggetti nello spazio. Sotto il vano di carico era istallato il generatore di energia e il sistema di condizionamento dell'aria. Nella coda della navetta prendevano posto i motori ed i macchinari del sistema idraulico. Vari materiali erano stati utilizzati per la struttura del Buran, come leghe di alluminio ed acciaio. Per resistere al calore durante il rientro negli strati più densi dell'atmosfera, la superficie esterna della navetta era coperta da uno speciale scudo termico.
Le mattonelle che coprivano la parte superiore erano le meno esposte al calore, ma le altre erano costruite con fibre di quarzo e potevano sopportare fino a 1.300° Celsius. Per alcune parti, come il muso ed il bordo di attacco delle ali, dove le temperature raggiungevano i 1500°-1600° Celsius, le mattonelle erano fatte di carbonio. La fase più intensa del calore veniva accompagnata dalla formazione del caratteristico plasma, ma anche in questo caso la struttura della navetta non superava i 160° Celsius al termine del volo. Ognuna delle 38.600 mattonelle aveva un posto specifico in modo da seguire perfettamente la forma esterna della navetta. Per la riduzione dello stress termico larghi raggi di curvatura erano utilizzati sul muso, sulla fusoliera e sulla ali. Infine la struttura era realizzata per sopportare fino a 100 voli.

Geometrie e massa

Il Buran misurava 35,4 metri di lunghezza, era alto 16,5 metri e le sue ali a delta si estendevano per 24 metri, per un totale di 250 m2, la larghezza della fusoliera era di 5,6 metri e la sua altezza di 6,3. Il vano di carico aveva un diametro di 4,6 metri ed una lunghezza di 18 metri. La massa al decollo era 105 tonnellate mentre quella del carico utile poteva arrivare a 30 tonnellate in andata e 15 al ritorno. La massa del propellente imbarcato era di 14 tonnellate. Le grandi dimensioni della navetta non ne rendevano facile il trasporto, così come per il razzo Energia, e per questo era stato adattato un aereo, il VM-T sperimentale o un velivolo appositamente costruito, l'An-225.

Motori ed attrezzature di bordo

Il sistema dei motori a bordo del Buran era usato per la propulsione nello spazio e per la correzione fra le varie orbite, le manovre di precisione vicino ai veicoli spaziali e l'orientamento della navetta per rallentarla nella fase di ritorno verso la Terra. Il sistema dei motori ne comprendeva 2 per le operazioni orbitali che funzionavano ad ossigeno liquido e kerosene, e 46 per il sistema di manovra orbitale che utilizzavano un gas per il controllo della traiettoria, raccolti in tre blocchi (1 sul muso e 2 sulla coda). Le attrezzature di bordo erano composte da 50 apparecchiature differenti, la radio, la TV e i seggiolini, i sistemi di supporto vitale, il condizionamento dell'aria, la navigazione, la fornitura di energia... Essi erano controllati dai computer posti nella cabina di pilotaggio e rendevano possibile al Buran di rimanere in orbita fino a 30 giorni. Il calore rilasciato dalle apparecchiature di bordo veniva dissipato tramite dei radiatori posti nella parte interna dei portelli del vano di carico (come lo Shuttle NASA) e che irradiavano il calore nello spazio durante il volo orbitale eseguito sempre con i portelli aperti.

Nella foto (Credit: Buran-Energia) il complesso Buran-Energia pronto sulla rampa di lancio di Baikonur.

La partenza per lo spazio

Il lancio del Buran era eseguito per mezzo del lanciatore universale a due stadi Energia, e la navetta era fissata al blocco centrale. I motori del primo e secondo stadio di Energia venivano praticamente accesi simultaneamente e sviluppavano una spinta di 34.840 kN per la massa d'avvio, Energia e Buran assieme del peso di circa 2.400 tonnellate (il 90% della quale era data dal propellente). Per il primo test del Buran, avvenuto il 15 novembre 1988 da Baikonur, il volo di Energia durò 476 secondi fino ad un'altezza di quasi 150 km (i blocchi del primo stadio, i quattro booster laterali, si separarono dopo 146 secondi dal decollo, ad una quota di 52 km). Poi i motori del blocco principale proseguirono il loro funzionamento fino al raggiungimento dell'orbita di transizione. L'altezza massima del Buran era di 250 km per un carico di 30 tonnellate e 8 tonnellate di propellenti.
Per il primo volo, la navetta Buran raggiunse una quota fra i 250 ed i 260 km con inclinazione di 51,6° ed un periodo di rivoluzione attorno alla Terra di 89,5 minuti. Con un carico di propellente di 14 tonnellate ed un carico utile di 27 tonnellate la quota raggiunta poteva arrivare a 450 km.
Se fosse avvenuto un incidente tecnico durante la separazione del primo o del secondo stadio di Energia, i computer di bordo avrebbero potuto 'decidere', a seconda dell'altezza raggiunta, l'espulsione della navetta per un'orbita bassa o su una traiettoria di volo per la coppia Buran-Energia, poi la separazione del Buran ed il suo atterraggio sull'aerodromo principale. Durante una normale operazione del lanciatore Energia, nella quale la velocità non smette di aumentare fino al raggiungimento dell'orbita, esso sarebbe ricaduto su una traiettoria fino all'impatto sull'Oceano Pacifico.

Il ritorno sulla Terra

Per lasciare l'orbita il Buran ruotava di 180° grazie al sistema di manovra a gas orbitale (mettendosi con la coda in avanti) poi il motore principale veniva acceso per rallentare il veicolo. La navetta entrava nella traiettoria di discesa e ruotava nuovamente di 180° (muso avanti) e seguiva questo percorso con un forte angolo di attacco. Fino all'altezza di 20 km la traiettoria era controllata dal sistema orbitale per poi passare a quello aerodinamico (alettoni ed elevoni). Il profilo della navetta assicurava una buona qualità aerodinamica , permettendo di controllare la discesa per 2.000 km, ed infine le ultime operazioni verso la pista di atterraggio. Allo stesso tempo la traiettoria scelta permetteva di compensare la velocità di avvicinamento della navetta dai 300 ai 360 km/h al momento dell'atterraggio.
La lunghezza della pista, necessaria per l'atterraggio, era fra 1.100 e 1.900 metri. Per migliorare le capacità del Buran erano stati previsti tre siti di atterraggio, uno al Cosmodromo (con pista lunga 5 km, larga 84 metri ed a 12 km dalla rampa di lancio), un secondo in Asia (Horol, a nord di Vladivostok) e un terzo ad occidente (Simferopol, Ucraina). Il sistema radio dell'aerodromo, con i suoi 500 km di raggio, assicurava la rilevazione della navetta, il suo rientro verso l'aerodromo (compresa la modalità automatica) ed il suo atterraggio.

Sviluppo, scopi e missioni

Lo sviluppo del Buran richiese 10 anni. Dieci anni durante i quali i più importanti centri di ricerca e sperimentazioni vennero intraprese in molti campi tecnologici: acustica, la termodinamica, sistemi di progettazione, la dinamica del volo sul simulatore, il design del pannello di controllo, la realizzazione di nuovi materiali, lo sviluppo di metodi e attrezzature per l'atterraggio in modalità automatica (laboratori volanti), i test atmosferici di volo della navetta simile (un altro modello di Buran con turbine, il BTS-002), test dello scudo termico e prove aerodinamiche sui modelli BOR-4 e BOR 5, etc.
La navetta Buran avrebbe dovuto rispondere a scopi difensivi, al mantenimento di varie strutture orbitali e per il loro ritorno verso la Terra, alla consegna di moduli e di cosmonauti per l'assemblaggio di grandi strutture orbitali, al ritorno di materiali guasti, alle missioni di lunga durata, allo sviluppo di attrezzature e tecniche di produzione relative all'ambito spaziale ed alla loro consegna sulla Terra, al trasporto di varie attrezzature e passeggeri secondo la rotta terra-spazio-terra. Il progetto originale prevedeva la realizzazione di cinque veicoli orbitali, Buran compreso. Il secondo aveva già un nome 'Ptichka' ("Птичка" in russo "uccellino") ed era quasi completato quando, nel 1993, il programma venne fermato mentre altri tre erano in varie fasi di realizzazione.

Nella foto in alto a sinistra (Credit: Buran-Energia) il complesso Buran-Energia trasportato verso la rampa di lancio. Nella foto in alto a destra (Credit: Buran-Energia) il complesso Buran-Energia pronto sulla rampa di lancio di Baikonur.

Fonte: Buran-Energia - Vassili Petrovitch

Nella foto (Credit: Buran-Energia) l'hangar 112 dopo il crollo del tetto.

FINE DI UN'AVVENTURA

Dopo la caduta dell'Unione Sovietica, alla fine del 1991, i finanziamenti al progetto cominciarono a mancare. Inoltre la necessità di un progetto come il Buran-Energia venne meno, a parte la possibilità di alcune missioni previste per supportare la stazione MIR. Infine la Guerra Fredda era finita ed i militari russi non avevano più bisogno di una macchina del genere e decisero di spegnere tutto. Nel 1993 i finanziamenti vennero fermati, ma non c'erano abbastanza soldi nemmeno per chiudere degnamente il progetto, perché nessuno aveva il coraggio di interrompere definitivamente quelli che erano stati 18 anni di sviluppo per niente.
Buran divenne proprietà del Kazakhstan. I modelli di prova rimasero alcuni anni negli hangar e poi vennero spostati fuori per fare posto ad altro. L'hangar 112 dove veniva tenuto il Buran 1.01 (il solo modello ad aver volato nello spazio) e l'Energia venne aperto ai turisti, ma, a causa della mancata manutenzione il tetto crollò nel maggio del 2002, distruggendo il Buran ed uccidendo 7 operai. Baikonur è una landa arida e vi piove solo alcuni giorni all'anno - questa era una delle ragioni per le quali era stata scelta inizialmente dalle autorità sovietiche come luogo per piazzarvi il Cosmodromo. Ma il clima è continentale, molto caldo in estate (fino a 40° C) e molto freddo in inverno. Questo era il motivo per il quale gli edifici sono isolati termicamente ma non protetti contro la pioggia. Il materiale utilizzato per isolare era una specie di schiuma che si impregna d'acqua. Quell'anno piovve un sacco e il tetto era impregnato d'acqua e quando gli operai vi salirono per sistemarlo esso crollò sotto il loro peso.
Nessun materiale del progetto è mai stato riutilizzato finora, eccetto per i motori del primo stadio di Energia, per il razzo Zenith, utilizzato dalla Sea Launch. Sembra che tutto il lavoro di questi ingegneri, tecnici ed operai sia stato solo un grande spreco.
Dopo la distruzione del Buran 1.01, il secondo modello, completo al 95-97%, mancava soltanto di alcuna strumentazione ed era l'unica navetta dotata di un sistema di sopravvivenza per l'equipaggio. Il suo primo volo era stato previsto per il 1993 per arrivare ad agganciare la MIR in modalità automatica. La missione non prese mai il via ed i lanci futuri vennero compiuti dallo Shuttle americano. Ptichka, questo il suo nome, è ora di proprietà del Kazakhstan e si trova abbandonato in un hangar di Baikonur. Qui uno spettacolare, quanto triste, reportage fotografico di quell'ultimo modello di navetta russa quasi pronta al volo.

Nella foto (Credit: Buran-Energia) l'hangar 112 dopo il crollo del tetto e la distruzione di Buran 1.01 e del razzo Energia.

Fonte: Buran-Energia - Vassili Petrovitch

Nella foto (Credit: Vassili Petrovitch) il modello Buran OK-GLI esposto al museo di Speyer.

COSA RIMANE OGGI

Di tutta l'epopea della navetta Buran oggi il pubblico può ammirare il modello atmosferico, utilizzato dai sovietici come la navetta Enterprise della NASA, per compiere tutte le prove di atterraggio. Il modello ha subito varie vicissitudini dopo aver lasciato la Russia ma ora si può ammirare in tutto il suo splendore (e le sue dimensioni impressionanti) presso il museo Technic museum of Speyer, in Germania. Qui, all'interno di un apposito hangar, vi è, oltre al modello Buran OK-GLI, anche un modello in scala di prova BOR-5, la capsula di rientro Soyuz TM-19 oltre a varie altri articoli astronauti di provenienza americana ed europea. La particolarità del modello OK-GLI è la presenza di quattro turboreattori nella parte posteriore che gli consentivano di decollare e volare come un aereo per raggiungere la quota dalla quale poi simulare la fase finale di atterraggio della navetta. Un modo ingegnoso per evitare l'utilizzo dell'aereo madre usato dalla NASA per portare l'Enterprise in quota per eseguire lo stesso tipo di test.
Se invece fate un salto a Mosca, presso il VDNKh parc è stato installato all'esterno il modello Buran OK-TVA, quello utilizzato per i test termici, meccanici ed acustici. Fin dal 1997 il modello era esposto presso Gorky park, a Mosca, in un parco divertimenti. Nel vano di carico erano stati disposte delle poltroncine per riprodurre l'assenza di peso e veniva proiettato un filmato di 10 minuti ma lo spettacolo non attraeva abbastanza spettatori e la compagnia che lo aveva acquistato incontrò problemi finanziari. Inoltre il modello venne dipinto con i colori e le insegne del Buran 1.01, quello che aveva volato, e molte persone credettero che fosse quello.
Finalmente, nel 2009, venne spostato al VDNKh parc dove divenne il museo interattivo 'Buran'. Il museo mostra un video esplicativo del progetto Buran-Energia poi, all'interno del vano di carico, vi sono esposte immagini dell'assemblaggio della navette ed infine la visita si conclude con una vista della cabina di pilotaggio. Il modello si trova di fronte al razzo Vostok (lo stesso utilizzato da Gagarin).

Nella foto (Credit: Vassili Petrovitch) il modello Buran OK-GLI esposto al museo di Speyer.

Fonte: Buran-Energia - Vassili Petrovitch

LANCIO DELLA NAVETTA BURAN - 15/11/1988 - (Credit: RSC ENERGIA) - dur.min. 3:17 - LINGUA RUSSO

ATTERRAGGIO DELLA NAVETTA BURAN AL TERMINE DELLA PRIMA MISSIONE - 15/11/1988 - (Credit: RSC ENERGIA) - dur.min. 5:28 - LINGUA RUSSO

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Aggiornato il 24/11/2016



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