Space Shuttle

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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
spaziale della NASA, l'ente governativo degli Stati Uniti responsabile dei
programmi spaziali.
Space Shuttle
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
8 Cancellazione della missione
8.1 Siti di atterraggio
9 Lo Shuttle in retrospettiva
10 Il futuro dello Shuttle
11 Note
12 Voci correlate
13 Altri progetti
14 Collegamenti esterni
Storia
Per approfondire, vedi la voce Programma Space Shuttle.
Lo Shuttle viene varato il 5 gennaio 1972 quando il Presidente Richard
Nixon annuncia lo sviluppo di una navetta spaziale riutilizzabile e a basso
costo.
Il progetto è ridimensionato per problemi di bilancio e ciò nonostante viene
sviluppato rapidamente e nel corso di alcuni anni sono pronti i prototipi.
Tra questi il primo orbiter completo, inizialmente chiamato Constitution, poi
diventato Enterprise in seguito a pressanti richieste dei fan del telefilm Star
Trek, che scrissero in massa alla Casa Bianca. L'Enterprise è pronto il 17
settembre 1976 e viene usato per una serie di test di atterraggio che hanno
successo e dimostrano la bontà del progetto.
La prima navetta Shuttle messa in opera e costruita a Palmdale, California, è
il Columbia, consegnato al Kennedy Space Center il 25 marzo 1979 e
lanciato per la prima volta il 12 aprile 1981 con un equipaggio di due
uomini. Il Challenger viene consegnato nel luglio del 1982, il Discovery nel
novembre del 1983, e l'Atlantis nell'aprile del 1985. Il Challenger è vittima
di un drammatico incidente in fase di lancio nel gennaio 1986, che provoca
la morte dei sette astronauti a bordo. Viene sostituito dall'Endeavour
costruito con parti di ricambio delle altre navette, è pronto e consegnato nel
maggio del 1991. Il Columbia si disintegra durante il rientro nell'atmosfera
il 1 febbraio 2003. Nell'incidente perde la vita l'intero equipaggio, composto
da sette astronauti. Lo Space Shuttle oramai è in pensione e verrà sostituito
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Lo Space Shuttle Discovery decolla nella
missione STS-120.
Funzione
Produttore
Informazioni
Navetta con equipaggio
parzialmente riutilizzabile
United Space Alliance:
Thiokol/Boeing (SRB)
Lockheed Martin (Martin
Marietta) - (ET)
Rockwell International
(Orbiter)
Nazione di
origine
Stati Uniti d'America
Altezza
Diametro
Massa
Stadi
Dimensioni
56.1 m
8.7 m
2 029 203 kg
2
Capacità
Carico utile
24 400 kg
verso LEO
Carico utile
verso
3 810 kg
GTO
Cronologia dei Lanci
Stato
Attivo
LC-39, Kennedy Space
Center
Basi di Lancio
SLC-6, Vandenberg AFB
(non utilizzata)
Lanci Totali
132
Successi
131
1 (incidente fatale durante il
Fallimenti
lancio)
1 (incidente fatale durante il
Altro
rientro)
Volo
12 aprile 1981
Inaugurale
Boosters (Stadio 0) - Solid Rocket Boosters
2
No booster
Propulsori
1 a combustibile solido
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
sul pianeta rosso.
Impieghi
Lo Space Shuttle è impiegato per il trasporto di grandi carichi verso diverse
orbite, per il trasferimento dell'equipaggio della Stazione Spaziale
Internazionale e per effettuare missioni di manutenzione come quelle sul
telescopio spaziale Hubble. Una sua potenzialità prevista originariamente e
non ancora sfruttata è quella di riportare a terra satelliti artificiali.
Nel dettaglio:





trasferire equipaggio da e sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS)
missioni umane di manutenzione, specialmente sull'Hubble
esperimenti umani in orbita terrestre bassa (Low Earth Orbit, LEO)
trasporto in LEO di:
 grossi satelliti - includendo anche l'HST
 componenti per la costruzione della ISS
 rifornimenti
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
specifico
Tempo di
124 s
Accensione
Propellente
solido
Primo Stadio - Serbatoio esterno
(nessuno)
Propulsori
(3 propulsori sull'Orbiter)
Spinta
5.25 MN
Impulso
455 s
specifico
Tempo di
480 s
Accensione
Propellente
O2/H2 liquidi
Secondo Stadio - Orbiter
Propulsori
2 OME
53.4 kN spinta totale
Spinta
combinata nel vuoto
Impulso
316 s
specifico
Tempo di
1250 s
Accensione
Propellente
MMH/N2O4
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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02/03/2011
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Disegno dello Space Shuttle
Challenger
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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
con la fornitura Block II.
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
SRB ha portato allo sviluppo del serbatoio esterno superleggero, che dà una parte
dell'aumento di carico utile senza miglioramenti dal punto di vista della sicurezza. Inoltre
l'aeronautica ha sviluppato un proprio progetto di booster molto più leggero e in un
singolo pezzo, ma anche questo è stato cancellato.
Simulazione della struttura esterna
dello Shuttle quando si riscalda a oltre
1500 ºC durante il rientro
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)
Shuttle
Atlantis
Challenger
Giorni
Orbite
di volo
293,77
62,41
Distanza
in km
4 648 194 168 813
995
Voli
Volo più lungo Equipaggio
Agganci con
EVA
in giorni
e passeggeri
Mir/ISS
Satelliti
messi
in orbita
32
15,08
191
32
7 / 11
14
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
805 136
9 / 32
66
Totale
1 289,06 20 508 833 200 725 132 17,66 (STS-80)
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.
Lancio dello Shuttle Atlantis all'alba
nel 2001. Il sole è dietro la telecamera
e l'ombra dei gas di scarico
intersecano la Luna
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
rallentati da un sistema di paracadute fino all'ammaraggio nell'oceano. Lo Shuttle inizia
ad accelerare verso l'orbita con i tre propulsori. A questo punto il velivolo ha un rapporto
spinta-peso inferiore a 1 — ovvero i propulsori hanno spinta insufficiente per contrastare
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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02/03/2011
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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
Lo Shuttle a Mach 2,46 e ad una
altezza di 66.000 piedi (20.116,8 m).
Le superfici del velivolo sono
colorate in base al coefficiente di
pressione, e i contorni grigi
rappresentano la densità dell'aria
circostante. I valori sono calcolati con
il software OVERFLOW
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
piloti.
Il veicolo inizia il rientro attivando i propulsori
OMS di manovra, mentre vola "sottosopra" e con
la coda dell'orbiter in direzione del movimento.
L'attivazione dura 3 minuti, e riduce la velocità
dello Shuttle di circa 90 m/s. In questo modo lo
Shuttle abbassa il suo perigeo verso l'atmosfera
superiore. Successivamente ruota su se stesso,
ponendo la prua verso l'alto.
Una simulazione al computer della
velocità dei flussi d'aria attorno allo
Shuttle durante il rientro
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°.
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
raggiungere 4.5:1 in volo subsonico durante l'avvicinamento e l'atterraggio[9].
Nell'atmosfera inferiore l'orbiter si sposta come un "aliante", tranne per la velocità di
discesa considerevolmente più elevata (50 m/s).
Un modello di Shuttle sottoposto a
test in una galleria del vento nel 1975.
Il test simulava i gas ionizzati che
circondano lo Shuttle durante il
rientro
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.
Il Columbia tocca la pista al Kennedy
Space Center al termine della
missione STS-73
Dopo l'atterraggio, il veicolo si arresta sulla pista per diversi minuti in modo da disperdere
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
per far raffreddare la fusoliera esterna prima di poter far scendere gli astronauti.
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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Space Shuttle - Wikipedia
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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
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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.
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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:
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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
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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'evacuazione per
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]
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Eglin Air Force Base, Florida
Elmendorf Air Force Base, Alaska
White Sands Space Harbor, New Mexico (utilizzato
nella missione STS-3)
MCAS Yuma/Yuma International Airport, Arizona
Plattsburgh Air Force Base, New York (ora chiuso)
Ben Guerir Air Base, Marocco
Morón Air Base, Spagna
Banjul International Airport (Yundum), Gambia
Zaragoza Air Base, Spagna
Diosdado Macapagal International Airport, Filippine
(quando era sotto il controllo della Aeronautica
statunitense)
Kuala Lumpur International Airport, Malesia
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RAAF Base Amberley, Australia
Andersen AFB, Guam
Amilcar Cabral International Airport, Capo Verde
Hickam AFB, Hawaii
Stockholm-Arlanda Airport, Svezia
Istres AB, Francia
Bangor International Airport, Maine
Salina Municipal Airport, Kansas
Westover Air Reserve Base, Massachusetts
Gander International Airport, Canada
RAF Fairford, Gloucestershire, Inghilterra
Shannon International Airport, Irlanda
Elenco dei siti per l'atterraggio di emergenza in caso di annullamento della missione
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Atlantic City International
Airport, Atlantic City, New
Jersey, USA
RAAF Base Darwin, Darwin
Australia
Myrtle Beach International
Airport, South Carolina, USA
Dyess Air Force Base, Texas,
USA
Marine Corps Air Station Cherry
Point, North Carolina, USA
Ellsworth Air Force Base, South
Dakota, USA
Naval Air Station Oceana,
Virginia Beach, Virginia, USA
Esenboga International Airport,
Ankara, Turchia
Dover Air Force Base, Delaware,
USA
Fort Wayne International Airport
(Air Guard Station), Fort Wayne,
Indiana, USA
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Otis Air National Guard Base,
Massachusetts, USA
Grant County International
Airport, Washington, USA
Pease ANGB, New Hampshire,
USA
Hao Airport, Polinesia francese
AFB Hoedspruit, Sud Africa
Bermuda International Airport
King Khalid International
Airport, Riyadh, Arabia Saudita
Kinshasa International Airport,
Congo-Kinshasa
Cologne Bonn Airport, Germania
Lajes Field, Azzorre, Portogallo
Lincoln Airport, Nebraska, USA
http://it.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle
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Mountain Home Air Force Base,
Idaho, USA
Naval Air Station Bermuda,
Bahamas
NSA Souda Bay, Grecia
NSF Diego Garcia, Chagos
Archipelago, British Indian
Ocean Territory
Orlando International Airport,
Florida
RAF Fairford, United Kingdom
Roberts International Airport,
Monrovia, Liberia
Lehigh Valley International
Airport, Allentown, PA
Mataveri International Airport,
Hanga Roa, Easter Island, Chile
Halifax International Airport,
Halifax, Nova Scotia, Canada
Ben Guerir Air Base, Morocco
Columbus Air Force Base,
Mississippi
02/03/2011
Space Shuttle - Wikipedia
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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.
2.
3.
4.
5.
6.
^ "Space Transportation System" è un nome proprio inglese che tradotto letteralmente significa "sistema di trasporto spaziale".
^ "Space Shuttle" è un nome proprio inglese che tradotto letteralmente significa "navetta spaziale".
^ NASA Launch Blog. [1] Accessed 2008-06-10.
^ (NPR8715.5)
^ Weather at About.com. What is the Anvil Rule for Thunderstorms? Accessed 2008-06-10.
^ 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
7.
8.
9.
10.
11.
Page 11 of 11
^ National Aeronautics and Space Administration. "NASA - Countdown 101" Accessed 2006-07-10.
^ HSF - The Shuttle
^ Space Shuttle Technical Conference pg 258
^ Global Security. Space Shuttle Emergency Landing Sites. URL consultato il 03-08-2007.
^ NASA to sell 3 retired shuttles in 2010. Washington Times, 20-12-2008. URL consultato il 23-03-2009.
Voci correlate
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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

Wikimedia Commons contiene file multimediali su Space Shuttle
Collegamenti esterni
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(EN) Reference manual
(EN) Orbiter Vehicles
(EN) Space Shuttle Videos
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http://it.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle
02/03/2011