Commercial Crew Program: la Nasa riconquista l’egemonia dei voli umani
Spesso vi abbiamo parlato dei voli recenti delle capsule di SpaceX e Boeing in partnership con la Nasa. Questi voli rientrano nel contesto del Commercial Crew Program ovvero un programma di voli spaziali con equipaggi umani fortemente voluto dalla Nasa. In questo articolo vi spiegheremo perché questo programma è fondamentale per l’ agenzia spaziale americana per far volare i propri astronauti verso la ISS e l’orbita terrestre bassa.
Contestualizzazione storica del Commercial Crew Program
Per capire come questo programma abbia rappresentato una necessità per la Nasa dobbiamo fare una piccola analisi storica dei voli spaziali umani. Nel grafico qui ripotato, ci concentriamo nel periodo dagli anni ’90 in poi. Si può notare come da questa data, la Nasa abbia effettuato molti più voli con equipaggio umano rispetto alla “rivale” agenzia spaziale russa.
Questo dato è dovuto all’utilizzo dello Space Shuttle, un veicolo spaziale particolarmente versatile che negli anni ’90 ha permesso di portare in orbita i moduli della ISS e ha garantito un’ alta frequenza di voli con equipaggio. Tuttavia, con il passare del tempo, lo Shuttle è diventato un mezzo obsoleto. I suoi costi di gestione e di lancio sono diventati proibitivi. Gli standard di sicurezza si sono evoluti e anche sotto questo aspetto, la famosa navicella americana non rappresentava più il mezzo ideale. Per questi motivi, dopo anni di onorato servizio, nel 2011 lo Shuttle ha compiuto la sua ultima missione ed è stato ritirato ufficialmente.
Una volta terminato il programma Shuttle, l’unica alternativa valida per raggiungere la ISS è ricaduta sulla Soyuz russa. La storica capsula lanciata tramite l’omonimo vettore era l’unico mezzo che poteva garantire accesso alla Stazione Spaziale Internazionale. Questa condizione ha costretto la Nasa a prendere una decisione importante: “comprare” i posti sulla Soyuz per far volare i propri astronauti sulla stazione spaziale. Questa decisione non solo ha pesato sull’economia della prestigiosa azienda spaziale statunitense ma anche sulla sua indipendenza nei voli spaziali.
Per queste due ragioni, nel 2010 la Nasa ha sviluppato il Commercial Crew Development per selezionare aziende americane private con cui sviluppare mezzi per il trasporto umano verso la ISS e l’orbita bassa: è l’inizio del Commercial Crew Program.
Nascita e sviluppo del Commercial Crew Program
Negli anni successivi al 2010, spesso gli astronauti americani hanno viaggiato sulla Soyuz per raggiungere la stazione spaziale. Generalmente, le missioni in questi anni vedevano un equipaggio formato da tre membri: un astronauta della Roscosmos (agenzia Russa), uno della Nasa e uno dell’Esa.
Nell’ accordo, la Nasa pagava una cifra di denaro per far volare i propri astronauti. Negli ultimi anni la Nasa ha sborsato fino a 80/90 milioni di dollari per un posto sulla Soyuz. In attesa dei voli commerciali statunitensi, questa poteva rappresentare solamente una soluzione temporanea.
Come già accennato, il primo motivo è legato all’economia dell’agenzia spaziale. I costi per far volare i propri astronauti erano alti e sono addirittura cresciuti negli anni. Il secondo legato alla propria indipendenza rispetto ai voli con equipaggio. Infatti, un’agenzia spaziale del calibro della Nasa non ha mai metabolizzato la dipendenza totale dalla Russia nei viaggi verso l’orbita bassa. Per il prestigio e la passione che hanno sempre contraddistinto la Nasa, in questo momento più che mai era necessario lavorare per tornare a far volare i propri astronauti con mezzi americani.
Come affermato da Kathy Lueders, manager del programma, il CCP nasce per far volare gli astronauti dal suolo americano. Per questi motivi, nel 2011, la Nasa ha sviluppato un programma basato su investimenti e collaborazioni con diverse aziende aerospaziali americane per stimolare i privati nella ricerca e trovare partner commerciali per raggiungere l’obiettivo.
SpaceX e Boeing vincono il processo di selezione
Il processo iniziato nel 2010 ha visto il coinvolgimento di diverse aziende americane. Blue Origin e Sierra Nevada Corporation sono le due aziende che oltre a SpaceX e Boeing sono state coinvolte nei diversi livelli di questa selezione. Una serie di investimenti importanti dal 2010 sono stati effettuati dalla Nasa:
- Commercial Crew Development Round 1: 50 milioni di dollari investiti per stimolare e aiutare aziende private nello sviluppo di nuove tecnologie.
- Commercial Crew Development Round 2: la Nasa ha premiato con circa 270 milioni di dollari quattro compagnie private per ulteriori sviluppi di un velivolo sicuro ed efficiente.
- Certification Products Contracts: Tre compagnie americane hanno lavorato con la Nasa per progettare e implementare tutti gli aspetti di un sistema di lancio. Il premio messo a disposizione dalla Nasa era di circa 30 milioni di dollari.
- Commercial Crew Transportation Capability: ultima fase per la costruzione e l’integrazione del veicolo di lancio. SpaceX e Boeing sono i vincitori finali di queste gare commerciali.
Una volta concluse queste gare commerciali, nel 2014 la Nasa ha nominato SpaceX e Boeing come vincitori. Queste due aziende sono nominate responsabili dello sviluppo, del collaudo e delle operazioni di un veicolo che permettesse di volare nello spazio e in particolare di arrivare sulla ISS.
I primi voli delle capsule sono stati programmati per il 2017. Tuttavia, i ritardi hanno portato ad effettuare il primo volo operativo del Commercial Crew Program nel novembre 2020 con la missione SpaceX Crew-1.
La capsula Dragon di SpaceX
La capsula Dragon è il mezzo sviluppato dal team di Elon Musk che permetterà agli astronauti di raggiungere l’orbita bassa e la stazione spaziale. E’ stata progettata per essere un veicolo autonomo per il trasporto di cargo utile verso destinazioni in orbita bassa. Il lanciatore Falcon 9 di Space X è il vettore che permetterà a Dragon di raggiungere le destinazioni.
La Crew Dragon è un veicolo totalmente innovativo con performance ottimizzate e standard di sicurezza mai raggiunti in precedenza. La capsula è riutilizzabile grazie al paracadute che la frena una volta rientrata in atmosfera. La riutilizzabilità è necessaria al fine di raggiungere i requisiti tecnici imposti dalla Nasa per raggiungere il massimo delle prestazioni riducendo i costi.
La capsula è equipaggiata con 16 motori Draco a propellente liquido basati su Ossido di diazoto e Idrazina. I propulsori sono usati per il controllo della navicella e per manovre di aggiustamento orbitale. Ogni motore genera 400 Newton di spinta nello spazio. 8 motori SuperDraco sono parte del sistema di sicurezza della capsula. Nello sfortunato caso di emergenza durante il decollo, questi propulsori garantiscono un distacco di mezzo miglio in otto secondi tra la capsula e il lanciatore.
Il primo volo della capsula Dragon, sancito dalla missione SpaceX Crew-1, è stato lanciato il 16 novembre 2020 ed è rientrata a Maggio 2021. La seconda missione è partita recentemente per la stazione spaziale. Tra i membri di quest’ultima spedizione è presente anche l’astronauta europeo Thomas Pesquet. E’ la prima volta che un astronauta europeo vola sulla capsula Dragon di SpaceX.
La starliner di Boeing
La CST-100 di Boeing è il veicolo progettato dalla casa americana nel contesto del CCP. CST è l’acronimo di Crew Space Tranpsortation. Il numero 100 rappresenta invece la linea di Karman ovvero la linea immaginaria che separa la Terra dallo spazio ad un’altitudine di 100 km. L’obiettivo di questa capsula è uguale a quello della Dragon di SpaceX, ovvero garantire alla Nasa un accesso diretto alla ISS e all’orbita bassa.
La capsula starliner viene lanciata nello spazio dal vettore Atlas V. La famiglia di lanciatori Atlas si è evoluta per quattro decadi fino a raggiungere l’ultima versione aggiornata. John Glenn è stato il primo americano a raggiungere lo spazio proprio a bordo di una delle prime versioni del vettore Atlas nel 1962. Nel caso dei lanci della starliner, la configurazione di Atlas V è quella riportata nell’immagine sottostante.
La Starliner può ospitare fino a sette persone ed è anch’essa riutilizzabile per un totale di dieci missioni. Per il controllo e le manovre orbitali, il veicolo è equipaggiato con 20 motori. Il lavoro di questi è fondamentale per il distaccamento dal vettore. Inoltre, sono presenti quattro propulsori per l’emergenze che possono allontanare rapidamente la capsula da una situazione di pericolo.
Vi abbiamo parlato di come la capsula abbia concluso importanti test e si stia avvicinando al suo primo volo operativo. Il 20 dicembre 2019, la CST-100 ha completato con successo il primo volo di test orbitale. Per luglio 2021 è programmato un secondo test di volo orbitale. Se questo volo avrà esito positivo, la Starliner sarà pronta ad effettuare il primo volo con equipaggio nel dicembre 2021 o inizio 2022.
