Space Launch System

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Space Launch System
Art of SLS launch.jpg
Informazioni
Funzione vettore
Nazione Stati Uniti Stati Uniti
Dimensioni
Altezza 96 - 117 m
Diametro 8,4 m (corpo centrale)
Massa Variabile
Stadi 2 (più 2 booster laterali)
Capacità
Carico utile verso LEO 77 - 155 Tonnellate
Cronologia dei lanci
Stato In fase di costruzione
Basi di lancio Kennedy Space Center LC-39
Volo inaugurale 2018 (previsto)[1]
Stadi
Solid Rocket Boosters - Block I-IB
Propulsori 1 solid
Spinta 12,5 MN ciascuno, al decollo s.l.m.
Impulso specifico 269 s
Tempo di accesione 124 s
Propellente solido (69,6% perclorato d'ammonio, 16% alluminio, 12,04% legante polimerico, 1,96% legante epossidico, 0,4% ossido di ferro)
Primo Stadio - Core Stage
Propulsori 4 RS-25[2]
Spinta 7440 kN
Impulso specifico 363 secondi (3.56 km / s) (livello del mare), 452 secondi (4.43 km / s) (vuoto)
Tempo di accesione {{{accensione}}}
Propellente LH 2 / LOX
Secondo Stadio (Block I) - ICPS
Propulsori 1 RL10B-2
Spinta 110,1 kN
Impulso specifico 462 secondi (4,53 km / s)
Tempo di accesione {{{accensione}}}
Propellente LH 2 / LOX
Secondo Stadio (Block IB, Block II) - Exploration Upper Stage
Propulsori 4 RL10
Spinta 440 kN
Impulso specifico {{{impulso}}}
Tempo di accesione {{{accensione}}}
Propellente LH 2 / LOX

Il Space Launch System (SLS) è un vettore di lancio pesante non riutilizzabile degli USA derivato dallo Space Shuttle. La decisione di realizzarlo fu dovuta alla cancellazione del programma Constellation. Il NASA Autorization Act 2010 prevede la trasformazione dei vettori della famiglia Ares del programma Constellation in un unico veicolo di lancio utilizzabile sia per l'equipaggio sia per il carico[3]. L’SLS verrà aggiornato nel tempo con versioni più potenti. L’SLS lancerà l’Orion MPCV dal Launch Complex-39 al Kennedy Space Center della NASA, in Florida.

Design e sviluppo[modifica | modifica wikitesto]

Il 14 settembre 2011, la NASA ha annunciato il suo nuovo sistema di lancio, dichiarando che avrebbe portato gli astronauti dell'agenzia più lontano nello spazio rispetto al passato e di fornire la base per la futura esplorazione umana dello spazio[4]. Cinque versioni del veicolo di lancio sono state programmate per diversi momenti – Block 0, I, IA, IB e II. Ogni configurazione utilizza diversi stadi fondamentali, i boosters e gli stadi superiori, con alcuni componenti che derivano direttamente dall'hardware dello Space Shuttle e altri in fase di sviluppo specificamente per l’SLS. Il Block II, la variante più capace, è stato inizialmente previsto per avere 5 motori RS-25E, booster avanzati, un diametro di 8,4 metri e uno stadio superiore con tre motori J-2X. Da allora sono state fatte una serie di modifiche, eliminando le configurazioni Block 0 e IA e seguendo ulteriori analisi sulla progettazione definitiva del Block II. Il Block I avrà una capacità di sollevamento di 70 tonnellate, mentre il Block II avrà una capacità di sollevamento simili al Saturn V. Nel novembre 2011, la NASA aveva scelto 3 configurazioni del razzo per le prove in galleria del vento: 70, 95 e 140 tonnellate. Nel 2011, la NASA ha annunciato che lo sviluppo del veicolo spaziale Orion dal programma Constellation continuerà come Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) da lanciare con l’SLS. Il 31 luglio 2013, l’SLS ha superato il Preliminary Design Review (PDR). La revisione comprendeva tutti gli aspetti del design del SLS, non solo il razzo e i boosters, ma anche il supporto da terra e le modalità logistiche. Il completamento del PDR permette di avere l’approvazione dall’amministrazione NASA, consentendo al progetto di passare dalla progettazione alla realizzazione.

Primo stadio[modifica | modifica wikitesto]

Il primo stadio del SLS è comune a tutte le configurazioni del veicolo, e consiste essenzialmente in un serbatoio esterno modificato dello Shuttle con sezione a poppa adattata al sistema di propulsione principale (MPS) e quella superiore cambiata per ospitare un interstadio[5]. Sarà fabbricato presso l'impianto Michoud Assembly della NASA. Lo stadio utilizzerà quattro motori RS-25 e avrà un diametro di 8,4 metri. Il Block II inizialmente doveva utilizzare cinque motori RS-25E. Nel gennaio 2015, la NASA ha iniziato i test di accensione dei motori RS-25 in preparazione all'uso sull’SLS. Nei primi 2 voli verranno utilizzati i rimanenti RS-25 progettati per volare sullo Space Shuttle, mentre dalla EM-3/SLS-3 si inizierà ad utilizzare una versione più leggera sviluppata da Aerojet Rocketdyne appositamente per questo razzo, l'RS-25E.

Boosters[modifica | modifica wikitesto]

Oltre alla spinta prodotta dai motori del primo stadio, i primi due minuti di volo saranno sostenuti da due razzi a combustibile solido montati ai lati del primo stadio.

Booster Shuttle-derivati a combustibile solido[modifica | modifica wikitesto]

Block I e IB utilizzeranno dei booster a propellente solido (SRB) derivati dallo Space Shuttle a 5 segmenti[6]. A differenza dei booster dello Space Shuttle, questi non saranno recuperati e affonderanno nell'Oceano Atlantico. Alliant Techsystems (ATK), il costruttore degli SRB, ha completato tre modelli a scala reale, per effettuare prove di accensione statiche dei razzi a 5 segmenti. Il Motore di sviluppo 1 (DM-1) è stato testato con successo il 10 settembre 2009; il DM-2 è stato testato il 31 agosto 2010 e il DM-3 l'8 settembre 2011. Il motore DM-2 è stato raffreddato a una temperatura di 4 °C, e il DM-3 è stato riscaldato sopra ai 32 °C. Questi test hanno convalidato le prestazioni del motore a temperature estreme. Ogni SRB a cinque segmenti produce 16 Mega Newton di spinta a livello del mare.

Boosters avanzati[modifica | modifica wikitesto]

La NASA potrebbe cambiare però i booster del razzo da quelli a 5 segmenti derivati dallo Shuttle a boosters avanzati. Questi possono essere a combustibile solido o liquido. La NASA ha pensato originariamente di incorporare questi boosters avanzati nella variante Block IA, ma questa è stata abbandonata a favore del Block IB, che continuerà ad utilizzare boosters a 5 segmenti combinati con un nuovo stadio superiore, dopo che si è constatato che il Block IA avrebbe comportato un’elevata accelerazione che non sarebbe stata adatta per la Orion MPCV e poteva causare una riprogettazione costosa del Block I. Prima della selezione del Block IB, la NASA intendeva iniziare una competizione per la progettazione di questi boosters. Dato che la NASA non prevede di implementare questi boosters nelle varianti Block I e IB, è cominciata una gara per aggiudicare la ditta che costruirà i boosters avanzati per il Block II:

  • Aerojet, assieme a Teledyne Brown, con un booster equipaggiato da motori derivati dai sovietici NK-33 a LOX/RP-1, ognuno da 2,2 MN di spinta a livello del mare. Questi motori sarebbero 8 AJ-26-500 oppure 4 AJ-1E6[7].
  • Pratt & Whitney Rocketdyne e Dynetics, con un booster chiamato "Pyrios", che userebbe due motori F-1B derivati dal propulsore F-1 a LOX/RP-1. Se verrà selezionato, il carico utile sarebbe di 150 tonnellate in LEO. Ogni F-1B è capace di produrre 8 MN di spinta a livello del mare, rispetto ai 6,9 MN dell’F-1[8]
  • ATK ha proposto un SRB avanzato denominato "Dark Knight" con propellente più energico, un involucro composito leggero e altri miglioramenti progettuali per ridurre i costi e migliorare le prestazioni. ATK afferma che fornirebbe la capacità per l’SLS di raggiungere le 130 tonnellate di carico in LEO se combinato con un primo stadio avente 5 RS-25[9]. Tuttavia, il Dark Knight non otterrebbe più di 113 t in LEO con il primo stadio attuale avente 4 RS-25

Secondo Stadio[modifica | modifica wikitesto]

L'Orion MPCV collegato a uno stadio ICPS

Il Block I utilizzerà l'Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), cioè uno stadio DCSS del Delta IV modificato di 5 metri di diametro. Questo stadio sarà alimentato da un singolo motore RL-10B-2. Il Block I sarà così in grado di sollevare 77 tonnellate in LEO. I Block IB e Block II utilizzeranno l’Exploration Upper Stage (EUS) di 8,4 metri di diametro, con 4 RL-10. L’EUS avrà un carico di propellente fino a 129 tonnellate. Inizialmente si voleva far volare il Block II con 1 motore J-2X sul secondo stadio, tuttavia per questioni economiche il progetto è stato annullato.

NASA e Boeing hanno analizzato anche le prestazioni di altre opzioni di stadio superiore. L'analisi è basata su stadi con 105 tonnellate di propellente:

  • Nessuno stadio superiore, con 70 t in LEO
  • Uno stadio con 2 motori MB-60 con 97 t in LEO, 32,6 t in TMI e 8,5t verso Europa
  • Uno stadio con 1 J-2X, con maggiore spinta, e 105,2 tonnellate in LEO, ma con minore impulso specifico e quindi 31.6 t in TMI e 7,1 tonnellate verso Europa.

Nel 2014, la NASA ha anche avuto l'idea di utilizzare il Vinci europeo al posto del RL10. Il Vinci offre lo stesso impulso specifico ma con un 64% di spinta maggiore, che consentirebbe una riduzione di uno o due motori rispetto ai quattro nel secondo stadio con le stesse prestazioni ad un costo inferiore.

Missioni di esplorazione robotica sul ghiaccio d'acqua sulla luna gioviana Europa sono sempre più considerate come ben adatte alle capacità di sollevamento dell’SLS Block 1B.

È in fase di studio al Marshall Space Flight Center uno stadio superiore capace di raggiungere destinazioni oltre l'orbita bassa terrestre con razzi a motori termonucleari (NTR). Nei test a terra gli NTR hanno dimostrato di essere 2 volte più efficienti rispetto ai motori chimici più avanzati, consentendo tempo di trasferimento più veloce e una maggiore capacità di carico. Un volo di andata e ritorno verso Marte fatto con un NTR sarebbe lungo 3-4 mesi, rispetto agli 8-9 mesi dei motori chimici. Quindi l'equipaggio sarebbe esposto per molto meno tempo a raggi cosmici, molto pericolosi e difficili da schermare. 

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ NASA RELEASE 14-229
  2. ^ Space Launch System
  3. ^ PUBLIC LAW 111–267—OCT. 11, 2010
  4. ^ NASA Announces Design For New Deep Space Exploration System
  5. ^ SLS finally announced by NASA – Forward path taking shape
  6. ^ SLS Solid Rocket Booster ready for first Qualification Test Firing this Week
  7. ^ Atlas V Could Benefit From NASA’s SLS
  8. ^ New F-1B rocket engine upgrades Apollo-era design with 1.8M lbs of thrust
  9. ^ Advanced Boosters progress towards a solid future for SLS

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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