Space, The Finale frontier. Con questa celebre frase, e con l’altrettanto celebre musica che apriva la serie televisiva di Star Trek, iniziava l’avventura dello Space Trasportation System (STS), comunemente chiamato Shuttle. Il 17 Settembre 1976 il cast tutto di Star Trek (Leonard Nimoy, DeForest Kelley, James Doohan, Nyota Uhura, George Takei, Walter Koenig) e il suo ideatore Gene Roddenberry, furono chiamati dalla NASA, nel complesso di Palmdale California, per varare la prima navetta della storia.

La prima navetta Space Shuttle fu battezzata Enterprise in onore dell’astronave U.S.S. ENTERPRISE della famosissima serie televisiva Star Trek creata da Gene Ronddemberry nel 1966 e divenuta, sin da subito, una serie cult prima negli Stati Uniti d’America e poi nel resto del mondo. In origine, la navetta, doveva chiamarsi Constitution (in onore del bicentenario della costituzione degli Stati Uniti nel 1976) ma i fans della serie del telefilm Star Trek fecero pressione sulla Casa Bianca affinché chiamassero la prima navetta spaziale con il nome della astronave protagonista dei telefilm.

Il 12 Agosto 1977 ebbe quindi inizio l’era delle navette Space Shuttle che rivoluzionerà, nel corso degli anni, le missioni spaziali della NASA. Benché fosse stata la prima navetta ad essere costruita, l’Enterprise non ha mai volato nello spazio, infatti, questo primo prototipo era stato costruito con finalità di collaudo da svilupparsi unicamente nell’atmosfera terrestre.

A tal scopo l’Enterprise fu coinvolta nel 1977 in una serie di collaudi a volo libero che prevedevano il suo sgancio da un Boeing 747 appositamente modificato (SCA-Shuttle Carrier Aircraft) ed il successivo atterraggio in volo planato presso la base di Edwards in California (Dryden Flight Research Facility). L’Enterprise OV-101 40, la prima navetta ad uscire dai cantieri dell’Ente Spaziale Americano, effettuò il primo volo atmosferico, partendo dalla base di Edwards in California, sul dorso di un Boing 747 dell’AIR Force.

Alle 8:48 avvenne la separazione dal velivolo madre librandosi finalmente, dopo migliaia di ore di studi e prove a terra, nell’atmosfera terrestre. Alle 8:54, dopo un volo durato pochi minuti (5 minuti e 2 secondi), atterrò sotto il vigile controllo dei tecnici della NASA sulla pista USAF di Edwards in California. I piloti collaudatori, Haise e Fullerton, subito dopo l’atterraggio si dichiararono pienamente soddisfatti del collaudo. In totale ci furono ben cinque ALT (Aircraft Landing Test) che prevedevano lo sgancio dello Shuttle OV-101 40 da un Boeing 747, appositamente modificato, ed il successivo atterraggio in volo planato presso la base, dell’aeronautica militare USAF, di Edwards in California. I piloti collaudatori, impegnati in questo importante progetto, erano quattro e suddivisi in due gruppi.

Il primo equipaggio era composto da Fred Haise (comandante) e Charles G. Fullerton (pilota). Mentre il secondo equipaggio era formato da Joseph H. Engle (comandante) e Richard H. Truly (pilota). Una nuova era, con le missioni Shuttle, si schiudeva per la conquista spaziale dell’uomo. Dopo questo ciclo di collaudi concluso positivamente, la navetta OV-101 40 è stata poi impiegata per le prove strutturali sulla rampa di lancio presso il Kennedy Space Center (KSC) in Florida. Alla fine degli anni ’70 l’Enterprise è stata definitivamente ritirata del servizio e collocata presso lo Smithsonian Institute.

Lo Shuttle è stato concepito, all’inizio degli anni ’70, come naturale proseguimento delle attività spaziali americane nell’epoca post Apollo. Ufficialmente iniziato nel 1973, il programma Shuttle ha avuto il suo battesimo con il lancio del Columbia nell’aprile del 1981. Il programma Space Trasportation System ha contribuito in maniera significativa alla permanenza dell’uomo nello Spazio consentendo l’invio in orbita di equipaggi numerosi (fino ad 8 persone), la messa in orbita di numerosi satelliti e piattaforme spaziali, il recupero e la riparazione di satelliti artificiali, il trasporto di due tipi di laboratori spaziali (Spacelab e Spacehab), missioni verso la stazione spaziale russa Mir ed operazioni di servizio per la Stazione Spaziale Internazionale.

Ma cos’è lo Space Trasportation System?
Nella seconda parte dell’articolo conoscerete la tecnologia che permette il volo, le sue prime missioni ed anche le prime tragedie del mezzo più tecnologiacamente avanzato del mondo, lo Shuttle.

Lo Space Trasportation System (STS) è la prima astronave riutilizzabile nella storia dell’astronautica. Difatti, fino alla sua entrata in servizio, ogni volta che un razzo vettore (“Redstone”, “Titan” e “Saturn”) veniva lanciato, tutti i suoi componenti andavano perduti stadio dopo stadio, e questo influiva in maniera pesante sui costi delle missioni spaziali.
L’idea di una navetta riutilizzabile comincia a circolare alla NASA mentre i primi uomini devono ancora arrivare sulla Luna. Infatti nel 1966 iniziano i primi collaudi di piccoli velivoli che vengono portati in volo e appesi sotto l’ala di un bombardiere B-52, per essere poi sganciati e fatti rientrare come alianti atterrando su una pista. Nel 1969 la NASA assegna a quattro grandi società spaziali americane un contratto di studio per realizzare un velivolo spaziale riutilizzabile.

Alla fine dei sei mesi del contratto la General Dynamics, la Lockheed, la McDonnell Douglas e la Rockwell International presentano un progetto di una navetta composta da due moduli completamente riutilizzabili. Fra i piani del Governo americano vi era anche la costruzione di una stazione spaziale in orbita terrestre ma, purtroppo, l’interesse per lo spazio, dopo l’euforia dello sbarco sulla Luna, stava scemando. I bilanci della NASA cominciarono ad essere ridimensionati e venne scelto di abbandonare, momentaneamente, il progetto per la stazione spaziale per concentrare tutti gli sforzi sulla navetta.

Per limitare ancora i costi, si decise di adottare un sistema con un solo veicolo, aiutato al lancio da due razzi convenzionali riutilizzabili, ed in grado di rientrare come un normale aereo. Nel 1972 il Presidente Nixon approva il piano della costruzione che viene affidato alla Rockwell. Per la base di lancio verranno utilizzate le infrastrutture del Kennedy Space Center in Florida e le stesse rampe di lancio, adattate ed aggiornate, delle missioni Apollo per la Luna.

Tutto è pronto per dare alla luce quello che è considerato il più complesso e completo mezzo aerospaziale della storia. Ed ecco quindi che, dopo anni di studio e prove tecniche, il 12 settembre del 1977 vede la luce il primo Shuttle. La sua complessità è tale che sono stati impiegati migliaia e migliaia di uomini per lo studio, la realizzazione e la gestione del sistema STS. Ma come è composto questo fenomenale mezzo che aveva visto, nella sua storia, anche una prova di imitazione da parte dell’Unione delle Repubbliche Socialiste Sovietiche con lo Shuttle dell’est chiamato Buran (tempesta)?

Lo Space Trasportation System è composto da tre parti: dallo Space Shuttle Orbiter – OV (la navetta vera e propria che può trasportare sino ad un massimo di 10 persone), dall’External Tank – ET (il serbatoio esterno di colore arancio) e dai due Solid Rocket Boosters – SRB (i due razzi ausiliari laterali di colore bianco).

Ma scendiamo un pochino nei particolari parlando più approfonditamente delle caratteristiche di ogn’uno di queste tre parte. Lo Shuttle (che in gergo tecnico viene anche chiamato Orbiter) è un aerospazioplano riutilizzabile formato da un’ala a delta, da una fusoliera che é dotata di grande e imponente impennaggio verticale. Lo Shuttle è inoltre equipaggiato con tre motori principali per il decollo da terra (Space Shuttle Main Engines – SSME), più 2 motori per le manovre in orbita terrestre (Orbital Manuvering System – OMS) e, inoltre, è dotato di 38 piccoli motori che controllano l’assetto (Thrusters)

Tutti questi motori sono utilizzati nelle fasi di partenza e gestione del volo in orbita. Quindi, non disponendo di motori a reazione durante il rientro e l’atterraggio, l’Orbiter atterrerà semplicemente planando come un grosso e imponente aliante. Lo Shuttle, infatti, può tentare una sola volta la fase di atterraggio e quindi questa è una delle fasi più critiche e pericolose di tutta la missione.

L’orbiter, a sua volta, è diviso in tre grandi sezioni: anteriore, mediana e posteriore. La sezione anteriore, che non è altro che il muso della navetta, è divisa in tre ponti: il ponte di volo (chiamato Flight Deck) che ospita la cabina di pilotaggio e la strumentazione del Canadarm (il braccio robotico dello Shuttle che si trova nella stiva di carico), il ponte mediano (Middeck), dove vive l’equipaggio (cuccette, servizi igienici, zona esperimenti) e il ponte inferiore (Lower Deck) che accoglie la strumentazione di supporto (serbatoi acqua, ossigeno, avionica).

L’Orbiter, nella parte mediana, è costituito da una stiva di carico (denominata Payload Bay), lunga ben 18 metri, che si apre grazie a due enormi portelloni apribili. Nella stiva trova posto il Canadarm che, sostanzialmente, è un braccio robotico canadese (in gergo tecnico denominato Remote Manipulator System) che effettua le operazioni di carico e scarico del materiale in esso contenuto.

Infine, nella sezione posteriore dello Shuttle, trova posto l’apparato di propulsione formato dai più imponenti motori mai costruiti dall’uomo, gli SSME, da due motori di manovra orbitale, gli OMS. Lo Shuttle, per rientrare senza problemi nell’atmosfera, è completamente rivestito da una protezione termica passiva che serve per smaltire il calore generato durante la fase del rientro a Terra. Per questo scopo sono state applicate oltre 32.000 piastrelle composte di uno speciale materiale ceramico.

La flotta NASA degli Shuttle era formata da sei Orbiter (Enterprise, Columbia, Challeger, Disconery, Atlantis, Endeavour), dei quali tre sono ancora in servizio attivo. L’altro elemento che forma lo Space Trasportation System è l’External Tank – ET. Questi non è altro che un grande cilindro di alluminio, alto 47 metri, al cui interno si trovano due serbatoi che contengono ossigeno e idrogeno che danno “benzina” allo Shuttle. L’ET è l’unica parte del sistema che non viene riutilizzato, in quando brucia in atmosfera dopo aver terminato il carburante che alimenta, alla partenza, i tre grandi motori dello Shuttle.

L’ultima parte del sistema STS è costituita da due razzi ausiliari, gli SRB, che affiancano il serbatoio esterno. Questi servono a fornire una spinta maggiore durante la fase iniziale del lancio quando si attraversano gli strati più densi dell’atmosfera. Quando gli SRB, che sono di colore bianco e alti quasi 46 metri, terminano il lavoro e quindi il carburante solido, ammarano tramite tre paracadute nell’Oceano Atlantico, dove sono successivamente recuperati da navi appoggio.
Ecco perché lo Space Trasportation System è considerato la più imponente, complessa e meravigliosa macchina che il genere umano sia stato in grado di costruire.

La prima missione e il battesimo dello spazio, per lo Space Shuttle, avvenne il 12 aprile 1981: dalla rampa 39-A spazioporto del Kennedy Space Center, partiva, alla volta dell’orbita terrestre, il Columbia. L’equipaggio della prima missione, definita STS-1, era formato dal pilota Robert Crippen e dal veterano John W. Young, che aveva già partecipato alle missioni Gemini e Apollo. Gli obiettivi principali di questo volo riguardavano test sulla sicurezza in fase di lancio, in fase di atterraggio, i valori di temperatura, pressione e accelerazione nelle varie parti dell’orbiter. La missione durò solamente due giorni. Al termine di ben 37 orbite il nuovo mezzo spaziale (riutilizzabile) atterrò senza grandi problemi e sotto l’occhio vigile di migliaia di scienziati NASA, sul lago Rogers (un bacino asciutto), alla base aerea Edwards in California. L’era dello Space Shuttle era iniziata.

I primi voli dello Space Shuttle erano dunque serviti per controllare e correggere i piccoli errori riscontrati, ma purtroppo la tragedia si verificò quando le missioni della navetta spaziale orbitale erano talmente tanto frequenti che i voli spaziali erano diventati una consuetudine.

28 gennaio del 1986: lo Shuttle Challenger era pronto sulla rampa 39A per partire per la “solita” missione. Questa volta la routine era stata però stravolta da un componente dell’equipaggio un pochino speciale, l’insegnante Christa McAuliffe. Christa era un’insegnante che aveva partecipato alle selezioni per astronauti e, dopo anni di allenamento, aveva avuto il nullaosta per volare e partecipare al programma “teacher in space” che prevedeva una serie di lezioni, agli alunni di alcune scuole americane, in collegamento dello Space Shuttle in orbita terrestre. La missione STS-51-L, questo il nome in codice del volo della maestrina spaziale, aveva però in serbo una terribile sorpresa che avrebbe cambiato il modo di vivere le missioni.

Alle 16:38, ora della Florida, lo Space Shuttle accese i motori e partì verso l’atmosfera alta, come aveva fatto nei cinque anni precedenti. Ma a 73 secondi dal lancio, quando ancora i booster laterali stavano dando la spinta maggiore, ci fu la rottura di una guarnizione di uno dei due razzi bianchi. Lo squarcio dell’O-Ring provocò una fuoriuscita di fiamme dall’SRB che causarono un cedimento strutturale del serbatoio esterno (External Tank, ET) contenente idrogeno ed ossigeno liquidi. In un attimo si creò una palla di fuoco e una grande esplosione. Alcune parti dell’orbiter, come lo scomparto dell’equipaggio e molti altri frammenti, furono recuperati dal fondo dell’oceano. Altre andarono completamente distrutte.

Nell’incidente perirono i sette membri dell’equipaggio: Comandante Francis “Dick” Scobee, il Pilota Michael J. Smith, gli specialisti di missione Judith Resnik, Ellison Onizuka, Ronald McNair e gli specialista del carico utile Gregory Jarvis e Christa McAuliffe.

A causa di questo evento il programma Space Shuttle si fermo per 32 mesi, durante i quali una commissione di esperti, tra cui il premio nobel e celebrato professore di fisica Richard Feynman, fecero luce sulle cause del disastro. Cause che furono trovate nella combinazione della cattiva progettazione e dell’utilizzo a basse temperature dell’ultima missione. I voli nello spazio con equipaggio ripresero con il lancio dello Space Shuttle Discovery il 29 settembre 1988 e la sua missione di “Ritorno al volo” STS-26.

I lanci ripreso con una certa frequenza e, anche per l’Italia, si aprì un ciclo di missioni che videro degli astronauti nostrani varcare la soglia dello spazio. Nel 1992 fu la volta di Franco Malerba volare a bordo di un orbiter, nella missione STS-46, e subito dopo toccò al volo STS-75 portare nello spazio due italiani: Maurizio Cheli e Umberto Guidoni.
Nel 2001, con la missione STS-100, l’astronauta Umberto Guidoni ritornò in orbita diventando il primo europeo ad entrare nella nascente Stazione Spaziale Internazionale.

Ma purtroppo la tragedia era nell’aria.
16 Gennaio 2003: lo shuttle Columbia si alza dallo spazioporto del Kennedy Space Center verso la missione denominata STS-107.
Il lancio sembra essere stato perfetto, ma in realtà un frammento di rivestimento isolante si stacca dal serbatoio esterno e colpisce l’ala sinistra dell’Orbiter. Inizialmente gli addetti preposti al controllo dei video di sorveglianza del lancio non si accorgono dell’incidente. Solo in un secondo momento viene identificato questo distacco e, purtroppo, viene definito non importante.
Questo danno sarà la causa principale dell’incidente mortale al Columbia. Infatti il 1° Febbraio, dopo aver completato la sua missione, lo spazio plano si appresta ad effettuare le procedure di rientro che sembrano andar bene sino al punto in cui l’Orbiter sorvola i cieli del Texsas.
Ed è a questo punto che la velocità di rientro (siamo a Mach 19,5) e l’impatto con l’atmosfera (1.600°) provoca il distacco, dalla zona che era stata colpita alla partenza dal frammento di rivestimento isolante, di una piastrella che poi da seguito ad una serie di cedimenti strutturali e alla esplosione della navetta.

Nella tragedia perirono il Comandante Rick Husband, il Pilota William McCool e gli Specialisti di missione David Brown, Kalpana Chawla, Michael Anderson, Laurel Clark e Ilan Ramon (primo israeliano ad andare nello spazio).

Anche in questo caso ci fu una indagine interna che, dopo sei mesi di studi ed esperimenti, confermava che la causa principale dell’esplosione era dovuta ad una breccia nel bordo anteriore dell’ala sinistra dovuta all’impatto di un frammento di schiuma isolante in fase di partenza. Inoltre criticava in modo duro e diretto i processi decisionali e di valutazione del rischio della NASA; ente che avrebbe potuto escogitare un sistema per bloccare, in primis, il rientro a terra e poi, in secondo luogo, recuperare gli astronauti in orbita.

Il 26 giugno 2005, dopo quasi due anni di modifiche al tank centrale che aveva visto staccarsi della schiuma isolante e colpire il Comumbia, venne lanciato lo Space Shuttle Discovery, con la missione denominata STS-114, e segnando quindi il ritorno nello spazio.
Memore di quello che la commissione aveva segnalato nella tragedia della STS-107, assenza dei processi decisionali e di valutazione del rischio da parte della NASA, dalla missione STS-114 in poi si è deciso di adottare un piano di soccorso che prevede il recupero di astronauti bloccati in orbita con una missione di soccorso da effettuarsi con altro Shuttle predisposto a tale evenienza (Launch On Need LOC).

Dal 26 giugno 2005 altre decine e decine di missioni si sono succedute e un’intera stazione spaziale è stata assemblata nello spazio, come un grande meccano, grazie a quella che possiamo considerare come la più sofistica macchina che l’uomo sia stato in grado di costruire: lo Space Shuttle.
Ora, come tutte le cose belle, la vita operativa dell’orbiter sta per giungere al termine. Infatti la missione STS-133 decreterà il termine dei voli e, inevitabilmente, un’era. La missione è prevista per l’ultimo trimestre di quest’anno.

Anche se è allo studio di fattibilità la possibile conversione della missione di soccorso LOC STS-335, destinata all’ultimo volo del programma Space Shuttle (STS-133), in missione effettiva STS-135 di rifornimento alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). La missione STS-135 potrebbe realisticamente volare fra novembre e dicembre 2010 oppure, nel caso di ritardi sul manifesto di lancio, a inizio 2011. Il suo equipaggio sarebbe formato solo da quattro componenti.

Dopo di questa missione, che per ora è ancora allo stato embrionale, più nessuno degli Space Shuttle si alzerebbe dai pad (basi di lancio) del Kennedy Space Center e gli orbiter rimasti (Discovery, Atlantis e Endeavour) sarebbero trasferiti nei musei.
La fine di un lungo sogno chiamato Space Shuttle.


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