Space Shuttle

Space Shuttle  (voce ingl., navetta spaziale), denominazione del sistema di trasporto spaziale riutilizzabile adottato dagli Stati Uniti per lanciare in orbita satelliti artificiali e per consentire a laboratori spaziali di operare disposti nel vano di carico. Il sistema offre particolari vantaggi, ma richiede una notevole e complessa organizzazione a terra per cui la sua diffusione incontra insormontabili ostacoli.

Lo “Space Shuttle” è costituito dai seguenti elementi: navetta o orbiter, un grande serbatoio metallico per i propellenti liquidi, due razzi ausiliari a propellente solido. L'orbiter ha struttura di aereo con ala a delta, apertura alare di 23,79 m, lunghezza 37,24 m, altezza 17,27 m, peso ca. 200 t, carico utile sino a 105 t; la parte anteriore della fusoliera ospita la cabina di pilotaggio, l'equipaggio, il personale e le attrezzature scientifiche; la parte centrale è attrezzata a vano di carico i cui portelloni possono essere mantenuti aperti nella fase di volo; la coda della fusoliera incorpora tre motori principali e i motori ausiliari, all'esterno il piano verticale col timone di direzione e, all'estremità dell'ala, i piani mobili. Il grande serbatoio in acciaio speciale ha peso a vuoto di 35 t, lunghezza di 48 m, diametro di 8 m; all'interno è ripartito in due compartimenti, quello inferiore per 603 t di ossigeno (liquido a ­147 °C) e quello superiore per 101 t di idrogeno (liquido a ­251 °C). I due boosters, i razzi ausiliari, ognuno con 503 t di propellente solido, realizzano una spinta complessiva di 2.359 t che, unita alle complessive 576 t di spinta dei motori principali dell'orbiter, consente il distacco dal suolo e l'accelerazione dell'intero sistema. Inizialmente i boosters erano costruiti in acciaio; sono stati poi adottati materiali compositi con sensibile riduzione di peso. La preparazione al lancio è attuata in una grade infrastruttura; gli elementi sono riuniti direttamente sul piano del veicolo che trasporta il complesso alla torre di lancio; per primo, al centro, viene disposto il grande serbatoio (vuoto); sopra questo è agganciato l'orbiter con la sezione di coda che sporge oltre l'estremità inferiore del serbatoio; i due boosters sono agganciati lateralmente al serbatoio con la parte terminale che sporge oltre la parte terminale dell'orbiter. Il veicolo, di dimensioni e robustezza notevoli, raggiunge la torre di lancio e a questa è affiancato il complesso della navetta disposto in posizione verticale. Qui vengono immessi i propellenti liquidi nel serbatoio; poi sale l'equipaggio formato da tre astronauti (comandante, pilota, specialista di missione) e da quattro persone di elevata qualifica tecnico-scientifica alle quali è affidata la gestione del carico utile (ricerche e sperimentazioni). Queste persone possono avere qualità fisiche minori di quelle richieste per gli astronauti e ciò grazie alle limitate sollecitazioni che l'orbiter presenta (3 g al lancio e 1,5 g al rientro). Al momento del lancio si avviano i razzi ausiliari e i motori principali (alimentati direttamente dal grande serbatoio); i razzi ausiliari funzionano per 123 secondi, poi si staccano e sono recuperati; il grande serbatoio esaurisce il propellente liquido a 103 km di altitudine e si sgancia cadendo nell'Oceano Indiano (non è recuperato). L'orbiter, propulso dai propri motori ausiliari, raggiunge l'orbita ad altitudini che variano da 185 a 1.000 km. Al termine della missione abbandona il volo spaziale con una complessa manovra che lo capovolge portando il dietro avanti e il sopra sotto. In questa posizione l'accensione dei motori ausiliari produce una spinta in senso opposto al moto provocando il rallentamento della velocità orbitale, la conseguente perdita di quota e il graduale rientro nell'atmosfera. Per proteggere l'orbiter dall'elevato calore sprigionato dall'attrito con l'atmosfera le superfici esterne sono protette con piastrelle di ceramica a base di silicio; con particolare cura sono protetti il muso della fusoliera e il bordo d'attacco delle ali ove la temperatura sale sino a 1.500 °C. Nell'atmosfera l'orbiter attua un volo planato e atterra su pista estraendo un carrello a triciclo. Si valuta che l'orbiter mantenga la propria efficienza per cento missioni; pari durata ha lo scudo termico che richiede solo il ripristino di alcune piastrelle che possono staccarsi durante il rientro; lungo, ma non quantificabile, è il reimpiego dei due razzi ausiliari recuperabili; per 55 missioni è valutata l'efficienza dei motori principali e ausiliari dell'orbiter. Dell'orbiter sono stati realizzati, sino al 1992, sei esemplari, designati “Enterprise” (OV [orbiter vehicle]-101), “Columbia” (OV-102), “Challenger” (OV- 099), “Discovery” (OV-103), “Atlantis” (OV-104) e “Endeavour” (OV- 105). L'“Enterprise” è stato utilizzato solo per voli sperimentali nell'atmosfera: cinque senza uomini a bordo, vincolato sul dorso di un Boeing 747 appositamente attrezzato (questo Boeing è ancora usato per gli spostamenti degli orbiter da una base all'altra), due con equipaggio, vincolato al Boeing 747 e altri cinque sganciato in volo con equipaggio e con atterraggio con gli strumenti in funzione. Non è attualmente previsto l'allestimento dell'“Enterprise” per voli spaziali. La fase di sviluppo dell'orbiter si concluse il 12 aprile 1981 con il primo volo orbitale di collaudo attuato dal “Columbia” con equipaggio formato dagli astronauti Young e Crippen; fu poi seguito da un secondo volo di conferma attuato il novembre successivo. Il “Columbia” fu il primo orbiter utilizzato per missioni operative, seguito dal “Challenger” e dal “Discovery”; il primo volo dell'“Atlantis” si effettuò nell'ottobre 1985. I programmi della NASA fino al 1987 prevedevano una trentina di voli (alcuni dei quali militari), ma essi subirono ritardi per la tragedia della missione del 28 gennaio 1986, che portς alla perdita dell'orbiter “Challenger” e delle sette persone dell'equipaggio (cinque uomini e due donne, fra le quali Christa MacAuliffe, un'insegnante statunitense di 37 anni scelta dalla NASA per un programma inteso a comunicare al pubblico le esperienze del volo spaziale attraverso programmi educativi e di informazione). Il disastro, provocato da una fuoruscita di idrogeno, comportò la sospensione dei voli e l'interruzione delle missioni, tra cui quelle dello “Spacelab” europeo. Dopo la ripresa dei voli si ebbe una riduzione delle missioni per restrizioni nelle disponibilità finanziarie; così avvenne che, nel 1990, su dieci missioni programmate se ne effettuarono solo cinque. Tra le recenti missioni si cita quella effettuata nel 1989 dell'“Atlantis” col lancio della sonda interplanetaria “Magellano” destinata a osservazioni solari. Il 7 maggio 1992, la “Endeavour” effettuò la prima missione che comprendeva il recupero del satellite “Intelsat VI” F-3 per la sostituzione del motore di apogeo. L'operazione di recupero presentò difficoltà per il peso (18 t) e le dimensioni (5,3Χ3,6 m di altezza) dell'F-3 e per l'impossibilità di operarne l'aggancio al braccio meccanico della navetta. Si ricorse allora al recupero manuale da parte di tre astronauti che si concluse felicemente dopo sei ore di lavoro. Effettuata la sostituzione del motore (peso 10,4 t), l'F-3 fu rilasciato e, allontanatasi la navetta, da terra venne radiocomandata l'accensione del motore d'apogeo per fargli raggiungere l'orbita geostazionaria. Il 15 maggio, l'“Endeavour” rientrò a terra presentando una nuova modalità per ridurre la velocità d'atterraggio con un sistema di paracadute freno. Negli anni Novanta lo Shuttle è stato inoltre impiegato in una serie di missioni congiunte tra astronauti russi, europei e americani in relazione alla stazione spaziale “Mir” (unione con “Atlantis” nel 1995).