Ospito con molto piacere un nuovo articolo scritto per questo blog dall’amico Paolo G. Calisse, astronomo che ha lavorato per vari progetti come ALMA, Simons Observatory, CTAO e primo italiano a trascorrere un anno intero al Polo Sud, sempre lavorando come astronomo al locale osservatorio. In questo articolo spiega bene un aspetto poco conosciuto delle attività spaziali e in particolare della Stazione Spaziale Internazionale: come si mantiene o si cambia l’assetto di un veicolo spaziale orbitante? – Paolo
Giroscopi e ruote di reazione
Alcune recenti dichiarazioni riguardanti la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) fatte da Dmitry Rogozin, capo dell’Agenzia Spaziale Russa Roscomos, hanno suscitato un certo sconcerto tra gli appassionati del settore e nel grande pubblico. Una delle minacce derivanti da queste dichiarazioni sarebbe infatti quella di far rientrare la Stazione in maniera incontrollata, con la possibile caduta di frammenti su zone abitate, in caso di esclusione della Russia dagli accordi di collaborazione con NASA ed ESA a causa della guerra in Ucraina.
Rogozin ha infatti affermato che in caso di perdita dell’appoggio russo alla Stazione Spaziale Internazionale si renderà impossibile compensare la progressiva perdita di quota dovuta all’attrito aerodinamico (che esiste anche a 400 km dalla superficie terrestre, dove orbita la Stazione) senza l’ausilio delle navicelle russe. Questa operazione viene detta reboost.
Già deorbitare la ISS alla fine della sua vita operativa sarà comunque un’operazione estremamente delicata, che richiederà un’accurata
Tutto bene, sembrerebbe, ma il problema è che prima o poi l’asse di rotazione del CMG si allineerà con la forza applicata. A quel punto il sistema non sarà più in grado di creare alcuna coppia e bisognerà riportare i giroscopi nella posizione iniziale e si dirà che il CMG è saturato. A questo punto, come già visto con le ruote di reazione, l’unica soluzione è utilizzare gli RCS, con conseguente consumo di propellente e produzione di gas di scarico.
La desaturazione del CMG avviene più di frequente dei reboost, soprattutto dopo operazioni come il docking (attracco) e l’undocking (sgancio) di una navicella, o una EVA (Extra Vehicular Activity) che, come già detto, richiedono una variazione nell’assetto della ISS, sia all’inizio che alla fine. In più, i retrorazzi dovranno puntare nella direzione giusta (altrimenti la ISS, invece di ruotare, cambierebbe parametri orbitali) e in maniera estremamente precisa per non creare rotazioni non volute.
Inoltre l’intero CMG deve essere estremamente affidabile per non incorrere mai in una saturazione completa con la ISS ancora in rotazione e per misurare con precisione la velocità angolare. Un satellite giapponese, Hitomi, realizzato con la partecipazione di NASA ed ESA, andò distrutto poco più di un mese dopo il lancio, nel 2016, a causa di una serie di malfunzionamenti ed errori progettuali presenti nel CMG di bordo che lo portarono a ruotare su se stesso a velocità tali da farlo disintegrare rapidamente. È chiaro che un rischio del genere è impensabile nel caso di un satellite con astronauti e/o cosmonauti a bordo come la ISS. Va anche considerato che se dovessero presentarsi dei problemi al CMG mentre la ISS è in rotazione su se stessa e fosse necessaria la desaturazione, sarebbe di fatto impossibile per una navicella di emergenza agganciarsi o sganciarsi dalla stazione, rendendo impossibile l’uso di retrorazzi.
Il sistema deve anche agire in “loop chiuso”, in quanto i razzi devono modulare la coppia con precisione per non consumare inutilmente propellente e per puntare in ogni istante nella direzione giusta. Le navicelle russe sono connesse al sistema direttamente. Le Dragon e le altre capsule USA, non essendo progettate per questo scopo, non sono al momento – a quanto ho capito, ma potrei essere smentito – in grado di garantire questo loop chiuso, il che richiederebbe una modifica progettuale importante.
Comunque sia, anche a causa della posizione dei retrorazzi su queste navicelle, l’operazione potrebbe non risultare molto efficiente. Ovviamente si potrebbe aggiornare una delle navicelle USA disponibili per svolgere questo compito al meglio. Ma la posizione dei retrorazzi sarebbe difficile se non impossibile da cambiare in un veicolo già in fase avanzata di progetto. Nella prospettiva realistica che la ISS venga decommissionata entro qualche anno e considerato il tempo tipico necessario per sviluppare, testare e validare anche minimi cambiamenti in questo settore, è improbabile che una soluzione arrivi in tempo utile.
Naturalmente questo scenario è ipotetico e resta altamente improbabile. Dichiarazioni a parte, le operazioni della Stazione Spaziale Internazionale continuano come al solito. Nonostante le minacce di Rogozin, astronauti e cosmonauti rientrano tranquillamente in Kazakistan. Insieme. Anche perché se proprio si volesse arrivare a dispetti reciproci e a voler danneggiare deliberatamente città ed infrastrutture di Paesi terzi al conflitto lo si potrebbe fare a terra molto più semplicemente. Senza dimenticare che, come notato da molte fonti, la Federazione Russa danneggerebbe prima di tutto se stessa e la sua unica possibilità di accesso allo spazio per molti e molti anni.
Paolo G. Calisse, astronomo ed appassionato di astronautica
