La propulsione dei veicoli spaziali si basa tradizionalmente su combustibili volatili e su sistemi separati e ingombranti per i diversi tipi di manovra nello spazio. La NASA sta lavorando per cambiare questo paradigma. Gli ingegneri del Marshall Space Flight Center della NASA, a Huntsville, in Alabama, hanno recentemente completato una rigorosa serie di test ambientali e fisici su un nuovo piccolo satellite, progettato per rendere i voli spaziali più sicuri ed efficienti.
La missione ASCENT (Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic) Propulsion Dual Mode è una dimostrazione in volo di un veicolo spaziale delle dimensioni approssimative di una grande scatola da scarpe. La missione testerà un unico sistema di propulsione integrato che utilizza un serbatoio comune per alimentare due diversi tipi di motore.
Il dottor Nehemiah Williams, responsabile del progetto della dimostrazione presso la NASA, si prepara ad avviare i test sull’hardware di volo della missione in una camera bianca del Marshall Space Flight Center della NASA, a Huntsville, in Alabama. La missione dimostrerà un unico sistema di propulsione non tossico che combina capacità di alta e bassa spinta in un serbatoio comune.
NASA/Charles Beason
In genere, i veicoli spaziali trasportano due sistemi di propulsione separati per navigare: un sistema chimico ad alta spinta per i movimenti rapidi, come l’ingresso in orbita, e un sistema elettrico a bassa spinta per manovre lente ma altamente efficienti, come il mantenimento della posizione. Questo richiede più serbatoi di propellente e pesanti tubazioni, che consumano spazio e massa preziosi.
Il veicolo spaziale in fase di sviluppo utilizza un unico propellente non tossico chiamato ASCENT. Alimentando da un serbatoio centrale sia un motore a combustione ad alta spinta sia propulsori elettrospray a bassa spinta, il veicolo spaziale riduce massa e volume, risorse fondamentali. Per le missioni future, questo significa più spazio per gli strumenti scientifici e la possibilità di essere lanciato con razzi più piccoli e meno costosi.
Portare questo concetto al volo richiede uno sforzo collaborativo a livello nazionale. Sebbene la NASA Marshall gestisca la missione, il veicolo spaziale si basa su propulsori elettrospray sviluppati dal Massachusetts Institute of Technology, su un modulo di propulsione chimica realizzato da Plasma Processes e su una piattaforma satellitare integrata dal Georgia Institute of Technology.
«Ci sono molti aspetti secondari e molte piccole difficoltà, oltre ad alcune grandi», ha dichiarato Nehemiah Williams, responsabile del progetto della dimostrazione presso la NASA Marshall. «Ma è garantire la funzionalità del sistema di propulsione tra tutti questi gruppi diversi ciò che rende la missione un successo.»
Prima che un veicolo spaziale possa operare in sicurezza nel difficile ambiente dell’orbita terrestre bassa, deve superare a terra una batteria di test. Negli ultimi mesi, il team di ingegneria del centro Marshall ha sottoposto l’hardware di volo a una serie di prove all’interno dello Small Spacecraft Servicing and Integration Lab del centro.
Per verificare l’integrità del sistema di propulsione unificato, il team ha effettuato test approfonditi di tenuta. Gli ingegneri hanno eseguito un test di tenuta all’elio pressurizzato sul veicolo spaziale, collocato in una camera a vuoto, per assicurarsi dell’integrità delle guarnizioni del veicolo; il test ha dimostrato con successo che le guarnizioni funzionavano come previsto. Poiché il sistema condivide un unico serbatoio di propellente ASCENT per alimentare due diversi tipi di propulsore, assicurarsi che le linee del combustibile e le valvole siano perfettamente sigillate è essenziale per la sicurezza e il successo della missione.
L’esperto in materia di propulsione Chris Burnside, a sinistra, e la responsabile della propulsione Ebony Bland, a destra, preparano l’hardware di volo della missione per i test all’interno di una camera bianca del Marshall Space Flight Center della NASA, a Huntsville, in Alabama. Il CubeSat 6U è stato recentemente sottoposto a rigorosi test di rotazione, di vuoto termico e di tenuta, per assicurarsi che il suo innovativo sistema di propulsione non tossico sia pronto per l’ambiente estremo dello spazio.
NASA/Charles Beason
Il team ha inoltre sottoposto il veicolo spaziale a test di vuoto termico. Lo spazio è un ambiente ostile, caratterizzato dalla totale assenza di aria e da variazioni estreme di temperatura. Collocando il veicolo spaziale all’interno di una camera a vuoto specializzata che riproduce queste condizioni difficili, gli ingegneri possono assicurarsi che l’elettronica, i propulsori e i sistemi meccanici funzionino normalmente una volta in orbita.
Inoltre, il veicolo spaziale è stato sottoposto a un test di rotazione. Proprio come uno pneumatico su un’automobile, un veicolo spaziale deve essere perfettamente equilibrato. Il test di rotazione misura le proprietà di massa e il centro di gravità del veicolo spaziale. Questo convalida la capacità del CubeSat di volare stabilmente e di mantenere l’assetto corretto, consentendo alle antenne di comunicare con la Terra e ai pannelli solari di catturare correttamente i raggi del Sole.
Con il completamento dei test ambientali e fisici, la missione sta entrando nelle fasi finali della preparazione. Il team completerà i controlli finali dei sistemi, integrerà i pannelli solari del veicolo spaziale e spedirà l’hardware verso la destinazione di lancio.
La missione ASCENT Propulsion Dual Mode è inserita nel programma di lancio non prima del 1° ottobre, come carico utile a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9 dalla Vandenberg Space Force Base, in California.
Una volta dispiegato in un’orbita a circa 325 miglia sopra la Terra, il veicolo spaziale avvierà una missione della durata di nove mesi. Dopo un periodo iniziale di verifica, il team operativo eseguirà brevi manovre chimiche ed elettriche. Se avrà successo, il veicolo spaziale trascorrerà diversi mesi eseguendo molteplici manovre di innalzamento e abbassamento dell’orbita, alternando i motori ad alta e a bassa spinta per dimostrare che il concetto bimodale funziona nello spazio.
La missione ASCENT Propulsion Dual Mode è gestita e finanziata dallo Small Spacecraft & Distributed Systems (SSDS) all’interno del Research and Technology Mission Directorate della NASA, presso la sede centrale dell’agenzia a Washington. L’SSDS ha sede presso l’Ames Research Center della NASA, nella Silicon Valley californiana.
Autore: Joel Wallace
Responsabile degli affari pubblici
Avviso: si tratta di una dimostrazione pre‑lancio; l’efficacia del sistema nello spazio non è ancora confermata.
Il contenuto è stato elaborato con il supporto dell’intelligenza artificiale e sottoposto a controlli automatici di qualità prima della pubblicazione.
Fonte originale: nasa.gov
Maggiori informazioni sul nostro processo editoriale: Metodologia e trasparenza