Finora, la NASA ha concentrato lo sviluppo del Lunar Gateway sugli elementi critici iniziali necessari per supportare l’atterraggio. Vale a dire, il modulo di propulsione e potenza (PPE), l’avamposto logistico e abitativo (HALO) e le capacità logistiche.
Uno degli obiettivi principali del programma Artemis della NASA è stabilire la prima presenza a lungo termine sulla Luna. Una parte fondamentale dell’infrastruttura di supporto per realizzarlo è il Lunar Gateway, un avamposto spaziale che orbiterà attorno alla Luna. A lungo termine, il Gateway fungerà da punto di sosta e rifornimento per le astronavi che saranno impegnate nell’esplorazione dello spazio profondo.
Il modulo di propulsione e potenza è nel mezzo di numerosi test del sistema di propulsione elettrica. Prodotto da Maxar Technologies, fornirà al Lunar Gateway corrente elettrica, comunicazioni ad alta velocità e propulsione per le manovre intorno alla Luna e per il transito tra orbite diverse. Il DPI sarà combinato con l’Habitation and Logistic Outpost (HALO) prima del lancio del veicolo spaziale integrato, previsto per la fine del 2024 a bordo di uno SpaceX Falcon Heavy. Insieme, questi elementi fungeranno da hub per le prime operazioni con equipaggio del Lunar Gateway e varie dimostrazioni scientifiche e tecnologiche poiché l’intera stazione Lunar Gateway verrà assemblata attorno ad esso nei prossimi anni.
Illustrazione che mostra un primo piano dell’Habitation and Logistics Outpost (HALO), uno degli elementi del Lunar Gateway. Credito: NASA
Il team di ingegneri del DPI sta conducendo un’ampia campagna di test del sistema di propulsione elettrica per comprendere meglio le prestazioni che avrà il Lunar Gateway nei vari scenari di missione. Il test consentirà a ingegneri e pianificatori di missione di regolare il sistema per garantire che soddisfi i requisiti per l’esplorazione della Luna durante le missioni Artemis.
La propulsione elettrica solare è l’ideale per il Lunar Gateway perché questi sistemi sfruttano l’energia del Sole per produrre corrente elettrica e quindi la utilizzano per produrre una spinta di lunga durata e altamente efficiente, fornendo flessibilità di missione e costi ridotti. Il DPI utilizzerà sia un sistema di propulsione elettrico da 6 kilowatt (kW) che uno da 12 kW.
Ogni sistema contiene vari componenti che aiuteranno il veicolo spaziale a spingere in modo efficiente: propulsori, unità di elaborazione dell’energia (PPU), controller di flusso che regolano il flusso di gas, come lo xeno, utilizzato per la propulsione, ecc. Molteplici società, tra cui il primo appaltatore Maxar come così come Aerojet Rocketdyne e Busek, Co. stanno fornendo tecnologie di propulsione elettrica per DPI.
Le versioni di sviluppo dei propulsori e dei sistemi di propulsione elettrica del veicolo spaziale sono in fase di test presso il Glenn Research Center della NASA a Cleveland. Questi sforzi includono il primo test end-to-end del sistema da 6 kW per convalidare le modifiche e le interazioni tecniche tra la PPU simile al volo di Maxar e il propulsore di prova da 6 kW di Busek, nonché la convalida della PPU da 12 kW più grande di Maxar con un prototipo di propulsore da 12 kW.
Il team ha anche condotto test end-to-end utilizzando l’Advanced Electric Propulsion System (AEPS) di Aerojet Rocketdyne, un propulsore di prova da 12 kW. La prima fase di test si è conclusa a metà aprile e ha dimostrato con successo le operazioni con il propulsore di Aerojet Rocketdyne e il PPU di Maxar e il controller di flusso Xenon. La NASA prevede di continuare a testare il sistema di propulsione di PPE per ridurre i rischi operativi.
Durante i test, ogni sistema si è dimostrato in grado di funzionare per l’intera gamma di potenza e parametri della missione. Inoltre, durante i test, il team di ingegneri ha completato varie sequenze di avvio e spegnimento e strozzatura del propulsore per simulare le operazioni intorno alla Luna. Questi test per entrambi i sistemi di propulsione elettrica sono stati importanti per finalizzare la progettazione, i requisiti e le capacità.
I test del sistema di propulsione rappresentano la progressione attraverso la fase di sviluppo iniziale, che porteranno a una revisione critica del progetto e a ulteriori test a terra dei veicoli spaziali entro la fine dell’anno. Il test a terra sarà seguito dalla consegna del veicolo spaziale e dall’eventuale integrazione con HALO prima del lancio.
Il funzionamento affidabile di quello che sarà il sistema di propulsione elettrica più potente mai utilizzato è fondamentale affinché il veicolo spaziale integrato completi il suo transito dall’orbita terrestre all’orbita lunare. È vitale per le operazioni del Lunar Gateway che sarà una casa lontano da casa per gli astronauti e un laboratorio a microgravità lunare di supporto per Artemis e le missioni future.
