Habitat spaziali: come riutilizzare i serbatoi ausiliari

Negli ultimi 50 anni, gli ingegneri della NASA hanno esplorato diversi metodi per convertire vecchi vettori in habitat spaziali. La prima stazione spaziale dell’agenzia, Skylab, era originariamente pensata per essere realizzata a partire dallo stadio superiore di un Saturn V, il lanciatore che ha lanciato gli astronauti delle missioni Apollo sulla Luna.
Bill Stone è uno speleologo ed è il CEO di Stone Aerospace, una società che vuole costruire robot per esplorare gli oceani sulle lune ghiacciate di Giove e Saturno. Ha trascorso un decennio presso il National Institute of Standards and Technology lavorando per trasformare il serbatoio esterno di una navetta spaziale Shuttle in un habitat orbitale. Ill NIST ha incaricato Stone e i suoi colleghi di valutare tutti i dettagli dei piani della NASA per cercare di migliorarli.
Sebbene la NASA potesse far atterrare l’orbiter e occasionalmente recuperare i booster dall’oceano, il serbatoio esterno andava perso a ogni lancio. Per Stone e il suo team, questo è stato un enorme spreco. Quando il serbatoio esterno veniva sganciato dallo shuttle, aveva raggiunto il 98% della velocità necessaria per raggiungere l’orbita. Sarebbe bastata una spinta extra per metterlo in orbita e utilizzarlo come stazione industriale.
Il serbatoio esterno della navetta era composto due serbatoi separati, uno piccolo per l’ossigeno liquido e uno molto più grande per l’idrogeno liquido, collegati
da un anello. Il piano del team del NIST era quello di utilizzare la sezione tra i serbatoi come habitat temporaneo pressurizzato per l’equipaggio mentre preparava uno dei serbatoi più grandi. Ciò avrebbe richiesto diverse modifiche al serbatoio, come un portello per consentire l’accesso degli astronauti e un piccolo motore attaccato al fondo del serbatoio esterno in modo che potesse orientarsi in orbita. Il risultato sarebbe stato un’enorme quantità di spazio da utilizzare come magazzino o laboratorio di ricerca. Il serbatoio di ossigeno liquido più piccolo avrebbe fornito il 25% di volume abitabile in più rispetto a quello attualmente disponibile sulla ISS.
NIST non era l’unica organizzazione che aveva progetti sul serbatoio esterno della navetta spaziale. Uno studio condotto da un ingegnere della Martin Marietta Aerospace, ha proposto l’idea di utilizzare il serbatoio come base per una stazione spaziale più grande, e una proposta separata dell’Air Force ha suggerito di utilizzare i serbatoi per costruire strutture in orbita. Nello stesso periodo, un progetto di ricerca congiunto tra Boeing e la Defense Advanced Research Projects Agency ha suggerito di convertire il serbatoio esterno in un telescopio di grande diametro. Anche gli hotel Hilton avevano piani per la costruzione di hotel orbitali chiamati Space Islandsdai booster della navetta, anche se sembra che il progetto non sia mai andato oltre una fase concettuale.
Il sogno di trasformare i serbatoi degli shuttle in una stazione spaziale è finito nel 1993 quando l’amministrazione Clinton ha approvato la Stazione Spaziale Internazionale. Stone e il suo team del NIST avevano recentemente presentato una proposta per trasformare i serbatoi dello shuttle in stazioni spaziali, che si erano fatti strada attraverso i livelli più alti della NASA fino alla Casa Bianca. Mentre l’amministrazione Clinton si preparava ad andare avanti con la ISS, ricorda Stone, il direttore del NIST lo chiamò nel suo ufficio per fornire la cattiva notizia: la NASA aveva intensificato il programma. “La stazione spaziale era diventata un programma nazionale per l’occupazione e il progetto era visto come una minaccia per la stazione spaziale”, racconta Stone.
Negli anni successivi l’idea di vivere e lavorare su vecchi razzi svanì mentre gli ingegneri della NASA concentravano i loro sforzi sulla ISS. Poi nel 2013 l’idea ha avuto un modesto ritorno quando Brand Griffin, un appaltatore della NASA di Jacobs Engineering, ha condotto uno studio per l’agenzia su come trasformare un serbatoio di carburante dal razzo Space Launch System di nuova generazione in un habitat per l’esplorazione profonda dello spazio. Ha chiamato la sua stazione spaziale Skylab II .
Come il suo omonimo, Skylab II verrebbe lanciato in un unico pezzo nella fase superiore dell‘SLS della NASA, il razzo che l’agenzia utilizzerà per le missioni Artemis. Lo scompartimento dell’equipaggio sarebbe costituito da un serbatoio di idrogeno inutilizzato che verrebbe lanciato come carico utile nello stadio superiore del razzo. Questo sistema è simile al design dello Skylab, che è stato realizzato a partire dal terzo stadio del Saturn V che era stato modificato a terra.
Tutti i componenti necessari per trasformare il serbatoio in un habitat vitale, pannelli solari, antenne, bracci robotici sarebbero integrati prima del suo lancio. Il serbatoio dell’idrogeno convertito avrebbe abbastanza spazio per ospitare fino a quattro astronauti e le loro provviste per un viaggio intorno alla Luna o Marte. Una volta in orbita, l’equipaggio sarebbe stato portato in un successivo lancio tramite il Veicolo spaziale Orion.
Griffin afferma che lo studio Skylab II è stato motivato dalla necessità di ridurre il costo dell’esplorazione dello spazio profondo. Costruire la ISS era costoso e ci sono voluti dozzine di lanci per portare in orbita tutti i componenti. Una stazione modulare simile intorno alla Luna o Marte sarebbe ancora più costosa. Ma lo Skylab aveva dimostrato che era possibile lanciare una stazione spaziale in un colpo solo. “Volevamo portare quell’economia in un habitat cislunare”, dice Griffin. Dopo lo studio, Griffin e il suo team hanno costruito un modello in scala reale di una stazione Skylab II presso il Marshall Space Flight Center della NASA.
Ma nonostante un certo entusiasmo per il progetto da parte dei funzionari della NASA, l’idea è stata accantonata e l’agenzia ha proceduto con il Gateway lunare. A differenza dello Skylab II, il Gateway è modulare e ricorda più da vicino una versione ridotta della ISS. “Ci sono molte ragioni per cui le persone non accettano il cambiamento”, afferma Griffin. “A volte le persone hanno un’idea di dove andrà a finire la soluzione e hanno già investito troppo. Aveva bisogno di più pressione, ma non era che la gente fosse contraria”.
Una fiorente economia spaziale sta guidando la domanda di più piattaforme orbitali di ricerca e sviluppo. E le ambizioni lunari della NASA richiederanno all’agenzia di ripensare alla catena di approvvigionamento dello spazio profondo.
Fonte: https://www.wired.com/story/the-plan-to-turn-scrapped-rockets-into-space-stations