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Artemis I: effettuato l'ultimo test della serie Green Run sull'SLS

18 gennaio 2021
La NASA ha condotto lo scorso sabato il test di accensione "Hot Fire" dei quattro motori RS-25 dello stadio centrale dello Space Launch System (SLS) dell'agenzia, il sistema che verrà utilizzato per lanciare la missione Artemis I sulla Luna.

Il piano di test prevedeva che i quattro motori RS-25 del razzo si attivassero per poco più di otto minuti, la stessa quantità di tempo necessaria per mandare il razzo nello spazio subito dopo la fase di lancio. Il team ha completato con successo il conto alla rovescia e ha avviato la propulsione, ma i motori si sono spenti dopo poco più di un minuto dall'accensione. I team stanno ora valutando i dati per determinare cosa ha causato questo arresto anticipato e decideranno le prossime fasi da seguire.
Durante il test dello stadio principale, alto 212 piedi, ha generato 1,6 milioni di libbre di spinta, mentre era ancorato nel banco prova B-2 dello Stennis Space Center della NASA vicino a Bay St. Louis, in Mississippi. Il test di Hot Fire ha incluso il caricamento di 733.000 libbre di ossigeno e idrogeno liquido, seguendo la procedura del conto alla rovescia del lancio e l'accensione dei motori.

"Il test di sabato è stato un importante passo avanti per garantire che lo stadio principale del razzo SLS sia pronto per la missione Artemis I e per il trasporto di equipaggio in missioni future", ha detto l'amministratore della NASA Jim Bridenstine, che ha partecipato al test. "Anche se i motori non si sono acceso per l'intera durata, il team ha completato con successo il conto alla rovescia, ha acceso i motori e ha ottenuto dati preziosi per stabilire le prossime tappe del nostro percorso".

I team di supporto del complesso di Stennis hanno fornito gas ad alta pressione al banco di prova, l'energia elettrica operativa, più di 330.000 galloni di acqua al minuto per proteggere il deflettore di fiamma del banco di prova e garantire l'integrità strutturale dello stadio principale e acquisito i dati necessari per valutare le sue prestazioni.

"Vedere tutti e quattro i motori accendersi per la prima volta durante il Core Stage Hot Fire test è stata una pietra miliare per il team dello Space Launch System", ha affermato John Honeycutt, responsabile del programma SLS presso il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama. "Analizzeremo i dati e ciò che abbiamo appreso dal test di oggi ci aiuterà a pianificare il percorso corretto per consentire a questo nuovo stadio centrale di essere pronto per la missione Artemis I."

La serie dei test denominati "Green Run" è iniziata nel gennaio 2020, quando lo stadio è stato consegnato dalla Michoud Assembly Facility della NASA a New Orleans e installato nel banco di prova B-2 a Stennis. Il team ha completato il primo degli otto test della serie Green Run prima di ritirarsi a marzo a causa della pandemia di coronavirus in corso. Dopo aver ripreso il lavoro a maggio, il team ha svolto i restanti test della serie, interrompendosi periodicamente anche per le sei tempeste tropicali avenute sulla costa del Golfo. Ogni test si è basato sul test precedente con crescente complessità per valutare i sofisticati sistemi di propulsione e Hot Fire che ha acceso tutti e quattro i motori contemporaneamente è stato il test finale di questa serie.

"Il complesso di Stennis non assisteva a questo livello di potenza sin dai test sugli stadi Saturn V negli anni '60", ha affermato il direttore dello Stennis Center Rick Gilbrech. "Stennis è stata la principale struttura di propulsione per razzi che ha testato il primo e il secondo stadio del Saturn V che ha portato gli esseri umani sulla Luna durante il programma Apollo, e ora, questo Hot Fire test è esattamente il motivo per cui testiamo come voliamo e voliamo come testiamo. Impareremo dallo spegnimento anticipato di oggi, identificheremo eventuali correzioni, se necessario, e andremo avanti".

Oltre ad analizzare i dati, i team ispezioneranno anche lo stadio principale e i suoi quattro motori RS-25 prima di determinare i passaggi successivi. Nell'ambito del programma Artemis, la NASA sta proseguendo i lavori per far atterrare la prima donna e il prossimo uomo sulla Luna nel 2024. L'SLS e la navicella Orion che trasporteranno gli astronauti nello spazio, insieme al sistema di atterraggio umano e al Gateway in orbita attorno alla Luna, saranno la spina dorsale della NASA per l'esplorazione dello spazio profondo.

*Aggiornamento 20/01/2021*

Il team Green Run dello Space Launch System (SLS) ha esaminato numerosi dati e ha completato le ispezioni preliminari che mostrano come l'hardware del razzo sia in condizioni eccellenti dopo il test Green Run che ha acceso tutti i motori. Dopo aver analizzato i dati iniziali, il team ha stabilito che l'arresto dopo l'accensione dei motori per 67,2 secondi del 16 gennaio è stato attivato da parametri di test intenzionalmente conservativi per garantire la sicurezza dello stadio principale.

Questi parametri pre-programmati sono progettati specificamente per i test a terra dell'hardware di volo, che farà volare la missione Artemis I della NASA, per garantire che il sistema di controllo del vettore di spinta del palco principale muova in sicurezza i motori. Esiste un sistema di controllo del vettore di spinta (TVC) che fa ruotare ciascun motore e ci sono due attuatori che generano le forze per la rotazione ogni motore. Questi attuatori nel sistema TVC sono alimentati da unità di alimentazione ausiliaria Core Stage (CAPU). Come previsto, i sistemi di controllo del vettore di spinta hanno stabilizzato i motori per simulare il modo in cui si muovono per dirigere la spinta durante l'ascesa del razzo.

Durante la stabilizzazione, il sistema idraulico associato all'unità di potenza dello stadio principale per il motore 2, noto anche come motore E2056, ha superato i limiti di prova preimpostati che erano stati stabiliti e, come impostato, i computer di volo hanno terminato automaticamente il test. Questa logica ca che ha di fatto interrotto il test è unica per le prove effettuate a terra quando lo stadio principale è montato nel banco di prova B-2 allo Stennis. Se questo scenario si fosse verificato durante un volo, il razzo avrebbe continuato a volare utilizzando i restanti CAPU per alimentare i sistemi di controllo del vettore di spinta dei motori.

Durante il test, è stata dimostrata con successo la funzionalità di spegnere una CAPU e trasferire l'alimentazione alle restanti CAPU. Questo evento di bilanciamento che ha portato alla chiusura della CAPU è stato un caso intenzionalmente stressante per il sistema che aveva lo scopo di esercitare le capacità del sistema. I dati vengono valutati come parte del processo di finalizzazione dei limiti di test preimpostati prima del successivo utilizzo dello stadio principale.

Durante l'Hot Fire Test tutti e quattro i motori hanno funzionato come previsto. Mentre il test prevedeva di accendere i quattro motori per circa 8 minuti, il team ha comunque raggiunto diversi obiettivi anche con un accensione più breve. Hanno ripetuto le simulazioni riempiendo ancora una volta i serbatoi con oltre 700.000 galloni di propellente con alcune modifiche aggiuntive alle procedure per garantire un adeguato condizionamento termico dei motori. Hanno pressurizzato con successo i serbatoi di propellente, completato il conto alla rovescia e acceso i motori per la prima volta. I motori hanno raggiunto la loro piena potenza del 109 percento producendo 1,6 milioni di libbre di spinta, proprio come avverrà durante il lancio reale dell'Artemis I.

I dati iniziali hanno indicato che la lettura del sensore per un guasto di un componente principale, o MCF, che si è verificato circa 1,5 secondi dopo l'avvio del motore, non era correlata allo spegnimento dei motori. Ciò ha comportato la perdita della ridondanza poco prima del T-0 nella strumentazione del motore 4, noto anche come numero di motore E2060. L'accensione del motore inizia 6 secondi prima del T-0 e tutti i motori si attivano in sequenza a circa 120 millisecondi di distanza l'uno dall'altra. I vincoli per l'accensione sono stati impostati per consentire al test di procedere anche con questa condizione, poiché il sistema di controllo del motore ha ancora una ridondanza sufficiente per garantire un funzionamento sicuro del motore durante il test. Il team prevede di indagare e risolvere il problema della strumentazione del motore 4 prima del successivo utilizzo dello stadio principale.

Gli ingegneri continueranno anche a indagare sulle segnalazioni di un "flash" attorno ai motori. Un'ispezione visiva delle coperte termiche che proteggono il motore ha mostrato i segni di qualche bruciatura esterna, anticipata a causa della loro vicinanza al motore e allo scarico della CAPU ma i dati del sensore hanno indicato che le temperature nella sezione motore dello stadio centrale erano normali. Entrambe le osservazioni sono una prima indicazione che le coperte hanno fatto il loro lavoro e hanno protetto il razzo dal calore estremo generato dai motori e dallo scarico della CAPU.

L'analisi dei dati andrà avanti per aiutare il team a determinare se sarà necessario un secondo Hot Fire Test. Il team potrà apportare lievi modifiche ai parametri di controllo del vettore di spinta e impedire uno spegnimento automatico se si riterrò opportuno condurre un altro test con dello stadio principale montato nello stand B-2.

fonti: NASA

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