Jules Verne in arrivo sulla Stazione Spaziale Internazionale

L'ATV Jules Vernes ad una distanza di 11 m dalla ISS
4 Aprile 2008

INTERVISTA 10-2008. A quarant’anni esatti dalla prima di 2001 Odissea nello spazio, del regista Stanley Kubrick, la prima navicella spaziale completamente sviluppata in Europa e lanciata con un vettore europeo, l’Ariane 5, è in arrivo sulla Stazione Spaziale Internazionale. L’attracco è completamente automatico.

In che modo l’ATV capisce che cosa fare?

Jules Verne attraccherà alla parte posteriore del modulo russo Zvedza, alla stesso portellone che viene usato dal Progress, il cargo spaziale russo, e dalla navicella Soyuz per il trasporto dell’equipaggio. In effetti, il meccanismo di attracco di cui l’ATV è dotato è il meccanismo di attracco sviluppato dai russi originariamente per il programma Salyut.

I protagonisti della manovra di attracco sono gli strumenti posti sul cono frontale dell’ATV, il “naso” di Jules Verne, due videometri e due telegoniometri. Sono in grado di calcolare la distanza, la direzione e l’orientamento della ISS rispetto alla navicella europea.

Altrettanto importanti sono le loro controparti, i retroriflettori posti sul lato di Zvedza che ospita il portellone d’attracco. Ci sono 26 retroriflettori, che compongono due figure geometriche, un triangolo equilatero di 1,5 metri di lato e una piramide alta circa 8,5 centrimetri. Ogni retroriflettore è un vubo di circa 2,5 centimetri. Sono elementi ottici di grande precisione.

I videometri emettono impulsi laser che vengono riflessi dai retroriflettori. La luce riflessa è identificata dai videometri, che analizzano il pattern di luce raccolta. A partire da questo i videometri sono in grado di calcolare la posizione e l’orientamento della ISS relativi all’ATV.

Le manovre dell'ATV durante il Demonstration Day 2

Progetto e costruzione sono costati all’ESA circa 1,3 miliardi di euro. Sono in preparazione altri tre ATV, ciascuno dei quali costerà circa 300 milioni di euro, lancio compreso. Come avviene l’attracco alla Stazione Spaziale Internazionale?

Nei giorni scorsi l’ATV è stato parcheggiato in una posizione di attesa nella cosiddetta posizione di interfaccia con la ISS: 39 kilometri dietro la Stazione e a una quota inferiore di 5 km. Quando inizia la manovra di attracco, l’ATV riduce la sua distanza fino a circa 15,5 km, mantenendosi 5 km sotto la stazione. Poi inizia ad aumentare la propria quota e si porta a circa 3,5 km dalla ISS, a una quota leggermente maggiore, circa 100 metri.

L’ATV è in grado di “parlare” direttamente con l’ISS, attivando un sistema di navigazione satellitare relativa (GPS), che guida la navicella fino a 250 metri di distanza dalla stazione, sulla medesima orbita. A questo punto scattano i videometri e i telegoniometri sul “naso” di Jules Verne. La velocità di attracco passa da 50 centimetri al secondo (circa 2 km/h) a 7 centimetri al secondo (circa 250 metri/h) e l’avvicinamento prosegue fino a quando l’ATV si trova a 49 metri dalla ISS. Da qui procede con questa velocità fino a 11 metri di distanza dalla ISS: dopo una breve pausa per i controlli finali, l’ATV prosegue fino all’attracco.

ATV control room
ATV control room

L’attracco alla stazione spaziale è naturalmente non simulabile in laboratorio con elementi reali, per cui c’è spazio per gli imprevisti. Quali misure di sicurezza ci sono, considerando anche che la ISS è abitata da un equipaggio?

Ci sono vari livelli di sicurezza. In primo luogo è prevista una misura di emergenza che conduce l’ATV fuori dalla rotta di collisione con la ISS nel caso in cui qualche cosa non andasse nel verso giusto. In secondo luogo, l’intera manovra viene eseguita con un’elevata ridondanza dei sistemi. Per esempio, l’ATV ha due videometri, due telegoniometri, viene seguito anche dalla telecamera a bordo della ISS e così via.

Inoltre, se è vero che in laboratorio non si possono simulare le medesime condizioni dello spazio, come per esempio l’assenza di peso, sono stati realizzati test comunque molto realistici sia per l’automazione che per la meccanica. I test sono stati realizzati, infatti, utilizzando dei modelli reali sia della sezione di attracco del modulo Zvedza sia della sezione di attracco dell’ATV, montato su un braccio robotico.

Nello spazio, poi, le giornate che hanno seguito il lancio dell’ATV sono state utilizzate per una serie di test di controllo della navicella, orientamento, cambiamento di orbita, manovre di fuga in caso di emergenze dell’ultimo momento, che hanno dato risultati eccellenti. Infine sabato scorso e lunedì il centro di controllo ATV dell’ESA, a Tolosa, ha seguito i test di avvicinamento alla ISS, che la navicella ha passato con pieno successo.

Sabato scorso, in particolare, l’ATV ha utilizzato la navigazione GPS per arrivare a circa 3,9 km dalla ISS. Raggiunta questa posizione, il Centro di Controllo ha mandato un segnale “di fuga” e l’ATV si è allontanato prima in un’orbita sicura e infine nel punto di interfaccia, 39 kilometri dietro e 5 km sotto la ISS. Lunedì il test è stato ancora più emozionante, con una simulazione di attracco quasi completa, fino a circa 11 metri dalla ISS.

International Space Station seen from Space Shuttle Atlantis
La Stazione Spaziale Internazione vista dallo Space Shuttle Atlantis

Quanto siamo lontani dalla situazione di 2001 Odissea nello spazio, che rappresentava una stazione spaziale ampia, rotante, abitabile con pieno confort?

La Stazione Spaziale Internazionale non è esattamente un albergo: soggiornare sulla ISS per lungo tempo può essere faticoso da tanti punti di vista. Però esperienze come quella dell’ATV dell’ESA sono un importante passo avanti per lo sviluppo dell’abitabilità dello Spazio.

Stiamo impadronendoci delle tecniche di attracco automatico nello spazio, una tecnologia fondamentale per lo sviluppo di progetti di volo umano di lunga durata, come per esempio delle missioni umane su Marte. Sono in corso, in questi giorni, molte simulazioni teoriche su come si possa rendere efficiente un viaggio umano su Marte: ci sono molte sfide tecnologiche che dovranno essere vinte, come per esempio quella relativa alla schermatura delle radiazioni ionizzanti.

Ma tutti gli scenari prevedono l’assemblaggio in orbita delle navicelle che compiranno il viaggio: è un collo di bottiglia dal quale è necessario passare. E ci stiamo riuscendo con pieno successo, anche grazie al lavoro di migliaia fra tecnici e ingegneri che hanno speso dieci anni della loro vita per lo sviluppo di questo gioiello spaziale, un contributo europeo notevolissimo per il progetto della ISS.

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas, Stefano Masi, Marco Dedola si alternano nel discutere con il giornalista scientifico che collabora con l'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Franca.Morgia@esa.int.

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