L’ATV Jules Verne in volo verso la ISS

Il Jules Verne è il primo Veicolo di Trasferimento Automatizzato (ATV), una nuova serie di navette autonome progettate dall’ESA per rifornire e rialzare l’orbita della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). La navetta è stata lanciata in orbita terrestre bassa il 9 marzo con un vettore Ariane 5 ed attraccherà alla ISS il 3 aprile.

Durante le prossime settimane, la navetta effettuerà manovre di avvicinamento ed infine di attracco con la ISS, per portare sull’avamposto orbitante rifornimenti di carico utile, propellente, acqua e ossigeno.

Il decollo è avvenuto dallo Spazioporto europeo di Kourou, nella Guiana Francese. Questo volo ha richiesto una nuova versione del lanciatore europeo, l’Ariane 5ES, specificamente adattato al compito di trasportare un veicolo di quasi 20 tonnellate – più del doppio della capacità di carico mai trasportato da un Ariane 5 nei voli precedenti – a un’orbita bassa circolare inclinata di 51,6 gradi rispetto all’Equatore. La nuova versione del lanciatore è inoltre dotata di un ultimo stadio con capacità di riaccensione.

Questa traiettoria di lancio inusuale ha richiesto la realizzazione di nuove stazioni di tracciamento telemetrico, una posizionata su una nave nell’oceano Atlantico e l’altra sulle isole Azzorre . Dopo una fase di combustione iniziale di 8 minuti sopra l’Atlantico, lo stadio superiore dell’Ariane 5 ha iniziato una fase di volo balistico di 45 minuti sopra l’Europa e l’Asia per poi riaccendere i propulsori per 40 secondi per procedere alla circolarizzazione dell’orbita sopra l’Australia. La separazione dall’ATV Jules Verne è stata monitorata da una stazione di terra in Nuova Zelanda.

L’ATV Jules Verne ora sta ruotando attorno alla Terra sullo stesso piano orbitale della ISS, ma a un’altitudine di soli 260 km, rispetto a quella di 345 della Stazione. Il veicolo è sottoposto a continuo monitoraggio da parte dal Centro di Controllo dedicato all’ATV, situato a Tolosa, in Francia, e collocato all’interno della sede dell’Agenzia Spaziale Francese, il CNES. Il centro di Controllo dell’ATV assicurerà il controllo di volo per tutta la durata della missione, in coordinamento con i centri controllo missione dell’ISS a Mosca e Houston. Dopo aver dato dimostrazione delle manovre di sicurezza in volo libero, l’ATV eseguirà manovre di ‘allineamento’ orbitale per eseguire la fese di avvicinamento all’ISS in vista di una prima finestra di attracco programmata per il 3 aprile, dopo la partenza dello Space Shuttle Endeavour della NASA.

La navetta spaziale più complessa mai sviluppata in Europa

Battezzato con il nome del famoso scrittore di fantascienza francese del XIX secolo, l’ATV Jules Verne è la navetta spaziale più grande e sofisticata mai sviluppata in Europa, grazie alla combinazione delle funzioni di una piattaforma autonoma per il volo libero, di un veicolo spaziale manovrabile e di un modulo di stazione spaziale. Il veicolo ha un’altezza di circa 10 m e un diametro di 4,5 m e pesava 19.357 kg al momento del lancio. La navetta incorpora un modulo pressurizzato di 45 m3, derivato dall’involucro pressurizzato del Columbus, e un sistema di attracco di costruzione russa, simile a quelli usati sulle capsule Soyuz e sulla navetta di rifornimento Progress. Circa tre volte più grande della sua controparte Russa, l’ATV può trasportare un carico quasi tre volte superiore.

Inoltre, l’ATV è il primo veicolo spaziale del mondo progettato per condurre operazioni di attracco automatizzate pienamente conformi alle severe regole di sicurezza delle operazioni di volo spaziale abitato. La navetta europea contiene sistemi di navigazione ad altissima precisione e un software di volo nettamente più complesso di quello utilizzato per il lanciatore Ariane 5.

Questa versatile navicella è un contributo essenziale offerto dall’Europa alle attività operative regolari della Stazione Spaziale, la cui linfa vitale è costituita dalle regolari consegne di attrezzature sperimentali e parti di ricambio oltre che alimenti, aria e acqua per gli equipaggi di lunga permanenza.

Al momento questo ruolo è largamente ricoperto dallo Space Shuttle statunitense e dalla navicella russa automatizzata Progress. Tuttavia, il ritiro dello Shuttle, previsto per il 2010, renderà ancora più importante il ruolo dell’ATV europeo. Ciascuno dei nuovi ATV – in grado di trasportare sino a nove tonnellate di carico per una missione della durata tipicamente di sei mesi – sarà guidato da un sistema di navigazione ad alta precisione su una traiettoria di rendezvous con la Stazione Spaziale, dove attraccherà automaticamente al Modulo di servizio russo, circa quattro settimane dopo il lancio. Qui rimarrà come parte integrante e pressurizzata del complesso per un massimo di sei mesi, sino al suo rientro controllato nell’atmosfera terrestre dove brucerà completamente, smaltendo i materiali di scarto e i rifiuti della Stazione Spaziale.

Il potenziale futuro dell’ATV

L’ATV è stato progettato dall’ESA in modo da poter costituire una solida base per il futuro sviluppo di una vasta gamma di nuovi veicoli spaziali. Diversi studi hanno esaminato scenari differenti, fra cui la sostituzione della cabina pressurizzata con un grande veicolo di rientro dotato di uno scudo di protezione in grado di riportare a Terra carichi utili e importanti esperimenti.

Un simile progetto potrebbe fare uso delle idee messe alla prova con successo nel 1998 dal prototipo Atmospheric Reentry Demonstrator (ARD) dell’ESA. L’ATV potrebbe inoltre diventare un veicolo di trasporto dell’equipaggio. In tal caso richiederebbe modifiche più complesse. La cabina pressurizzata verrebbe trasformata in una capsula di rientro guidata per il trasporto dell’equipaggio.

Questa potrebbe essere utilizzata, in una prima fase, come veicolo di salvataggio per l’equipaggio della Stazione Spaziale e, successivamente, come veicolo di trasporto vero e proprio dell’equipaggio, lanciato da un Ariane-5. Oppure si potrebbe preparare una versione per trasporti logistici non pressurizzata destinata al trasporto di diverse tonnellate di attrezzature che non richiedano un ambiente pressurizzato. Un’altra possibilità consiste nell’inserimento nel nucleo di un ATV di una piccola capsula eiettabile, in grado di riportare a terra circa 150 kg di carico al termine della sua missione.

L’ATV potrebbe inoltre evolversi in un laboratorio in volo libero privo di equipaggio in grado di attraccare periodicamente all’ISS per le operazioni di manutenzione e rifornimento. Una simile navicella spaziale in volo libero e pressurizzata potrebbe essere utilizzata anche come riparo sicuro per l’intero equipaggio nella eventualità di un’emergenza a bordo dell’ISS. In seguito, si potrebbe pensare a costruire una mini-stazione spaziale equipaggiando l’ATV con due meccanismi di attracco – uno anteriore e uno posteriore.

Ancora più in là nel futuro, l’ATV potrebbe essere utilizzato anche come veicolo di trasferimento per il trasporto di tonnellate di rifornimenti e attrezzature – fra cui telescopi spaziali e navette planetarie – in orbita lunare e marziana.

Fonte: ESA