Libera traduzione e adattamento dell’articolo “Orbital operations” di Neville Kidger, pubblicato sul numero del mese Aprile 2005 Vol. 47 della rivista “Spaceflight” della BIS.
L’equipaggio dell’Expedition 10 dell’ISS, composto da Leroy Chiao e Salizhan Sharipov, ha concluso il primo mese del 2005 con un EVA svolta, seppur con qualche impiccio, per eseguire il montaggio di un braccio robotico tedesco sull’esterno del modulo Zvezda. Prima di ciò, gli astronauti hanno dovuto ancora lavorare sul generatore di ossigeno Elektron, hanno continuato a mantenere efficienti i vari sistemi del Complesso, hanno svolto le quotidiane 2 ore e mezza di esercizio fisico, ed hanno svolto degli esperimenti scientifici. Inoltre, gli uomini hanno trovato anche il tempo si tenere dei contatti ham radio con delle scuole, di rilasciare delle interviste ai vari media, e di mandare dei messaggi di augurio alla Terra.
Altri problemi con l’Elektron
Il Comandante dell’ISS nonché Ufficiale Scientifico della NASA Leroy Chiao, e l’Ingegnere del Volo Salizhan Sharipov hanno fatto il loro ingresso nell’Anno Nuovo al suono del brano “Auld Lang Syne”, offerto dal Mission Control di Houston, e ricevendo gli auguri anche dalla sala di controllo del TsUP di Korolev, nei pressi di Mosca.
Nel corso della giornata di Capodanno, ancora una volta si è spento il sistema russo di generazione dell’ossigeno Elektron, situato nel modulo Zvezda, nel Segmento Russo. Inoltre, l’ultimo giorno dell’anno era stato spento anche il setaccio della CO2 Vozdukh, sempre nel modulo Zvezda, e l’equipaggio aveva provveduto all’accensione dello scrubber americano CDRA del Laboratorio Destiny, fino alla riaccensione del sistema russo avvenuta il giorno 3 Gennaio.
Nel corso dei giorni seguenti, Sharipov, con l’aiuto degli esperti russi, ha tentato di spurgare il gas dalle linee dell’Elektron utilizzando sia una pompa manuale che una pompa elettrica. Si è sempre pensato che le bollicine di gas presenti nelle linee dell’apparecchiatura fossero la causa delle interruzioni nel funzionamento dell’Elektron.
Il 6 Gennaio Sharipov ha sostituito l’elettrolita dell’Elektron con quello proveniente da un’unità di ricambio (esattamente la N°7, mentre l’unità Liquid Unit al momento operativa era la BZh-5). Di seguito l’Elektron è stato riattivato, anche se dopo è dovuto passare dalla pompa principale a quella di backup.
Il 7 Gennaio un report della NASA ha informato che l’Elektron “continua a lavorare ad intermittenza”, e a differenti, a volte più alti settaggi energetici del normale. Per compensare queste anomalie, è stato spento il sistema russo Vozdukh ed è stato nuovamente attivato il sistema americano CDRA.
L’8 Gennaio è stata fatta un’altra aggiunta di elettrolita all’unità, che ha ripreso a funzionare normalmente, quindi il 9 Gennaio è stato spento il CDRA e il Vozdukh è stato riacceso.
Il 4 Gennaio, mentre l’Elektron era fuori servizio, sono stati pompati 3.24 Kg di ossigeno nell’atmosfera della Stazione, dai serbatoi della Progress. A questo punto, secondo la NASA, sulla Progress rimanevano circa 15 giorni di scorte di ossigeno, mentre le riserve dell’ISS ammontavano a circa 42 giorni, senza contare le scorte dei grossi serbatoi del modulo americano Quest, che assicuravano una fornitura del prezioso gas di circa 150 giorni.
Per la fine di questa settimana, il dispositivo Elektron è ritornato a funzionare normalmente.
Sempre il 6 Gennaio, Chiao ha lavorato per circa un’ora con il braccio robotico per mantenere la propria abilità con i comandi del Canadarm2. Alla fine, il braccio remoto è stato parcheggiato in modo tale che i suoi sistemi televisivi possano riprendere l’EVA russa.
Infine, sia l’astronauta che il cosmonauta hanno eseguito la prova di vestizione della tuta di volo Sokol, provando anche i sedili anatomici della capsula da rientro (e scialuppa di salvataggio) Soyuz TMA-5.
Il lavoro scientifico continua
Riguardo all’attività scientifica, Sharipov ha indossato per due volte un casco con visori a realtà virtuale, per poi muoversi lungo tutto il Complesso al fine di studiare il suo sistema neurovestibolare, nell’ambito delle ricerche per l’esperimento Neurocog dell’Agenzia Spaziale Europea. Questo nuovo equipaggiamento scientifico è stato portato sull’ISS dalla Progress M-51.
Sharipov, il 4 Gennaio, ha svolto la prima di una serie di esperimenti della durata prevista di tre giorni, per la misura delle reazioni del suo sistema cardiovascolare, in condizioni di microgravità, durante l’utilizzo della cyclette russa e del tappeto rotante TVIS del modulo Zvezda. Per via dei problemi intercorsi con l’Elektron, il secondo ed il terzo giorno di lavoro con l’esperimento sono stati rinviati alla seguente settimana lavorativa.
L’equipaggio ha disimballato un nuovo esperimento studentesco spedito con la Progress M-51. Questo esperimento, chiamato SEM, non è nient’altro che una piccola cartella da scolaro contenente 11 esperimenti che dovrebbero essere lasciati lavorare da soli per il resto della permanenza in orbita dell’Expedition 10, e che poi verranno riportati a terra.
Il 7 Gennaio il duo ha osservato la festività del Natale Ortodosso russo, benché Chiao abbia raccolto dei campioni di aria e Sharipov abbia continuato il suo lavoro con l’Elektron.
Aggiornamenti del software
La settimana lavorativa incominciata il 10 Gennaio ha avuto come momento focale l’aggiornamento del software nei computer di controllo del Segmento Americano, aggiornamento che secondo la NASA “dovrebbe rendere la vita dei controllori di Houston un po’ più facile”.
L’operazione di aggiornamento ha occupato la maggior parte della settimana ed ha riguardato “l’aggiornamento di più di 1.5 milioni di linee di codice nei computers di comando di bordo…per migliorare le loro operazioni, e tramite questi aggiornamenti, diminuire il numero di routines o, Station Program Notes (SPNs), che nel numero di 300, i controllori devono usare.” Ha concluso l’ente spaziale.
Sharipov ha trascorso la maggior parte della giornata del 10 Gennaio lavorando all’aggiornamento dei laptop computers del Segmento Russo, tramite dei CD’s giunti a bordo con la Progress, inoltre ha trascorso diverse ore lavorando con un nuovo cablaggio per il rinnovo del sistema di controllo del modulo Zvezda.
All’inizio della settimana la coppia ha indossato dei piccoli dosimetri audiometrici, per misurare i livelli di rumore di bordo. Un’indagine più estesa sull’ambiente acustico del Complesso (recentemente migliorato grazie all’aggiunta di sistemi di assorbimento delle vibrazioni) è stata rinviata perché non c’erano più batterie nuove a bordo, per l’apparecchio americano Sound Level Meter. Delle nuove batterie verranno spedite in orbita con la prossima Progress alla fine di Febbraio.
Il Comandante dell’ISS inoltre, ha regolarmente caricato le batterie delle tute americane da EVA, nel modulo-airlock Quest.
Chiao ha anche fotografato l’esperimento statunitense BCAT, ha controllato l’esperimento GASMAP, ha pulito i filtri dell’Autonomus Protein Crystal Growth Experiment (PCG-STES) nelle racks del Laboratorio Destiny. La NASA ha dichiarato che questo esperimento stava lavorando ininterrottamente da 775 giorni. Una versione precedente di questo esperimento, svolto sulla stazione Mir, aveva funzionato per meno di 200 giorni.
Riguardo agli esperimenti medici, Chiao e Sharipov hanno analizzato il proprio sistema cardiovascolare, hanno analizzato le proprie urine ed il proprio sangue, ed hanno svolto delle “valutazioni fisiche di routine di metà percorso, dato che essi avevano appena oltrepassato la metà dei loro sei mesi di permanenza sull’ISS” ha comunicato ancora la NASA. Sharipov ha raccolto ed analizzato dei campioni aerei microbici tramite l’esperimento russo Ecosphere.
Spinta orbitale
Sabato 15 Gennaio, alle 15:10:25 GMT, il TsUP ha comandato l’accensione dei motori della Progress M-51 per una durata di 20 minuti e 10 secondi. Questa accensione ha immesso la Stazione in un’orbita leggermente più alta della spinta pianificata di 5.18 m/s, secondo quanto dichiarato appunto dal TsUP.
L’overperformance dei propulsori della capsula-cargo non ha destato comunque preoccupazioni, e la Stazione è stata così portata in un’orbita di 8.9 Km più alta, con i seguenti parametri: assi orbitali: 377.6 x 353.3 Km; periodo: 91.7 minuti; inclinazione: 51.7 gradi. Questa operazione di boost è stata fatta per rifinire l’orbita, in vista del lancio della prossima Progress, previsto per il 28 Febbraio.
I preparativi per l’EVA
La settimana del 17 Gennaio è stata caratterizzata dai preparativi per la prima EVA di Chiao e Sharipov. I due hanno dovuto riconfigurare la camera di decompressione russa Pirs, e predisporre le proprie tute Orlan per l’evento, previsto per il 26 Gennaio.
Il 17 Gennaio Chiao e Sharipov si sono sottoposti vicendevolmente a dei tests audiometrici, ed hanno incominciato il regime di esercizi fisici pre-EVA, comprendenti anche l’utilizzo della cyclette con le mani, per rinforzarne la presa.
Gli altri compiti della giornata hanno riguardato la sostituzione, da parte del cosmonauta russo, di un’unità di microfiltrazione scaduta, del sistema di lavorazione della condensa del modulo Zvezda, e la sostituzione di alcuni elementi del sistema telemetrico russo, il tutto mentre Chiao conduceva un controllo sull’equipaggiamento d’emergenza.
Inoltre, nel modulo Pirs, i due hanno iniziato a rimuovere del materiale ivi stoccato precedentemente, fra le varie EVAs russe.
Tempesta di radiazioni
Il 18 Gennaio, dei comunicati stampa dalla Russia, hanno riferito di una massiccia tempesta elettromagnetica solare che aveva irradiato particelle cariche verso la Terra. Chiao e Sharipov sono stati quindi avvisati di prendere delle speciali precauzioni quando la Stazione volava in prossimità dei poli terrestri. I due dovevano rilevare le letture del monitor per le radiazioni TEPC, e, nel caso i valori avessero superato i limiti consentiti, avrebbero dovuto recarsi nella zona posteriore dello Zvezda, dove esiste una migliore schermatura contro le radiazioni.
A Sharipov è stato comunque chiesto di andare a dormire negli ambienti dello Zvezda, piuttosto che nel suo piccolo cubicolo personale Kayuta, per diminuire il tasso di radiazioni assorbite.
Un’altro evento solare simile è avvenuto il 20 gennaio.
Nel corso dei preparativi per l’EVA, i due spazionauti hanno caricato le batterie delle tute e posizionato le bombole di ossigeno nel modulo Pirs, hanno preso visione dei pannelli di controllo del modulo russo, e raccolto tutti gli attrezzi e gli esperimenti da usare all’esterno del Complesso, mettendoli sul “carrello per gli attrezzi” russo.
Il 20 Gennaio i due hanno attivato e testato le proprie tute da EVA Orlan. Sull’elmetto della nuova tuta Orlan, la N°27, è stato montato il set di luci delle tute EVA americane, per l’illuminazione durante il periodo orbitale notturno. L’altra tuta Orlan, la N° 25, già usata in passato, aveva già queste luci installate sul proprio elmetto.
Il 21 Gennaio, Sharipov e Chiao hanno adempiuto alla richiesta di sottoporsi a degli esercizi specifici per la valutazione della propria situazione cardiovascolare tramite la cyclette statica russa, di seguito hanno svolto dei checks sulla tenuta in pressione delle valvole delle tute Orlan e delle tute stesse, oltre che delle varie interfacce del modulo Pirs. Infine i due spazionauti hanno completato i controlli sui sistemi di comunicazione per l’attività extraveicolare, ed hanno ripassato il piano per l’EVA con i controllori di Mosca.
Nel corso del weekend Chiao e Sharipov hanno continuato le operazioni di ricarica delle batterie delle tute, hanno riempito le riserve di acqua, ed hanno svolto le altre operazioni minori di preparazione dell’EVA, oltre a lavorare con i computers di bordo.
Il TsUP ha svolto una serie di tests sulle comunicazioni con il payload tedesco Rokviss, oggetto principale dell’EVA.
Nel frattempo la NASA ha riferito che durante la notte del 20-21 Gennaio l’Elektron si era di nuovo spento, e che era stato fatto prontamente ripartire dopo l’opportuno spurgo delle bollicine di aria dalle linee del dispositivo.
I tests sui giroscopi
Lo status report settimanale dell’agenzia spaziale americana ha reso noto che nel corso della maggior parte della settimana, i controllori di Houston avevano svolto dei tests remoti sulle vibrazioni e sul flusso di corrente su uno dei quattro giroscopi (Control Moment Gyroscopes, CMGs) da 600 libbre che controllano l’orientamento di volo della Srazione. I CMGs normalmente lavorano a 6600 giri al minuto, ma sono predisposti per lavorare anche ad altre 15 differenti velocità. Il test ha previsto il funzionamento del CMG 2 ad ognuna di queste velocità per quattro ore consecutive.
Infine la nota della NASA ha ricordato che tre dei quattro CMGs di bordo erano funzionanti, benché il controllo attitudinale del Complesso potesse essere mantenuto anche solamente da due giroscopi. Il CMG guastatosi nel 2002 verrà sostituito dalla prossima missione dello Space Shuttle.
L’EVA del 26 Gennaio
Il 24 Gennaio Chiao e Sharipov hanno eseguito una prova di vestizione completa con le proprie tute Orlan, e successivamente hanno incominciato a preparare l’intero Complesso per il volo autonomo, un’operazione che ha occupato anche parte del giorno seguente. Il lavoro ha riguardato il setup di due telecamere nel Lab Destiny e nell’Unity Node, in modo da permettere ai controllori della base di Houston di avere sempre la situazione sott’occhio.
Il 25 Gennaio è stato concesso ai due spazionauti un periodo di riposo, prima dell’evento extraveicolare, visto che il suo svolgimento, fra ultimi preparativi e tutto il resto, durerà almeno 20 ore o più.
Come programmato, l’unità Elektron è stata spenta fino a dopo l’EVA. In effetti è stata riaccesa il 31 Gennaio, non senza problemi.
La dodicesima EVA russa dell’ISS è stata programmata per durare 5 ore e 24 minuti ed ha tre obiettivi principali:
• L’installazione del braccio robotico tedesco dimostrativo Rokviss, su una piattaforma, e di un’antenna di comando sul modulo Zvezda.
• L’ispezione degli ugelli esterni di spurgo dei sistemi Elektron, Vozdukh e del Trace Contaminant Removal System (BMP).
• L’installazione del payload russo BIORISK-MSN sull’esterno del modulo Pirs
Dopo aver sigillato il Segmento Americano della Stazione, ed essersi a loro volta sigillati nel modulo Pirs, Chiao e Sharipov hanno iniziato la lunga procedura di vestizione delle tute da EVA Orlan, che è peraltro durata oltre il previsto, ritardando l’inizio effettivo dell’EVA di 21 minuti.
Nel frattempo, gli ingegneri americani avevano notato che le basse temperature esterne, avevano causato il congelamento del grande disco dell’antenna a banda Ku, posto sul traliccio S1, rendendo impossibili le trasmissioni televisive dell’EVA, a meno che l’antenna non si fosse “scongelata” durante i periodi di giorno orbitale. Ad ogni modo, la copertura televisiva sarebbe stata perlomeno sporadica, ed avrebbe mostrato almeno alcune delle operazioni svolte all’esterno dello Zvezda.
Il portello N°1 del modulo Pirs è stato aperto alle 07:43 GMT e dopo l’installazione di un sostegno attorno al portello stesso, Sharipov e Chiao sono fuoriusciti dalla camera di decompressione, ed hanno iniziato la loro traversata, mano dopo mano, usando i corrimano posti attorno al guscio del modulo Zvezda. Per via della collocazione del luogo di lavoro di questa EVA, non sarà possibile utilizzare il braccio della gru Strela.
Subito i due spazionauti hanno installato un piano di lavoro denominato Universal Work Platform (l’acronimo cirillico è URM-D) ed un’altra base (FP-20) sulla zona predisposta del modulo Zvezda. Su questa piattaforma di sostegno russa sarà possibile installare fino a tre payloads esterni di 150 Kg ciascuno. Il primo di questi è appunto il braccio robotico dimostrativo tedesco Rokviss. Questo braccio, della lunghezza di mezzo metro, è in sostanza un braccio manipolatore a due giunti, provvisto di un sistema d’illuminazione e da un sistema di alimentazione energetica. Esso dovrà testare le capacità dei giunti robotici leggeri di operare nel vuoto dello spazio, per futuri lavori di assemblaggio o di manutenzione-riparazione di satelliti.
I due compagni di volo, quindi, si sono spostati verso la struttura che monta l’esperimento giapponese MPAC&SEEDS. Questo esperimento, esposto dai membri dell’Expedition Three, consisteva in tre separate piastre da esposizione, con sopra montati i relativi campioni. Due di questi vassoi erano stati ritirati dai precedenti equipaggi dell’ISS, lasciandone uno ancora esposto all’ambiente spaziale.
Per accomodare l’antenna per il controllo radio del Rokviss (un’unità TM/TC con relativo braccio) il vassoio dell’esperimento giapponese è stato spostato in un’altra posizione del traliccio di supporto, e l’antenna è stata montata al suo posto. Poi sono stati posati i cablaggi sull’esterno del modulo Zvezda, per connettere l’antenna al Rokviss.
I commentatori della NASA hanno osservato che durante uno dei collegamenti televisivi con i due spacewalkers, si è potuto notare come diverso materiale veniva lasciato nello spazio dai due astronauti. Nella fattispecie Chiao e Sharipov hanno gettato via 16 coperchi in plastica e 4 coperture in acciaio tolti dalla matassa di cavi.
Successivamente Chiao e Sharipov si sono spostati nel sito in cui sono poste le valvole di sfogo dei sistemi Elektron, Vozdukh e BMP (alla quale era attualmente collegato l’Elektron).
“Sharipov ha riferito di aver visto dei residui bianchi e marroni nei pressi delle valvole dell’Elektron e del Vozdukh. Essi avevano la parvenza di una sostanza oleosa che ricopriva l’isolamento delle due valvole”, ha riferito un portavoce della NASA.
Il cosmonauta ha quindi fotografato i residui, che avevano un diametro di circa 15 cm. La valvola dell’Elektron sembrava ricoperta da una patina a nido d’ape, ed il russo ha speculato che secondo lui, quando il fluido veniva spurgato, l’acqua in esso contenuta evaporava velocemente, lasciando le parti solide sul corpo della valvola e sulla sua base.
Ritornando verso l’airlock, gli uomini hanno installato il payload BIORISK-MSN, nei pressi del portello del modulo Pirs. L’esperimento, posto in tre contenitori metallici, studia gli effetti del volo spaziale su alcuni microorganismi, in relazione alle tematiche legate alla sicurezza ecologica ed alla quarantena “planetaria”.
Prima di rientrare, gli uomini hanno dovuto riconnettere due cavi del Rokviss, installati in maniera impropria in precedenza, su diretta richiesta dei tecnici tedeschi che nel frattempo non erano riusciti ad ottenere le corrette letture energetiche del dispositivo. A questo proposito l’agenzia americana ha informato che questo esperimento era controllato dal CUP (Communication Unit for Payloads) tramite il sistema elettronico OBC (Onboard Controller), che fa parte dei sistemi del Modulo di Servizio Zvezda.
Il Rokviss comunica direttamente con la stazione del GOSC (German Space Operations Center) tramite un collegamento indipendente su banda-S.
A tratti, nel corso dell’EVA, i giroscopi dell’ISS sono entrati in “saturazione”, e si sono dovuti attivare i propulsori del modulo Zvezda, per mantenere la Stazione nella corretta attitudine di volo. Questo inconveniente era già accaduto durante le EVAs di Padalka e Fincke dell’Expedition 9.
Chiao e Sharipov hanno riferito di vedere i jets accendersi, benché il commentatore della NASA non stesse riferendo di alcun imminente pericolo per i due spazionauti. Più tardi, un portavoce del TsUP ha riferito che era stato detto ai due astronauti di “godersi lo spettacolo” dei propulsori in funzione (una procedura di routine, risalente alla Stazione Spaziale russa Mir).
Comunque, sia il giornalista James Oberg prima, che un report ufficiale della NASA dopo, hanno diffuso la notizia che “almeno un membro dell’equipaggio è entrato nella zona proibita designata come Keep-Out Zone (KOZ), durante l’attività di rollaggio dei propulsori dello Zvezda, azionati favorire la desaturazione dei giroscopi americani”.
Le procedure di sicurezza sono in fase di modifica da parte entrambe le agenzie spaziali, per prevenire ulteriori future violazioni delle zone proibite (KOZ), durante le attività extraveicolari.
Dopo l’incidente dell’EVA-12 non sono state trovate tracce di contaminanti sulle tute Orlan-M. Le zone proibite (Keep Out Zones) del Modulo di Servizio Zvezda consistono in coni immaginari di 60° (con un angolo centrale di 120°), con l’apice nell’ugello del propulsore di rollìo. Il beccheggio e l’imbardata vengono controllati dai propulsori della Progress.
I due spazionauti hanno chiuso il boccaporto del modulo Pirs alle 13:11 GMT, dopo un’EVA di 5 h e 28 min.
Si è trattata della 57esima EVA in supporto alle attività di assemblaggio/manutenzione dell’ISS, della 32esima effettuata dall’ISS stessa (14 dal modulo Pirs, inclusa quella abortita). Le spacewalks sono state condotte da 39 astronauti della NASA, da 10 cosmonauti russi, da un canadese e da un francese, totalizzando complessivamente 343 ore e 45 minuti di lavoro all’esterno.
La prossima EVA di Chiao e Sharipov è in programma per il 25 Marzo. Nel corso di essa, gli astronauti dovranno installare le parti finali necessarie all’arrivo dell’Automated Transfer Vehicle europeo (ATV), il cargo automatico che dovrebbe fare il suo esordio alla fine di quest’anno, o nel 2006.
Dopo aver completato la loro prima EVA della missione, Chiao e Sharipov hanno trascorso il resto della settimana riconfigurando la Stazione per la normale operatività. Il 31 Gennaio i due hanno dovuto indossare le tute Sokol per una lunga sessione di training di discesa a bordo della capsula di rientro Soyuz TMA-5.