Libera traduzione e adattamento dell’articolo “Orbital operations” di Neville Kidger, pubblicato sul numero del mese Giugno 2005 Vol. 47 della rivista “Spaceflight” della BIS.
L’arrivo della Progress M-52
Dopo due giorni di volo tranquillo, il cargo non abitato Progress M-52 si è agganciato al boccaporto posteriore del modulo Zvezda della Stazione Spaziale Internazionale, alle 20:10:08 del 2 Marzo 2005 portando con sé gli attesi rifornimenti per l’equipaggio dell’Expedition 10 composto da Leroy Chiao e Salizhan Sharipov.
Mentre la Progress era in fase di avvicinamento, Sharipov era ai controlli del sistema russo di docking manuale TORU nello Zvezda, pronto ad intervenire nel caso di malfunzionamenti nel sistema automatico di docking della capsula.
L’aggancio è avvenuto con cinque minuti di anticipo rispetto al previsto, mentre i due velivoli stavano per entrare nella notte orbitale. Pertanto questo è stato il primo docking di una Progress ad avvenire al di fuori del raggio di azione delle stazioni di terra russe, con la telemetria e le immagini televisive ripetute dai sistemi radio statunitensi.
Il carico di 2,4 tonnellate trasportato dalla Progress includeva "160 giorni di scorte di cibo, di pezzi di ricambio e di equipaggiamenti per il sistema di controllo ambientale e la toilet russi, oltre a delle telecamere e a dei teleobiettivi che verranno usati per fotografare le piastrelle del sistema di protezione termica dello Space Shuttle Discovery, e un nuovo scambiatore di calore per l’airlock Quest che permetterà il suo riutilizzo per le EVA americane.
Uno dei primi articoli scaricati è stato un contenitore con all’interno 50 lumache. Ciò si è reso necessario lo stesso giorno dell’aggancio della Progress, per assicurare la sopravvivenza degli animali alle basse temperature sopportate fin lì nei due giorni di viaggio verso l’ISS. Le lumache sono state poste nell’incubatrice ULITKA.
Problemi con l’Elektron
A bordo della Progress vi erano anche 42 nuove cartucce per la generazione di ossigeno e dei pezzi di ricambio per il generatore russo di ossigeno Elektron.
Dopo cinque tentativi, l’Elektron era stato fatto ripartire il 2 Marzo, ed era stato fatto subito lavorare a regime massimo al fine di riportare la pressione parziale dell’ossigeno ai normali valori. Il 4 Marzo, Sharipov, indossando dei guanti e degli occhiali protettivi Sharipov ha rabboccato la Liquids Unit (BZh-7) dell’Elektron con un elettrolita (potassio idrossido), giunto sulla Stazione con la Progress M-52.
Il giorno seguente Sharipov ha condotto un’estenuante lavoro di spurgo delle bollicine di aria dalle linee dell’apparecchiatura, per tentare il recupero della stessa.
In Preparazione al lavoro con la Progress, Chiao e Sharipov hanno spostato il proprio periodo di sonno ponendo la propria sveglia alle 11:30 GMT. I due, per il resto della settimana sono ritornati al normale ciclo di veglia 06:00 - 21:30 GMT.
L’equipaggio ha anche tenuto dei contatti ham radio con gli studenti delle scuole superiori di Levelland, Texas. La stazione ham radio è situata nel modulo Zvezda e viene usata circa una volta alla settimana per dei contatti radio con gli studenti.
Il 5 Marzo, durante il suo periodo di riposo, Sharipov ha lavorato con l’esperimento medico russo Pulse, e ha raccolto i dati sulle radiazioni dall’esperimento esterno Matroska dell’ESA. Chiao ha scattato altre foto dell’esperimento BCAT-3.
Ulteriore scarico della Progress
La settimana del 7 di Marzo ha visto Chiao e Sharipov continuare le operazioni di scarico della Progress e, il 10 e l’11 Marzo essi hanno preparato l’airlock Quest per la sostituzione del componente difettoso che aveva causato la momentanea sospensione delle EVAs dalla camera di decompressione americana per un periodo di quasi due anni.
Come al solito, le attività di scarico del cargo sono state accompagnate dalla registrazione dei vari articoli nell’Inventory Management System, il sistema computerizzato a codice a barre che mantiene la traccia del materiale sulla Stazione.
L’11 Marzo, l’equipaggio ha rimosso il pacchetto dell’elettronica usato dal sistema di rendezvous automatico Kurs , predisponendolo per il suo ritorno sulla Terra dove verrà riutilizzato.
La coppia di astronauti ha anche svolto dei compiti di ispezione e di manutenzione di routine, incluso il posizionamento strategico di dispositivi per la misurazione acustica per la mappatura dei livelli di rumore del Complesso Orbitale, un lavoro svolto tipicamente un paio di volte nel corso dei sei mesi di permanenza di un equipaggio nello spazio. Inoltre, gli uomini hanno indossato per 24 ore dei dosimetri personali sulla propria maglietta.
L’8 Marzo, Chiao e Sharipov hanno trascorso la maggior parte della giornata eseguendo analisi dell’aria della Stazione, e prendendo dei campioni con speciali bottiglie e tubi adsorbenti.
In vista della prossima EVA russa dell’equipaggio, prevista per il 28 Marzo, il comandante ha manovrato il braccio robotico Canadarm2 in una posizione per facilitare le riprese televisive del sito di lavoro, eseguendone anche una ricognizione.
Durante questa giornata, avvicendandosi a turno nel ruolo di paziente e dottore, i compagni di viaggio hanno utilizzato l’esperimento Advanced Diagnostic in Ultrasound in Microgravity. Questo esperimento studia l’utilizzo dell’osservazione remota ad ultrasuoni nello spazio per permettere ai dottori a terra di effettuare diagnosi mediche.
Dal canto suo, Sharipov ha settato l’esperimento Bradoz per la raccolta di misurazioni sulle radiazioni, inoltre ha lavorato con un altro esperimento (chiamato Bioekologia) ideato per studiare i limiti ad alta efficienza di alcuni tipi di microrganismi usati per la produzione di composti per la biodegradazione del petrolio.
Il dispositivo laser
L’11 Marzo Sharipov ha installato in riflettore e una telecamera per l’esperimento European Specular Point-like Quick Reference (SPQR), sul finestrino numero 3 dello Zvezda.
L’esperimento, che non prevede alcuna attenzione da parte del personale dell’ISS, se non quella di stare lontano dal finestrino durante lo svolgimento del medesimo, vedrà l’invio di un raggio laser dalla Terra che verrà riflesso dal riflettore cubiforme posto sul finestrino, verso un sistema ottico installato a terra, e che utilizza delle speciali ottiche e degli speciali sistemi di elaborazione delle immagini.
Ancora una volta la NASA ha dovuto riferire del cattivo funzionamento del dispositivo russo per la generazione dell’ossigeno Elektron nel corso di questa settimana. Sharipov ha trascorso diverse ore al capezzale di questa tormentata apparecchiatura il 12 Marzo. Purtroppo, tutti gli sforzi per tentare di rimuovere le bollicine dalle linee dell’apparecchiatura non hanno migliorato la situazione, pertanto essa è stata spenta per i raggiunti limiti di pressione interna, dovuti probabilmente a delle ostruzioni nelle linee di spurgo dell’ossigeno o dell’idrogeno. Gli ingegneri russi hanno incominciato a valutare il problema.
La riparazione del modulo Quest
Gli eventi principali della settimana lavorativa incominciata il 14 Marzo, sono stati la sostituzione dello scambiatore di calore guasto della camera di decompressione americana Quest, e l’inizio dei preparativi per l’EVA che si originerà dal modulo russo Pirs.
La rimozione e la sostituzione dello scambiatore di calore corroso (HX) della EVA Service & Performance Checkout Unit (SPCU) posta nel Joint Airlock Quest, con la nuova unità spedita a bordo della Progress M-52, in realtà era incominciata la settimana precedente con il setup dell’equipaggiamento video per il monitoraggio dei lavori, la stampa delle procedure relative, il training, la familiarizzazione con il nuovo equipaggiamento, i colloqui con gli specialisti di terra e il setup dell’FSS (Fluid Servicer System) all’interno del Quest per il lavoro TCS.
La NASA ha detto che i tests svolti a terra avevano dimostrato che all’interno dello scambiatore di calore attualmente installato (trattato singolarmente con un processo termico chiamatoBNi-3), era passibile di rottura entro 4 anni dal lancio dell’airlock, avvenuto nel Giugno del 2001, forse anche prima. Una rottura in questo sistema rappresenterebbe un pericolo catastrofico, perché potrebbe portare ad una sovra-pressurizzazione del circuito di refrigerazione delle tute EMU, causando l’ingresso del fluido refrigerante nella tuta mentre l’SCU (Service and Cooling Umbilical) è connesso ad una EMU (le linee dell’ITCS sono ad una pressione nominale di circa 85 psi, mentre le linee delle EMU sono al massimo ad una pressione di 25 psi). Il nuovo scambiatore, lanciato con la Progress M-52 e trattato doppiamente con il processo BNi-3, avrà un tempo di vita orbitale considerevolmente maggiore.
Il 14 Marzo, Chiao, lavorando “meticolosamente con bulloni e attrezzi vari”, ha cambiato lo scambiatore di calore guasto con quello nuovo, e quindi ha svolto i relativi tests sulle perdite. L’ente spaziale americano ha sottolineato il fatto che la riuscita di questa riparazione, ha segnato il primo fondamentale passo per il ripristino della possibilità di utilizzare il modulo Quest come base per l’avvio delle spacewalks con l’utilizzo delle tute americane. Come detto in precedenza, questo scambiatore di calore fornisce il raffreddamento necessario alle tute, mentre esse sono connesse alla camera di decompressione.
Chiao è stato talmente bravo da terminare il proprio lavoro in anticipo, utilizzando il tempo avanzato per eseguire altri lavoretti in varie zone della Stazione, come la sostituzione di un hard drive in un laptop computer.
Sharipov ha iniziato i preparativi con il Compartimento di Docking Russo Pirs, che funge anche da camera di decompressione, per la seconda e ultima attività extraveicolare della missione dell’Expedition Ten. Chiao ha aiutato il cosmonauta raccogliendo delle attrezzature americane, come delle luci per gli elmetti, ed una cassetta per gli attrezzi, che verranno utilizzate congiuntamente all’equipaggiamento russo. Infine, essi hanno raccolto delle antenne ed i relativi cablaggi che dovranno essere installati durante l’EVA.
Al lavoro sull’Elektron
Il 16 Marzo, dopo due tentativi falliti, Sharipov ha fatto ripartire il generatore di ossigeno Elektron, dopo alcuni controlli e la sostituzione del serbatoio dell’azoto, con quello portato dalla Progress. Il 17 Marzo, ancora una volta, l’apparecchiatura si è fermata a causa delle solite bollicine di aria, ma è stata subito fatta ripartire prima di venire spenta la sera di questo giorno. La sua riaccensione tentata il 18 Marzo è fallita, costringendo il TsUP a rinviare qualsiasi tentativo di riparazione a dopo l’EVA.
Ancora un guasto ai giroscopi
Il 16 Marzo, la NASA ha comunicato la perdita di potenza del Control Moment Gyroscope N°2 (CMG-2), a causa del guasto di un interruttore, chiamato Remote Power Controller. Si sono avuti diversi tentativi di resettare l’interrutore, ma tutti sono andati a vuoto, e il risultato è stato che l’orientamento della Stazione, ora, veniva mantenuto dai due giroscopi rimasti operativi.
Il Power Controller guastatosi è stato quello sostituito lo scorso anno dall’equipaggio dell’Expedition 9 composto da Gennadi Padalka e Michael Fincke. Tutti i CMGs sono allocati nel traliccio Z1.
Più tardi l’agenzia ha comunicato che l’energia al giroscopio sarebbe stata ristabilita nel coso di una delle EVAs programmate durante la missione del Return To Flight, STS-114, dello Shuttle Discovery, che si terrà nel prossimo mese di Maggio.
“Si prevede che il lavoro debba durare non più di cinque minuti, nel corso della prima delle tre spacewalks previste mentre lo Shuttle Discovery è agganciato alla Stazione. Lo spacewalker dell’STS-114, Steve Robinson riconfigurerà i cavi di alimentazione in modo da bypassare l’interruttore guasto e facendo così ripartire il Control Moment Gyroscope.” Ha affermato la NASA.
Robinson, ed il suo compagno di EVA Soichi Noguchi, nel corso delle loro attività extraveicolari, avranno inoltre il compito di riparare il giroscopio guastatosi nel Giugno del 2002, in modo tale da riconsegnare all’ISS tutti e quattro i suoi giroscopi funzionanti.
“Attualmente l’orientamento della Stazione è mantenuto senza difficoltà solamente dai due giroscopi funzionanti, ma saranno necessari anche gli altri giroscopi quando proseguirà il suo assemblaggio e verranno aggiunti altri moduli aumentandone di conseguenza la massa.”
I preparativi per l’EVA
Prepararsi al meglio per l’imminente EVA è stato l’obiettivo principale della settimana lavorativa iniziata il 21 Marzo, che è incominciata con una revisione formale delle procedure relative alle varie attività. I due spazionauti hanno raccolto le varie attrezzature che dovranno utilizzare all’esterno montandole su un carrello per gli attrezzi russo.
Il 21 Marzo Chiao e Sharipov si sono esercitati con la cyclette, mentre i medici a terra hanno monitorato le loro condizioni di salute. Al termine di questi controlli, i responsabili medici hanno dichiarato i due astronauti idonei per l’attività extraveicolare.
Nel corso dei giorni seguenti i due hanno montato l’equipaggiamento all’interno del modulo Pirs e hanno preparato le tute Orlan. Nel corso del 24 Marzo essi hanno svolto una prova di vestizione completa all’interno dell’airlock russo. Un giornalista della Novosti presso il TsUP, ha riferito che le procedure di vestizione sono durate 45 minuti con ulteriori 25 minuti richiesti per l’esecuzione dei relativi tests sulle tenute di pressione e sui vari sistemi.
Nel corso della settimana, i controllori hanno comandato la ripressurizzazione della Stazione con l’ossigeno proveniente dai serbatoi della Progress M-52 visto che i responsabili di missione avevano deciso di mantenere spento il generatore di ossigeno Elektron fino a dopo l’EVA.
Re-boost
Alle 10:00 GMT del 25 Marzo il TsUP ha comandato un’accensione di 414 secondi dei motori della Progress M-52 per innalzare la quota di volo del Complesso di 2,92 Km, rifinendo inoltre l’angolo orbitale in vista del lancio della Soyuz TMA-6 con i due membri dell’Expedition 11, Sergei Krikalev e John Phillips e con l’astronauta italiano dell’ESA Roberto Vittori, previsto per il 15 Aprile.
A seguito della manovra, il TsUP ha dichiarato che il Complesso era in un’orbita di 372 x 357 Km, con un periodo di 91,64 Km, ed un inclinazione di 51,67 gradi.
Nelle prime ore del 25 Marzo la NASA ha comunicato che un pannello del circuito di controllo termico del modulo Zvezda si era guastato, e che era stato attivato il suo sistema di backup per la fornitura del necessario raffreddamento. Vi sono due pompe di circolazione associate con ciascun pannello. Entrambi i pannelli delle pompe sono necessari per fornire un’adeguata capacità di backup per la spacewalk.
Sabato 26 Marzo l’ente americano ha detto che Sharipov e Chiao avevano sostituito il pannello della pompa #1 (4SPN1), del circuito interno di raffreddamento 2 (KOV-2), del Service Module. Il pannello si era guastato nelle prime ore del 25 Marzo causando l’attivazione del pannello #2. Anziché isolare la pompa guasta, è stato sostituito l’intero pannello 4SPN1, per scongiurare qualsiasi altra influenza sul funzionamento del circuito termico durante lo svolgimento dell’EVA-13.
Ognuno dei due circuiti interni KOV ha due pannelli 4SPN con due pompe ciascuno, e che operano in serie. Al momento non è ancora chiaro se si siano guastate entrambe le pompe del 4SPN1, oppure se se ne sia guastata solamente una. Fino all’installazione di un nuovo modello da parte di Gennady Padalka il 16/07/04, non era mai stato possibile sostituire una sola pompa delle due di un pannello, poiché le pompe erano saldate ad esso.
L’EVA del 28 Marzo
Nel corso della loro EVA della durata prevista di 5 ore e 40 minuti, la seconda ed ultima spacewalk della loro missione, Chiao e Sharipov avrebbero dovuto indossare le proprie tute Orlan (n°25 e n°27), e sarebbero dovuti uscire nello spazio tramite la camera di decompressione Pirs per terminare l’allestimento del modulo Zvezda in preparazione all’arrivo del primo cargo automatico ATV dell’ESA, previsto per la metà del 2006. Inoltre, Sharipov avrebbe dovuto lanciare manualmente in piccolo satellite su un’orbita indipendente.
Il portello del Pirs è stato aperto alle 06:25 GMT del 28 Marzo. Velocemente i due spazionauti hanno predisposto le proprie attrezzature e i cablaggi di sicurezza. Sharipov ha attivato il Nanosatellite russo per il suo successivo “lancio”.
La NASA ha informato che con nessuno al suo interno, tutti i sistemi della Stazione erano stati spenti o messi in modalità autonoma per tutta la durata della spacewalk. Inoltre erano stati chiusi anche i portelli fra il segmento russo e quello americano, nell’eventualità in cui l’equipaggio non fosse più stato in grado di rientrare nell’Avamposto Orbitale.
Muovendosi lungo la superficie del modulo Zvezda, Chiao e Sharipov hanno installato tre antenne per le comunicazioni “space-to-space” (chiamate WAL-4, 5 e 6), sulla sezione conica anteriore dello Zvezda. Le antenne a basso guadagno su banda-S sono parte del Proximity Communication Equipment (PCE) che verrà usato durante le interazioni fra l’ATV e il Modulo di Servizio nel corso delle operazioni di rendezvous e docking. Le prime tre antenne sono state installate in coda allo Zvezda nel corso dell’Expedition Nine.
Di ritorno alla scaletta attaccata al modulo Pirs, Sharipov, alle 08:30 GMT, ha “lanciato” il Nanosatellite russo della lunghezza di 30 cm, e del peso di 5 Kg in un’orbita retrograda lontano dall’ISS (il satellite viene chiamato dai russi anche Nanosputnik, TNS-0 o TEKh-42).
Questo nanosatellite, alimentato da 10 batterie al cloruro di tionile, contiene una trasmittente. Mentre orbita attorno alla Terra, fornirà dati interessanti per lo sviluppo delle tecniche di controllo dei piccoli satelliti, delle tecniche di monitoraggio e nello sviluppo di nuovi sistemi di sensori per il controllo attitudinale.
Il TsUP ha informato l’equipaggio che le stazioni di terra avevano ricevuto un buon segnale dal nanosatellite, circa due ore dopo il suo lancio. Si stima che esso possa restare in orbita per circa 100 giorni.
Chiao e Sharipov, quindi, si sono spostati verso la coda del modulo Zvezda dove hanno installato un ricevitore del Global Positioning System. Anche questo ricevitore fa parte dell’hardware di supporto alle comunicazioni dell’ATV, e fornirà i dati sull’approccio del veicolo e la sua posizione relativa alla Stazione nel corso delle operazioni di rendezvous.
I due spazionauti, per conto dei tecnici russi, hanno anche fotografato la locazione di un’antenna usata per le comunicazioni con il Service Module, per confermarne il corretto posizionamento.
Chiao, di seguito, ha tentato di fotografare un riflettore laser precedentemente installato, che verrà usato anch’esso durante le operazioni di prossimità dell’ATV, ma un guasto alla sua fotocamera, peraltro l’unico problema insorto durante l’EVA, ha impedito il completamento di questo compito.
Nel corso del tragitto di ritorno al Pirs, i due hanno continuato ad assicurare i cablaggi dello Zvezda.
Sono state utilizzate delle pezze per pulire le tute Orlan da residui vari, e queste pezze sono state lasciate dagli uomini nello spazio, abbandonate alle loro orbite.
Nel frattempo la NASA ha reso noto che nonostante la recente perdita di uno dei tre Control Moment Gyroscopes per il gusto all’interruttore principale, i rimanenti due giroscopi avevano mantenuto l’assetto della Stazione senza particolari problemi, evitando l’utilizzo del sistema di controllo attitudinale russo a razzo, fino a poco prima del termine dell’EVA. La Stazione è andata così alla deriva per circa venti minuti fino a quando cioè Chiao e Sharipov non hanno raggiunto una distanza di sicurezza dai propulsori dello Zvezda, che sono stati subito dopo riattivati ripristinando la corretta attitudine di volo del Complesso Orbitale.
Il portello del modulo Pirs è stato chiuso alle 10:55 GMT determinando così la durata dell’EVA in 4 ore e 30 minuti.
Più tardi l’ente spaziale americano ha reso noto che gli ingegneri stavano indagando su una vibrazione osservata nel Control Moment Gyroscope 3, o CMG 3, poco dopo la spacewalk. Pertanto l’ISS è stata posta in un’attitudine tale da non tenere sotto stress il giroscopio in questione, ed il 31 Marzo la NASA ha dichiarato che i CMGs avevano spostato l’ISS “lentamente in una differente attitudine”. La manovra, che ha spostato la Stazione con una velocità di solamente 0,0001 gradi al secondo, è durata circa 31 ore.
Nel corso degli ultimi giorni del mese, i due hanno anche iniziato ad imballare il materiale da rispedire a terra con lo Space Shuttle, ed hanno controllato i sistemi di ripresa televisiva che i colleghi dell’Expedition 11 avrebbero utilizzato per fotografare lo scudo termico della Discovery.
Chiao ha tentato di risolvere senza successo il guasto di una fotocamera, che leggeva la propria memory card ad intermittenza, e che dava degli errori nella fase di download. La NASA ha detto che sulla Stazione erano disponibili per quel compito altre fotocamere.