Ares I-X è il primo lancio test per il nuovo lanciatore manned Ares I, gli obiettivi della missione sono la valutazione delle dinamiche di volo della prima parte del lancio, la controllabilità, la separazione fra primo e secondo stadio e il recupero del primo stadio.
Il vettore è formato da un SRB a 4 segmenti più un quinto simulato, un upper stage, un LAS e un boilerplate tutti simulati. Il lancio è per ora ufficialmente ancora confermato per Aprile 2009 ma è da alcuni mesi che sembra ormai certo un ritardo di 6 settimane a causa del calendario rivisto del programma Shuttle.
Per Novembre è programmato l’invio al KSC del boilerplate di Orion e il simulacro del LAS da montare su di esso con il termine dei lavori di costruzione principale per fine Agosto.
I lavori proseguono anche per la costruzione della “gonna” intorno all’ugello dell’SRB con l’installazione del RoCS (Roll Control System), la costruzione a terra della torre parafulmine che verrà montata in cima alla FSS (Fixed Service Structure) della rampa 39B e le modifiche al VAB per poter accogliere Ares I-X che inizieranno ad Ottobre.
Questa settimana si è svolta la System Critical Design Review (CDR) Phase II per questa missione, che ha completato il lavoro della “Phase I” svoltasi a marzo e che aveva focalizzato l’attenzione su alcune criticità da valutare: il sistema di guida, navigazione e controllo, la progettazione del modulo con l’avionica del primo stadio, le sollecitazioni vibro-acustiche, i carichi accoppiati, lo stato delle qualifiche e la valutazione dei pericoli.
La presentazione di introduzione alla seconda parte della CDR si è aperta con la chiusura dei vecchi interrogativi e con l’elenco delle principali questioni aperte attualmente, le quali sono una “rossa”, una “arancione” e cinque “gialle”.
La “rossa” ovvero la più importante è come preventivabile il problema delle oscillazioni nella spinta, problema scoperto negli ultimi mesi per il nuovo vettore e per il quale si stanno studiando diverse possibili soluzioni in grado di alleviare il rischio.
In particolare su questo lancio-test, non essendoci ovviamente equipaggio le preoccupazioni toccano la resistenza alle sollecitazioni dell’hardware installato.
In particolare alcuni studi in galleria del vento hanno rilevato l’aggravarsi del problema con le sollecitazioni aerodinamiche in grado di portare i valori al di fuori del limite massimo in alcune fasi del volo.
Anche se non specificato è possibile che come prassi consueta si siano utilizzati per questi calcoli i parametri portati dal “worst case”, ovvero tutti dimensionati nell’ipotesi peggiore e solo in un secondo momento, con l’approfondirsi degli studi questi vengano rivisti al ribasso riportando gli eventuali valori all’interno del range previsto.
In particolare da questi studi è emerso che la fase più critica per questa missione è verso il termine dell’accensione con sollecitazioni che potrebbero essere troppo alte aggravate da vari fattori aerodinamici. La risoluzione del problema potrebbe arrivare dall’irrobustimento dei sistemi di fissaggio per l’hardware di bordo. In particolare il problema sorgerebbe a circa 120sec dall’accensione, ovvero 6 secondi prima dello spegnimento con l’aumento delle vibrazioni sia longitudinali che trasversali.
Il problema sorgerebbe inoltre sul Flight Termination System (FTS) che potrebbe dover subire sollecitazioni superiori rispetto alle attuali approvate dai 110sec.
Un altra possibile fonte di rischio in fase di valutazione è un eventuale rientro “rovescio” (con la parte superiore in basso) del primo stadio, cosa che impedirebbe ai paracaduti di aprirsi regolarmente portando lo stadio alla distruzione con l’impatto in mare. Benchè anche nelle simulazioni l’ipotesi è riscontrata in pochissimi casi (fra il 2 e il 9% di possibilità) è in fase di valutazione come problema di gravità “gialla” da portare ad una soglia di rischio considerata di sicurezza.
Gli altri interrogativi in fase di analisi riguardano la stabilizzazione del vettore durante il rollout, la trasmissione telemetrica con l’ipotesi di rivedere il sistema di ricezione a terra, l’interfaccia del RoCS, il problema del calendario di preparazione e l’uso di hardware testato precedentemente in condizioni diverse di ambiente e configurazione.
In particolare l’avionica è nella maggior parte prelevata da precedenti programmi e il software che è quello utilizzato sugli Atlas controllerà hardware mutuato dallo shuttle e dai missili Peacekeeper.
Il materiale invece creato apposta per la missione, come il sistema di razzi di rallentamento e separazione del primo stadio e il RoCS dovranno avere un accettazione formale del rischio in quanto le sollecitazioni supereranno quelle di certificazione, mentre il Redundant Rate Gyro Unit anteriore potrebbe non superare i test di qualificazione e si dovrà prevedere una nuova versione degli algoritmi di controllo che possano fare a meno di questo componente.
Tutte le componenti dovranno essere approvate dalla DCR/Hardware Acceptance Reviews entro il prossimo aprile prima del lancio anche utilizzando , come ultime ipotesi, deroghe o modifiche ai requisiti.
Quanto sarà attendibile questo lancio come test per le oscillazioni di spinta?
Quando il quinto segmento sarà “live” non potrebbe cambiare, anche di molto, il comportamento?
Non credo servirà molto per misurare realmente le oscillazioni quanto per raccogliere dati per relazionare le oscillazioni di un SRB a quattro segmenti a terra con le vibrazioni reali provocate in un vettore di quel tipo in volo e di conseguenze riuscire ad avere previsioni più precise rifacendo la relazione fra oscillazioni di un 5 segmenti (ottenute con test a terra) e effetti sul lanciatore reale in volo.
E’ quello che mi chiedo anche io da quando parliamo del volo I-X… ha senso testare un vettore che è, al 90%, un mockup? 
Non è che questo volo abbia sopratutto lo scopo di “mostrare” che la NASA sta lavorando di gran lena al progetto Constellation? La mia non è una provocazione (giuro Albyz!) ma soltanto una ipotesi che mi gira per la testa quando si parla di: primo stadio a 4 segmenti (identico quindi a quello di uno shuttle) con il quinto simulato, secondo stadio simulato, Orion simulato e LAS simulato… 
Non avrebbe avuto più senso effettuare un lancio, magari sei mesi dopo, ma con almeno il primo stadio a 5 segmenti? Perchè magari che c’è il rischio di valutare dei dati di questo volo che potrebbero poi essere completamente smentiti nel successivo (se non erro I-Y).
No, questo non lo credo. Per testare le dinamiche di volo i mock-up vanno più che bene (anche la famiglia Saturn seguì più o meno la stessa strada).
Il mio dubbio era, ed è, sulla dinamica di combustione (si dice così?) di un SRB a 4-segmenti rispetto ad uno a 5.
Ma di nuovo, non avranno certo preso sottogamba un problema del genere, ed il metodo di “confronto” suggerito da Albyz è probabilmente quello giusto.
Certo, fino al collaudo live di un 5-segmenti, non potranno avere la certezza al 100% dei risultati.
Io quoto Maxi.
Non capisco l’utilità di un lancio frettoloso fatto con un simulacro, quando i problemi pare provengano da potenziali oscillazioni derivanti da un SRB a 5 segmenti.
Si lancia un vettore con un singolo primo stadio funzionante e pure zoppo.
Ho l’impressione che si cerchi di dimostrare qualcosa che in realtà sfugge alla (mia) comprensione.
Il mio scetticismo sul programma Constellation è ormai risaputo, ma trovo inutile un test di questo tipo, quando i parametri in gioco potrebbero cambiare utilizzando il primo stadio reale.
Anche solo il quinto segmento posticcio può falsare sia la fase di salita (dato che non si consuma e non spinge) che quella di discesa (non essendosi consumato pesa in modo anomalo).
Ed anche i dati che possono arrivare dal resto del vettore non possono essere così utili, soprattutto perché il secondo stadio non farà neanche un’accensione di prova.
E dall’Ares I-X all’I-Y passano oltre 4 anni…
Posso chiedere che senso può avere?
Non sarebbe servito di più lanciare un primo test nel 2010 che simulasse meglio le varie componenti e dopo un paio d’anni di correzioni lanciare un secondo test?
Fuori dei denti: ho l’impressione che vogliano dimostrare che quella configurazione non può funzionare e quindi modificare radicalmente il progetto.
So di non avere le competenze necessarie, ma a volte il mio cervello tenta di trovare delle risposte a situazioni apparentemente inspiegabili… sappiate che non voglio provocare nessuno, ma solo capire…
Beh va ricordato che Ares I-X è nato ed è stato definito molto prima dell’insorgere del problema delle oscillazioni nella spinta. Detto questo gli obiettivi del test sono soprattutto altri rispetto al problema delle oscillazioni e su questo fronte il volo servirà per l’acquisizione di ulteriori dati e non per verificare la risoluzione del problema che avverrà probabilmente definitivamente solo dopo Ares I-Y. Gli obiettivi del test sono altri e precedentemente definiti, ovvero lo studio delle dinamiche di volo e di controllo di tutta la prima parte del volo (che è anche quella più complessa essendo in atmosfera) per un mezzo che come configurazione è radicalmente nuovo.
La distanza fra primo e secondo lancio credo possa essere ben spiegata dalla necessità di riconfigurare tutte le infrastrutture di terra, Ares I-X verrà lanciato in pratica utilizzando gran parte dell’hw ora utilizzato per lo shuttle, Ares I-Y invece avrà già buona parte delle infrastrutture dedicate al Constellation essendo terminati i voli della navetta. In mezzo ci sta la riconversione, per cui credo che il calendario di lancio sia dettato anche dalle esigenze infrastrutturali. O aspettare la completa riconversione anche per Ares I-X ma a quel punto fino ad allora non si sarebbero potuti raccogliere dati reali su cui lavorare continuando ad utilizzare modelli che non sempre rispecchiano poi la realtà, oppure come si è fatto, lanciare subito quello che c’è di pronto per cominciare a raccogliere dati, nel frattempo si effettua il grosso della riconversione e costruzione a terra e dai dati raccolti si fa eventualmente in tempo ad effettuare tutte le modifiche per i problemi sorti con il primo lancio e in tempo per il secondo test, non dovendo poi avere due lanci molto vicini con l’impossibilità di effettuare modifiche in tempi brevi nel caso sorgano problemi.
Non dimentichiamoci che anche con il programma Apollo si è andati per piccoli passi, addirittura con la costruzione di un lanciatore quasi completamente differente, Saturn-I, da quello che era poi l’obiettivo finale, ovvero il Saturn V utilizzandolo per la raccolta dati e di test dei sistemi in vista del lanciatore che si sarebbe utilizzato realmente per l’obiettivo finale…
Concordo con Albyz, anche se io sarei stato più propenso, a monte, a eseguire i test con la dinamica completa a livello di combustione. Sappiamo tutti che vengono usati tranquillamente boilerplates e mock-up, masse dummy etc nei test, ma qui si parla di combustione, frequenze, vibrazioni, instabilità di combustione da verificare… Io avrei avvicinato i due test, magari tenendoli separati di 2 anni, ma avrei preferito un test già con booster a 5 segmenti. Detto questo, non è assolutamente vero che il test sia inutile, ma con una combustione completa sarebbe stato maggiormente rappresentativo…
Il nocciolo della questione, secondo me, è proprio quello che mi conferma AJ.
Nessun lancio è inutile, è ovvio, ma se si riuscisse ad avere più informazioni, penso che sarebbe più interessante.
Di SRB a 4 segmenti ne sono già stati lanciati oltre 200, anche se non singolarmente, quindi un po’ di informazioni dovrebbero esistere…
I 5 segmenti non hanno mai volato, e non voleranno fino al 2013!
Si infatti, ma intanto si riescono a raccogliere dati sulle dinamiche di volo, un 5 segmenti si può testare anche a terra quello che ora interessa maggiormente è la nuova configurazione di lancio, il problema delle TO è sorto solo di recente quando il programma di test era stato stilato, e credo che un rinvio di questo primo test, anche se implementato diversamente, per le questioni di gestione del programma dette sopra avrebbe portato un ulteriore importante ritardo nei successivi lanci soprattutto in caso di anomalie nel primo test.