segnalo un mio articolo ospitato dal blog di Paolo Attivissimo sul sistema di funzionamento del controllo di assetto della ISS. Ho letto diverse opinioni sulla questione del reboost che davano poca rilevanza al problema della saturazione dei giroscopi e del controllo dell’assetto. E anche alcuni articoli che confondevano il funzionamento di reaction wheels e giroscopi. Ho pensato di scrivere quindi un pezzo in italiano che descrivesse quali sono le tecniche usate per ruotarla e i vari problemi che queste sollevano.
Se volete commentare o correggere, siete benvenuti. Spero di non avere preso troppi granchi!
Non e il mio primo articolo di argomento “spazio” su quel blog.
Grande Giove! L’ho letto ieri pomeriggio…e volevo proprio fare una domanda…secondo te…utilizzando due capsule attraccate a nodi posti su assi ortogonali (ad es. una CargoDragon su PMA3 e una CrewDragon su PMA2)…c’è modo di “compensare” anche senza il supporto attivo dei moduli russi?so che siamo quasi al “Lego Spaziale” così, però era giusto per avere idea
Uno degli inconvenienti nell’effettuare un reboost con una simile configurazione risiede nel punto in cui sono attraccate le navette. I prodotti della combustione (fuliggine e gas caldi) potrebbero investire le strutture esterne della Stazione che si trovano nelle vicinanze (vedi immagine ), causando danni sia alla trave a traliccio, ai pannelli fotovoltaici o alle apparecchiature esterne. Il segmento russo non ha questi problemi, essendo sostanzialmente sgombro da ostacoli.
Ok, è vero che gli Space Shuttle in passato hanno modificato per 53 volte l’orbita della Stazione dal PMA-2, ma i razzi di manovra (RCS) utilizzati erano quelli diretti verso zone esterne, dunque i residui di combustione non impattavano parti sensibili. Un reboost con un veicolo cargo Cygnus è sicuro, perché il propulsore può agire in sicurezza senza arrecare danni.
Un altro aspetto da considerare è l’aspetto tecnico della Cargo Dragon o di qualunque veicolo: possiede serbatoi sufficientemente capienti per far fronte al consumo di carburante per il reboost oltre alle normali fasi di volo?
@Luca_Busillo ho fatto una considerazione generale, non propriamente specifica, su cosa può andare bene oppure no. Naturalmente se avessi/avessimo in mano carte più tecniche, la risposta sarebbe ben diversa e precisa da una supposizione basata su dati oggettivi.
Questa foto scattata in occasione del distacco della Cargo Dragon SpX-24 mostra bene gli sbuffi dei razzi di manovra. Lo sappiamo, i propulsori si accendono a qualche metro di distanza dalla porta di attracco appunto per non contaminare le superfici esterne.
Come mia attitudine, mi preferisco lasciare alcuni spunti di riflessione:
Un conto è voler modificare la traiettoria (o il moto) di una Cargo Dragon che possiede una massa di circa 10 tonnellate, un altro farlo con la Stazione che pesa oltre 42 volte tanto. Lo sforzo che devono fare i propulsori sono nettamente diversi per quanto operino in microgravità! La massa da accelerare c’è sempre è influenza parecchio la risposta alla forza propulsiva dei motori.
Considerazione numero due. Le porte di attracco, così come qualsiasi altra struttura, sono progettate per resistere a determinati sforzi derivanti da forze esterne e sono classificabili in: sforzo normale e sforzo di taglio, rispettivamente originati da una forza applicata ortogonalmente e trasversalmente alla superficie. A seconda dei materiali e dei componenti, le strutture sopportano meglio una compressione (o il suo opposto, trazione) generata dall’applicazione omogenea della forza sulla superficie (sforzo normale) anziché una flessione (o torsione) indotta dallo sforzo di taglio, che comporta un sovraccarico tensionale su alcuni punti.
Questo è uno dei motivi per cui si preferisce spingere la Stazione da Zvezda o comunque con propulsori orientati lungo la direzione del moto oppure perché in determinati attracchi si ricorre ad un cambio di assetto. In modo molto marginale e infinitesimale, all’inizio dell’attività propulsiva l’avamposto viene compresso, schiacciato.
P.S: si può tranquillamente discutere senza scomodare la Scienza delle Costruzioni o chissà quali campi del sapere, eh! Anzi, meglio proseguire con un linguaggio semplice, efficace e alla portata di tutti. Era solo per spaziare e dare un accenno a quanto vasto può essere un argomento.
Il mio intento era solo quello di “correggere” l’immagine in cui Dragon spinge la ISS che non era difficile venisse in mente, ma
grazie per l’ulteriore approfondimento!
Oltre che ringraziare per le informazioni aggiuntive e domande postate da alcuni di voi, vorrei sottolineare un aspetto sul quale non mi ero mai soffermato e che ho realizzato scrivendo l’articolo:
in caso di perdita dell’assetto con anche minima rotazione (qualche deg/sec?) residua indesiderata (alla “Gemini 8-Agena” per intenderci), CMG saturato e malfunzionamento degli RCS nel momento del desat, sarebbe praticamente impossibile sia il docking di una nuova navicella, che l’undocking con a bordo gli astronauti, visto che la rotazione non avverrebbe in asse come nel caso risolto all’ultimo momento da un grandissimo Neil Armstrong, creando una situazione - se non vado errato - senza via d’uscita per la stazione ed il suo equipaggio.
Questo, al contrario per esempio di un semplice malfunzionamento degli RCS di una singola navicella al momento del rientro a terra o del reboost, che potrebbe essere risolta impiegando l’altra (o inviandone una nuova entro qualche settimana).
Ciò rende il CMG un “Single Point of Failure” che deve funzionare senza saturazioni per tutto l’arco di vita della ISS.
Sbaglio?
p.s. Aggiungo il link ad una paper che parla proprio di una situazione in cui ci si è andati vicini:
During Shuttle mission STS-117 in June 2006, when the Orbiter was mated to the International Space Station (ISS) for assembly of ISS Stage 13A, the Russian GN&C computers failed1. The result was loss of closed-loop ISS attitude control capability using thrusters. Without this capability, the ISS would not be able to regain attitude control after the Orbiter undocked. This paper presents the operational solutions and control methods developed in order to recover attitude control when automatic thruster control capability is lost.
Notare le straordinarie soluzioni che possono essere impiegate per riguadagnare l’attitude, incluso l’uso di “superfici mobili” (Zero Propellant Maneuver, o ZPM) quasi fosse un aereo…
c’è modo di “compensare” anche senza il supporto attivo dei moduli russi?so che siamo quasi al “Lego Spaziale” così, però era giusto per avere idea
Ti hanno dato già parecchie risposte, IlaBS. Meglio perché personalmente non ti saprei rispondere con certezza. Il numero di “constraint” di sistema immagino sia gigantesco.
In questo documento NASA comunque c’è un interessante riquadro che dà un’idea della situazione, con tutti i motori disponibili per le manovre descritti in dettaglio, anche se un po’ datato credo.
), causando danni sia alla trave a traliccio, ai pannelli fotovoltaici o alle apparecchiature esterne. Il segmento russo non ha questi problemi, essendo sostanzialmente sgombro da ostacoli.
