Dopo aver sviluppato e resa operativa con successo una navetta cargo per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) vuole prima sviluppare una navetta con possibilità di rientro a terra, quindi una capsula con equipaggio.
Secondo quanto riportato da Aviation Week la JAXA starebbe lavorando ad HRV, ovvero HTV return vehicle, con l’intenzione di aggiungere successivamente tutte le strumentazioni necessarie per un volo umano entro il 2025, in un piano che è molto simile a quello dell’Agenzia Spaziale Europea (ATV/ARV). Lo sviluppo del programma HRV, comunque, non è al momento ancora finanziato. Nel caso ricevesse l’OK del Japan’s Space Activities Committee, il primo volo della capsula sarebbe previsto entro il 2018.
Lo sviluppo di tale veicolo rappresenta una sfida tecnologica per il Giappone, che fino ad ora ha solo una limitata esperienza con le capsule di rientro (come ad esempio la piccola capsula di Hayabusa, che ha riportato a terra frammenti dell’asteroide Itokawa), e con i moduli abitati (come il modulo di ricerca della ISS, Kibo). Il payload massimo della capsula, includendo sia la parte non pressurizzata sia quella pressurizzata, sarebbe di 3,1 tonnellate. Il lanciatore sarebbe H-II B, con una capacità di circa 10 tonnellate in LEO nella sua configurazione con due booster a propellente solido lanciato dalla base di Tanegashima.
HRV sarebbe composta dal modulo propulsivo, l’avionica e il modulo non pressurizzato di HTV, mentre l’attuale modulo pressurizzato verrebbe sostituito dalla capsula di ritorno, con la possibilità di adattarla al volo con equipaggio. La capsula sarebbe in grado di ospitare quattro astronauti. Secondo il progetto attuale, la capsula avrebbe un diametro di 4,2 m (circa lo stesso di HTV), una lunghezza di 3,3 m, ed una forma a tronco di cono con un’inclinazione di 20° (contro i 32.5° di Apollo ed Orion). La bassa inclinazione è stata scelta per massimizzare il volume interno, anche se questo significa una traiettoria di rientro più diretta, con conseguente aumento dello spessore dello scudo termico.
Il sistema di guida e controllo rappresenta un’altra sfida per gli ingegneri giapponesi. Il sistema, infatti, dovrà garantire un’accelerazione non superiore a 4g, con una probabilità di quasi il 100% di ammarare entro 5 km dall’obiettivo; in questo, la forma della capsula con il suo basso rapporto lift/drag non aiuta. I progettisti hanno scartato l’ipotesi di un atterraggio al posto dell’ammaraggio a causa dei rischi derivanti dal rientro distruttivo del modulo propulsivo. Questo, infatti avrebbe dovuto separarsi dalla capsula con equipaggio al momento del rientro in atmosfera. Un atterraggio della capsula in Giappone avrebbe significato il rientro del modulo propulsivo al di sopra della Cina o della penisola coreana, con ovvi problemi di sicurezza. Questo significa anche che la capsula dovrà ammarare abbastanza lontano dalle coste giapponesi. È prevista, comunque, la possibilità di un atterraggio di emergenza.
Nonostante il progetto sia derivato da HTV, si prevede un riposizionamento dei vari moduli, con il modulo di controllo (avionica) posizionato al di sotto della capsula di rientro e al di soprà del modulo propulsivo. Secondo i piani, il primo volo della capsula con equipaggio avverrebbe dopo almeno tre voli cargo di HRV. La decisione se progettare da zero una nuova capsula da adibire a modulo abitato oppure semplicemente adattare il modulo di rientro di HRV non è ancora stata presa. La JAXA sembra comunque orientata a quest’ultima ipotesi, visto anche che le dimensioni della capsula sarebbero quelle giuste (oltre al vantaggio di poter testare il sistema di rientro durante i voli cargo).
Il sistema di aborto al lancio è ancora oggetto di studio. Le varie alternative prevedono un sistema a trazione (come quello delle capsule Soyuz ed Apollo) o un sistema a spinta (come quello attualmente in sviluppo da parte di alcune compagnie private, come SpaceX e Blue Origin). Mentre il primo sistema è molto affidabile ed è stato ampiamente testato in passato, il secondo offre l’indubbio vantaggio di poter utilizzare direttamente i motori principali della capsula con evidente risparmio di peso ed aumento delle prestazioni. La manovra di rientro nominale infatti prevede già di avere a bordo una quantità di propellente per un cambio di velocità di 500 m/s, che sarebbe ampiamente sufficiente per una manovra di aborto. La sfida, in questo caso, risulta il progetto dei motori, che devono essere in grado di utilizzare propellente ad una velocità abbastanza ridotta per le funzioni primarie, mentre in caso di emergenza sarebbero spinti al massimo per separare la capsula con equipaggio dal lanciatore che sta per esplodere.
