Oltre Artemis I - Una disamina sulla produzione dei "Core Stage"

Una serie di aggiornamenti sul Core Stage 2.
Nonostante il Core Stage 1 abbia lasciato il MAF, solo 2/3 della forza lavoro sono stati spostati sul secondo CS. Il rimanente 1/3 ha raggiunto il CS-1 a Stennis per completare gli ultimi collegamenti delle linee di feeding dell’idrogeno liquido che potevano essere installate solo in posizione verticale. Inoltre il team Boeing a Stennis dovrà eseguire il refurb dello stadio dopo l’accensione finale di 8 minuti.

Boeing in questi mesi si sta muovendo per continuare ad ottimizzare il processo di produzione. Sono stati fabbricati nuovi “tools” che permetteranno di completare i collegamenti delle linee dell’idrogeno liquido anche in orizzontale. Quindi il Core Stage 2 verrà completato al 100% al MAF. Inoltre non sarà prevista una green run per il CS-2. Quindi la totalità della forza lavoro dopo questa green run sarà sempre disponibile a Michoud.

Al momento Boeing da contratto deve consegnare il secondo Core di SLS al Kennedy Space Center a Marzo del 2022. Tuttavia Boeing è mesi in anticipo con i lavori sul CS-2, quindi è stato deciso di apportare alcune modifiche allo stadio che sospingerà i primi uomini del programma Artemis. Le modifiche riguardano ottimizzazioni a livello di cablaggi e tubazioni.
Questo lusso di perdere tempo è stato possibile grazie alle enormi lezioni imparate dalla prima costruzione di un core.

Per quanto riguarda lo status dei 5 pezzi principali del secondo core abbiamo:

  • Interstadio: Strutturalmente completo. Priming applicato e 1° strato di TPS applicato. E’ in corso l’applicazione del 2° strato di TPS. A breve l’interstadio verrà trasferito nell’area per le operazioni finali dove verrà dotato dei cablaggi necessari.

  • Forward Skirt: Strutturalmente completo. Sia il priming che il TPS sono stati applicati. L’unità è in assemblaggio finale per l’integrazione dei computer che controllano il volo di SLS.

  • Sezione motori: La sezione motori è completa dal punto di vista strutturale ed ha ricevuto anche il priming. La sezione di recente è stata spostata dallo stand di assemblaggio strutturale per iniziare le operazioni di posa di cavi, tubazioni etc etc.

  • Serbatoio dell’Idrogeno Liquido: Dopo che è stato completato non abbiamo ricevuto ulteriori dettagli. Molto probabilmente il serbatoio è impegnato nel lungo ciclo di test delle saldature

  • Serbatoio Ossigeno liquido: Anch’esso completo strutturalmente, è in attesa di ricevere l’applicazione di priming e SOFI. Stando a fonti Boeing bisognerà attendere un paio di mesi di vedere questo tipo di lavoro cominciare.

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la Aerojet Rocketdyne consegna alla NASA 4 ulteriori RL-10, che andranno a sospingere i futuri ICPS e l’exploration upper stage.
altri 6 verranno consegnati entro il 2021.

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Boeing ci da ulteriori update sul Core Stage 2. Il serbatoio dell’Ossigeno liquido ha superato i test non distruttivi delle saldature con relative ispezioni, ed è quindi certificato per essere utilizzato nello stadio.
Adesso il serbatoio verrà completamente ripulito nella cella E. Successivamente verranno applicati priming e SOFI nella cella N del MAF.

Si può anche supporre che liberata l’aerea operazioni dal serbatoio LOX, adesso tocchi al più grande serbatoio dell idrogeno liquido effettuare i test delle saldature . Una volta superati i test il serbatoio LH2 seguira a ruota gli stessi processi del serbatoio LOX.

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nuovi update per il Core Stage 2.
Il serbatoio dell’ossigeno liquido al momento sta ricevendo il priming per iniziare l’applicazione delle SOFI. Confermato lo status di assemblaggio finale per Forward Skirt e interstadio. Procede anche il lavoro di installazione componenti nella sezione motori. Al momento è anche confermato che il serbatoio dell idrogeno liquido sta effettuando i test delle saldature non distruttivi. Progressi importanti che salvo complicanze da pandemia ci porteranno a vedere l’inizio dell assemblaggio finale del CS-2 verso fine anno.

(interstadio pronto all assemblaggio finale)

Ma vera notizia del giorno è l’asso calato da Boeing a Michoud. Il serbatoio dell’idrogeno liquido per Artemis 3 è pronto per i test delle saldature (appena il serbatoio per il Artemis 2 libera il complesso) . MA COME?

Si tratta del primissimo serbatoio sfornato dal VAC, l’enorme complesso automatizzato che salda assieme i cilindri e le cupole che compongono i serbatoi di SLS. Il VAC introduce un nuovo sistema di saldatura chiamato “Friction Stir Welding”. Il primo serbatoio tuttavia non superò l’ispezione delle saldure nel lontano 2016, costringendo Boeing a rivedere il VAC e a produrre nuovi serbatoi per Artemis 1 (causa di cosistenti rinvii). Tuttavia i tecnici Boeing hanno trovato un modo per rinforzare le saldature del serbatoio fino ai livelli desiderati, e ora si vedrà se questo pezzo di hardware supererà il test non distruttivo come si aspettano i tecnici al MAF. L’operazione rappresenta una grossa mano nel portarsi avanti con i lavori per il terzo SLS.

(immagini credit NASA)

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Video relativo al serbatoio per Artemis III.

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Piccolo aggiornamento. AMRO fabricating continua la costruzione del secondo LVSA (Launch Vehicle Stage Adapter). Per ora l’azienda continua a lavorare in virtù di essere anche supplier di ULA. Si possono osservare i pannelli destinati a essere saldati per formare l’adattatore.

(immagine credit AMRO)
Per quanto riguarda il lavoro a Michoud, tutto fermo per quanto riguarda la costruzione del secondo SLS e anche i primi progressi per il terzo SLS. Al momento il danno causato dallo stop da COVID-19 non è quantificabile in quanto non è possibile sapere quando le operazioni riprenderanno a Michoud. Sappiamo che Boeing aveva un ampio margine di manovra sul secondo Core Stage, tuttavia un lockdown molto prolungato potrebbe mettere in discussione ciò che è valido oggi. La situazione è quindi in pieno svolgimento. Aggiornerò man mano che la situazione cambia.

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Comunicato ufficiale da parte di Boeing a riguardo delle mosse della compagnia a riguardo della produzione dei Core Stage. Al momento il lavoro come era già stato detto è fermo. Tuttavia continua il lavoro da casa per quando riguarda documentazione e affinimento delle procedure di costruzione. Boeing comunica che sta preparando la sua catena di rifornimento e il Michoud Assembly Facility a costruire il prossimo blocco di Core Stage, dal 2 al 12.
La compagnia inoltre afferma che il lavoro sta continuando per quanto riguarda l’Exploration Upper Stage.

Come Bonus questa immagine del serbatoio dell ossigeno liquido, che esce dall’applicazione del priming. Come detto il serbatoio era in procinto di ricevere le SOFI. Nonostante lo stop, potremmo ancora vedere il Forward Assembly del secondo Core Stage entro fine anno.

Ci sono anche “rumors” di un aggiornamento in arrivo per quanto riguarda le timeline di lancio dei futuri SLS, assieme agli upgrade previsti. Il tutto in funzione degli sviluppi programma lunare.

(immagine credit Boeing)

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Ma il secondo SLS dovrebbe avere EUS?

No. ICPS. Il passaggio ad EUS avverrà tra Artemis 3 o 4. Il numero di block 1 che lanceranno non è ancora chiaro. 2 sono certi. Artemis 1 e 2. Poi abbiamo Europa Clipper come potenziale terzo volo e artemis 3 che potrebbe volare su ICPS, con EUS che si sposta su Artemis 4 oppure viene usato per un lancio cargo per lanciare il lander (o l’80% di questo). Quindi potenzialmente fino a 4 lanci di Block 1

Quindi il fatto che abbiano bloccato i lavori del core stage ma proseguano quelli di EUS è dovuto al fatto che verrà usato se va bene nel 2024 o anche 2025 … e quindi siamo ancora ai lavori al computer…ora torna

Per la precisione EUS ha passato la CDR di tutte le sue componenti critiche qualche mese fa. L’ho riportato nella discussione sul Block 1B. Ci si aspetta la CDR finale a breve. Il tooling nell edificio 115 è pronto e Dynetics sta già sfornando il primo Universal Stage Adapter. i motori RL-10 da installare AJR gli ha consegnati a Febbraio. Si può dire quindi che l’impatto su EUS è trascurabile per ora. Quantificabile invece sarà il ritardo sui Core Stage.
Tuttavia anche EUS potrebbe essere impattato. Gli USA sono molto indietro nella curva contagi, e se la situazione COVID perdura anche nel periodo estivo, anche EUS risentirà dello stop. Difatti Boeing pianificava di iniziare quest’estate a produrre test articles per testare le qualità delle saldature, per poi iniziare verso fine anno ad assemblare un EUS STA.

Staremo a vedere…

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https://www.nasa.gov/centers/stennis/news/press-release/2020/NASA-Takes-Preliminary-Steps-to-Resume-SLS-Core-Stage-Testing

Riparte anche Michoud. Come Stennis ci si prospetta un periodo di 30 giorni per ritornare a lavorare a tutta forza. È tuttavia un segnale positivissimo. Sicuramente nelle settimane entranti verremo informati sui ritardi che questo stop di quasi 2 mesi (1 pieno e 1 a lento ritmo) ua causato.

Il serbatoio dell’ idrogeno liquido è stato giudicato ideneo al volo, e quindi con il serbatoio dell’ ossigeno liquido, che già da un pò è stato rimosso dall’edificio per l’applicazione del primer, tutto è libero per applicare il primer anche sul più grosso serbatoio per idrogeno liquido.

Per quanto riguarda il serbatoio dell’ossigeno liquido, quest’ultimo è nella fase di applicazione delle SOFI. Una volta terminata l’applicazione della leggendaria schiuma arancione, il serbatoio sarà praticamente pronto al “Forward Assembly”.

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Quanti serbatoi hanno fatto esplodere prima di produrre quelli che finalmente voleranno?

Altrimenti mi sembra assurdo quello che stanno facendo a boca chica

Tieni conto che le tecniche di costruzione per i serbatoi dell’SLS (derivati da quelli dello Shuttle) sono ben conosciute, mentre la SpaceX sta facendo tutto da zero e con materiali diversi.

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E spessori diversi. Attualmente un foglio di acciaio 301 spesso meno di 4mm, Musk vorrebbe andare sotto ai 2mm.

Sono strategie diverse. Spacex simula fin lì, costruisce con meno raffinatezza e prova finché trova la combinazione vincente. Tradizionalmente l’approccio è diverso

Si chiaro, non riesco a capire come mai ripartire da zero quando ci sono tecniche costruttive ben conosciute che ti permetterebbero di sviluppare un razzo senza dover far esplodere dei serbatoi ogni due mesi :blush: la mia chiaramente e’ una provocazione pero’ da “non ingegniere” mi sembra assurdo come la boeing e la space x abbiano due approcci cosi distanti

ovviamente le cose non stanno come dici, SpaceX ha sviluppato Falcon1 e Falcon9 con le stesse modalità con cui si sono fatti per decenni razzi negli Stati Uniti, quindi nulla di diverso da quanto sta facendo Boeing per SLS

SpaceX sta facendo una scommessa con StarShip/SuperHeavy, utilizzando materiali fino ad ora poco utilizzati in ambito aerospaziale, come l’acciaio inossidabile, e con un approccio orientato a imparare sul campo come realizzare una nuova classe di mezzi spaziali

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Spacex sta esplorando un nuovo modo di costruire razzi. Più economico e più veloce. Per massimizzare l’efficienza ha bisogno di utilizzare meno acciaio possibile che si traduce in lastre molto sottili per le quali c’è da affinare una tecnica di assemblaggio e saldatura sufficientemente resistente.
Costruire la starship con le tecniche conosciute sarebbe troppo dispendioso e forse non volerebbe neanche (almeno per come è stata dimensionata).
Lo dico anche io da “non ingegnere” ovviamente.