SPECIALE: La roadmap di Esplorazione Europea dopo la Ministeriale - Fase 1

Agenzie spaziali ESA
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Presentato e approvato durante l’ultima ministeriale dello scorso Novembre il piano programmatico di esplorazione e impegno Europeo nello spazio per i prossimi 15 anni e il delineamento degli obiettivi a lungo termine in campo spaziale dell’Agenzia Europea è definito qui di seguito, diviso in 4 Fasi temporalmente delineate.
Lo studio per la definizione dei prossimi passi, commissionato in precedenza, è stato svolto da ESA in strettissima collaborazione con le aziende private che saranno probabilmente coinvolte nei progetti pensati e diviso in 3 distinti segmenti: esplorazione automatica, attività umane in superficie e attività umane orbitali.
I segmenti sono stati pensati e ideati da ESA con due partner industriali per ognuno in modo da non essere delle semplici “vision” ma soprattutto progetti realizzabili economicamente e tecnicamente.
Lo scenario complessivo è infine stato integrato dal ESA Technical Integration Team attraverso una serie di successive revisioni.

Passando quindi all’analisi di dettaglio dello scenario presentato attraverso la definizione dei tre segmenti cominciamo con la Fase 1 che si estende dal 2015 al 2020 circa.

Missioni umane
La prima parte dello scenario riguarda ovviamente gli obiettivi a breve e medio termine in particolare l’utilizzo Europeo dell’orbita bassa terrestre per il volo umano e dell’esplorazione attraverso sonde automatiche.
Non essendo ancora stato deciso il futuro della ISS molto dipenderà da questo e a riguardo sono state considerate 3 ipotesi nell’ordine:

  • Utilizzo della ISS solo fino al 2015: altamente improbabile
  • Utilizzo della ISS fino al 2020: ipotesi più probabile
  • Utilizzo della ISS fino al 2025: ipotesi possibile

Considerata la seconda la più attendibile, anche se per ora ci sono certezze sull’utilizzo della ISS solo fino al 2016 per quanto riguarda le missioni umane ci si concentrerà sulla ricerca in LEO fino a quando la ISS sarà utilizzabile.
Non appena sarà delineata la fine della vita operativa della Stazione Spaziale Internazionale si comincerà a sviluppare una piccola stazione spaziale Europea utilizzata esclusivamente per ricerca e che dovrà essere pienamente operativa al momento della cessazione delle attività sulla ISS in modo da mantenere una continuità nell’accesso allo spazio e nella ricerca.
La piccola stazione orbitante Europea è definita come un modulo dal peso di circa 20ton, equipaggiato per poter effettuare ricerca in microgravità con precisione dell’ordine dei 10^-5g e quota operativa al di sopra dei 450km.
La stazione sarà composta da due sezioni, un modulo di servizio che fornirà tutto il sostentamento necessario (potenza, comunicazioni, serbatoi, propulsione…) e un modulo abitativo/laboratorio che potrà ospitare 2-3 astronauti per sessioni di lavoro di 15 giorni con al suo interno gli esperimenti che saranno per la maggior parte controllati in remoto da terra, come già avviene oggi sulla ISS, e dimensionati per essere gestiti da missioni umane di 2-3 astronauti per un paio di settimane ogni 6-12 mesi e per il resto del tempo controllati in remoto.
Per il mantenimento dei livelli minimi di disturbo della microgravità la Stazione è pensata per subire reboost solamente ogni 6 mesi circa, durante i quali continuerà a scendere in maniera controllata, presumibilmente di 25km nell’arco di questo periodo, lasciando però l’ambiente totalmente esente da disturbi esterni microgravitazionali, come neanche oggi avviene sulla ISS.
Per il mantenimento dell’orbita è stato calcolato sia necessario un deltaV annuale di circa 72 m/s.
La stazione è lanciabile con un unico vettore Ariane 5 ME, può caricare 2ton circa di payload, offre 75mc di volume pressurizzato e ha una vita utile di circa 10 anni.
Con l’architettura prevista sarà anche possibile, se ritenuto utile o necessario il collegamento di diversi blocchi per aumentarne l’operatività.

Ovviamente per supportare questo piccolo avamposto sarà necessaria l’entrata in servizio, delineata dalla Ministeriale di un mezzo manned Europeo per la minima sussistenza necessaria. L’equipaggio minimo del mezzo manned europeo, non ancora definito, potrà oscillare fra i 3 membri di equipaggio nel caso la ISS venga decommissionata presto e servisse esclusivamente per l’avamposto europeo, o fino a 6 membri ospitati nel caso la capsula dovesse servire anche come supporto alla ISS.
La capsula, prevista per l’entrata in servizio intorno al 2018 avrà capacità in LEO e possibilità di effettuare (con le necessarie modifiche al modulo di servizio) anche missioni in LLO se richiesto.

Missioni robotiche
Per quanto riguarda il programma di missioni automatiche dedicate all’esplorazione la prima sonda operativa sarà l’Exploration Lunar Orbiter, una sonda lunare dedicata alla mappatura in altissima definizione della superficie lunare per poter analizzare in maniera dettagliata i siti migliori per le future missioni automatiche che arriveranno sul suolo Selenico ed eventualmente per le successive missioni umane, analizzando l’illuminazione, la polvere e l’orografia.
Attraverso sensori gravitazionali servirà anche per la definizione di orbite più “pulite” che ne permettano l’utilizzo per future missioni orbitali di lunga durata.
ELO, prevista per il 2015-16 ospiterà quindi a bordo: uno spettrometro infrarosso raffreddato per lo studio granulometrico e di composizione della sabbia, una stereo camera ad alta definizione per l’altimetria dei crateri, un radar a bassa frequenza e alcuni altri spettrometri minori per l’individuazione di sostanze specifiche.
A bordo anche un sistema di comunicazione e relay da poter utilizzare in un secondo momento come satellite per telecomunicazioni sia da sonde automatiche che da missioni umane.
Il peso previsto è di 1700kg, verrà lanciato con un vettore Soyuz in LLO a 100km con vita operativa di almeno 5 anni.
Per la definizione finale della sonda si farà particolarmente attenzione alle necessità sorte con le attuali sonde lunari (Selene, Chang’e 1, Chandrayaan e LRO)

La seconda parte dell’esplorazione lunare riguarderà invece un lander per l’analisi della superficie selenica e per la validazione delle tecnologie per il futuro supporto all’esplorazione umana.
Utilizzando un Ariane 5 ME si potranno trasportare sulla Luna circa 1.7ton e per fare ciò sarà necessario sviluppare tecnologie attualmente non disponibili in Europa quali il sistema di landing compreso il sistema per evitare pericoli sulla superificie e la capacità di superare la notte lunare.
Prevedendo per il 2018-20 il ritorno dell’uomo sulla Luna e con esso la necessità di supportare il suo arrivo, l’invio di un lander-demo è previsto per il 2017-18 con un pacchetto di payload per lo studio del suolo, per una dimostrazione di controllo ambientale, materiale da esporre all’ambiente esterno, sistemi robotici, comunicazione e materiale educativo, fermo restando l’obiettivo quale dimostratore tecnologico.
La definizione del progetto non è ancora stata effettuata ed è possibile che per il volo demo si scelga un lander in scala ridotta, ad esempio lanciato con un Soyuz e dal peso all’arrivo inferiore ai 100kg oppure sfruttando un lancio Ariane 5 condiviso e portando sulla Luna 250kg, fino ad arrivare ad una missione nominale con un lancio Ariane 5 dedicato e con payload reale sulla Luna di 1.3ton.
Sulla scelta finale influiranno gli obiettivi e i costi.

Infine la terza parte del programma di Esplorazione automatica, questa volta con obiettivo Marte, prevede la nota missione Exomars. Precedentemente inserita nel programma Aurora e dopo numerose revisioni ormai stabilizzata in missione dimostrativa con numerosi obiettivi soprattutto tecnologici.
Con lancio previsto nel 2013 e vettore non ancora scelto rimandiamo alla sezione del forum per i numero approfondimenti a riguardo.

In allegato

  • Schema riassuntivo della Fase 1
  • La scheda della base in LEO
  • La scheda del mezzo manned
  • La scheda di ELO
  • La scheda del lander
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In allegato

  • La scheda di Exomars
  • Lo schema delle missioni manned nella Fase 1
  • Lo schema delle missioni automatiche nella Fase 1
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Simile a una Salyut.

Paolo Amoroso

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Vista la situazione attuale e quelle passate, rimango molto dubbioso in merito alle attività umane in orbita; Come si può pensare, dopo la fine operativa della ISS, di fare una propria base orbitante con anche mini capsula abitata se attualmente non si dispone di quest’ultima? Per quanto riguarda la mini base si potrebbe utilizzare una versione modificata dell’ATV e questo lo trovo molto fattibile, però in merito al veivolo di trasporto astronauti, visto che richiederebbe una lunga certificazione e attualemnte quello previsto è solo ipotizzato, non vedo come potranno realizzarlo in così breve tempo.
Per fare l’ATV, dalla fase di concetto a quella di realizzazione, sono passati quasi 15 anni. :thinking:
Speriamo però…

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magari fatte le relative proporzioni si potrebbero seguire in parte le orme dell’ India, di certo non imitarla perchè ci sarebbe una gran differenza fra seguire le orme e imitare.

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Io lo vedo uno scenario invece estremamente semplice ed allo stesso tempo fattibile e redditizio.
Una stazione in LEO di questo tipo è per costi e progettazione, con le conoscenze attuali molto fattibile, considerando che è dispiegabile con un unico lancio di Ariane 5, le tecnologie sono già in pratica acquisite e il dispendio di risorse e know-how mancante molto limitato.

Realizzando appunto anche questa. La stazione non è minimamente paragonabile con la ISS, ma piuttosto con il solo Columbus e il valore il medesimo, in pratica una prosecuzione delle attività attuali.

Per quanto riguarda la mini base si potrebbe utilizzare una versione modificata dell'ATV e questo lo trovo molto fattibile,

Infatti, tra ATV e Columbus le conoscenze ci sono e i costi credo siano simili come ordine di grandezza a quelli avuti per Columbus e ATV.

però in merito al veivolo di trasporto astronauti, visto che richiederebbe una lunga certificazione e attualemnte quello previsto è solo ipotizzato, non vedo come potranno realizzarlo in così breve tempo.

Stiamo parlando comunque di 2018-20, breve tempo?!
come già dichiarato in passo sarà uno sviluppo per step passando da un mezzo di rientro cargo.

Per fare l'ATV, dalla fase di concetto a quella di realizzazione, sono passati quasi 15 anni.

Il paragone non regge, per ATV si è partiti da zero, ora molti sistemi sono acquisiti, e comunque stiamo parlando di 10-12 anni di sviluppo (e per ATV ne sono passati 13 di anni, non 15)…

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Il buon vecchio Ariane sarà prossimamente in grado di lanciare una stazione spaziale. L’ESA ne ha fatta di strada.

Paolo Amoroso

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Concordo con Albyz, la Fase 1 mi pare molto fattibile senza dover inventare molto (a parte la questione del veicolo manned). Se, a breve, inizierà lo studio per l’ATV con possibilità di rientro credo che i tempi (2018) per avere un veicolo manned europeo siano assolutamente credibili. Una cosa che mi lascia un poco perplesso è lasciare la ISS nel 2020 (ipotesi più probabile) anche se diventa ovvia visto che questa sarà la data nella quale gli USA si concentreranno sul ritorno sulla Luna ed i due programmi (ISS e Moon Base) non sono, purtroppo, sostenibili entrambi. ll creare invece una nuova piccola stazione tutta ESA è un ritorno al vecchio concetto (cancellato con la ISS) della base Columbus prevista, inizialmente, come piccola stazione autonoma. Interessante anche lo sviluppo di un lander lunare con tutte le possibilità future di utilizzo come base tecnologica per i futuri lander cargo e manned. Insomma mi pare una roadmap seria e con obiettivi non troppo “campati in aria”. Speriamo soltanto che questi propositi vengano al più presto trasformati in contratti e studi di fattibilità più concreti! :wink:

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Concordo totalmente con Maxi, per la ISS lo studio prevedeva questi scaglioni ma credo che l’ipotesi più probabile sia il 2022 e il “minimo” è il 2016, le suddivisioni (2015-20-25) credo siano solo una questione di convenzioni, non di esatte date ipotetiche.

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Speriamo che ci siano i fondi!!! Nella storia dell’ESA, il problema è sempre stato il trovare i fondi;molte idee, molti progetti ma fondi sempre pochi. Già agli albori del programma SPACELAB, l’ESa era intenzionata a realizzare una minibase che avrebbe garantito un’autonomia all’ESa e purtroppo, a causa della mancanza di fondi, tutto è stato accantonato.
Ora che si parla di crisi mondiale, si riusciranno a raccimolare i soldi?? :thinking:

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O perchè c’era già una Mir o una ISS in previsione?

Quest’anno l’aumento di budget è stato di 593 milioni di euro rispetto al 2008 e il totale di 3.591.781.000 Euro.

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Non c’è che dire, un programma veramente affascinante, ambizioso e lungimirante. Se portato a termine nei tempi previsti (o almeno con ritardi accettabili) farebbe fare veramente un salto di qualità all’astronautica europea.

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quindi neanche per l’ Esa pare sia un problema di natura strettamente economica.

con 3.591.781.000 Euro l’ India invierebbe uomini sulla luna ben prima del 2020.

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Non capisco la frase. L’India non ha ancora un programma manned, però con un budget di 3,5mld dovrebbe riuscire a mandare uomini sulla Luna, secondo il tuo post.
La NASA ha 17 miliardi di budget, quindi se punta al 2020+ per fare la stessa cosa, è incredibilmente inefficiente paragonata all’India…

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Faccio notare che nel 1983 non c’era ancora nessuna MIR ne era ancora in progetto la ISS; A quel tempo si ipotizzava la costruzione di una stazione spaziale tipo S.O.C.
A quei tempi l’ESA stava pensando ad una sua piccola stazione spaziale che sarebbe stata visitata periodicamente dalla loro navetta HERMES. La mini stazione sarebbe stata free flyer con un modulo tipo COLUMBUS.

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Il problema di ESA è un misto tra soldi e volontà. Evidentemente in questi ultimi anni non si è voluto spingere verso l’astronautica manned (intesa come lancio autonomo) per non perdere terreno verso le missioni automatiche e il manned a bordo della ISS. Quando la ISS tramonterà ci saranno notevoli finanziamenti utilizzabili per continuare a ranghi serrati lo sviluppo del sistema di accesso allo spazio, magari con maggiore volontà e pragmatismo di quanto non si fece con Hermes. Il problema è iniziare in questa direzione. Speriamo… forse ci siamo :stuck_out_tongue_winking_eye:

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Beh la Mir c’era, il progetto è iniziato alla fine degli anni '70, e gli Europei furono fra i primi ad essere ospitati a bordo, per cui c’era già la piena consapevolezza di essa.
Inoltre non confondiamo uno studio di fattibilità, come ce ne sono a centinaia con un “era intenzionata a realizzare” o “stava pensando ad”, altrimenti oggi… “saremmo intenzionati” ad andare su Marte e “stiamo pensando” a viaggi superluminali…

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quindi questo piano programmatico dell’ esa va inteso come uno studio di fattibilità o un “è intenzionata a realizzare?”/“stava pensando ad”/ e così via?

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anche in questo forum ho letto che l’ india parlava di inviare uomini sulla luna entro quella data, quindi vorrebbe dire che non si tratta di un piano ancora pronto ma di semplici intenzioni.

di sicuro le capacità finanziarie dell’ india non sono paragonabili a quelle americane quindi se parla di uomini sulla luna o è un bluff oppure pensano di realizzare qualcosa di meno efficiente, tecnologico e costoso dell’ orion della nasa. che ci riescano o meno è un problema loro.

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Perdonate l’ignoranza: che cos’è?