Spazio

Artemis: ecco come funzionano i suoi motori (e perché hanno portato al rinvio del lancio)

Annullato anche il secondo tentativo di lancio per Artemis. Ancora problemi di perdite nel caricamento dell'idrogeno liquido. Ma come funzionano questi motori?

Anche il secondo tentativo di lancio per Artemis non ha avuto successo. Dopo una serie di contrattempi sopraggiunti durante il caricamento dei propellenti, con perdite di idrogeno liquido non completamente risolte, i responsabili del lancio hanno deciso di sospendere definitivamente il conto alla rovescia, come già accaduto lo scorso 29 agosto.
 
Ossigeno ok. Tutto questo accadeva mentre il caricamento dell'ossigeno liquido nel primo stadio del razzo centrale era stato completato. E ora? Una data precisa per il prossimo tentativo, ormai l'abbiamo imparato, non c'è. La prima finestra utile, teoricamente, sarebbe il 5 settembre alle 23:12 ora italiana (durata: 1 ora e mezzo).

Ma come sono fatti i motori dello Space Launch System (SLS)? I motori a razzo dello SLS sono macchine ad alte prestazioni esposte a temperature estremamente basse e a temperature e pressioni estremamente elevate durante il rifornimento e il volo. Durante il lancio, più di 2,6 milioni di litri galloni di idrogeno liquido e ossigeno liquido devono essere trasportati dai serbatoi dello stadio centrale dell'SLS ai quattro motori RS-25 a una temperatura e pressione costante. L'idrogeno liquido fluisce nei motori a temperature superfredde, o criogeniche, di meno -253 °C e l'ossigeno liquido a meno -183 °C.

L'avviamento. Prima che questa enorme quantità di combustibile venga trasportata ai motori, gli ingegneri dell'SLS raffreddano i motori stessi per "condizionarli termicamente", cioè come per prepararli a ricevere il propellente. Il condizionamento termico dei motori viene "avviato" erogando idrogeno liquido ai motori nello stesso momento in cui viene riempito il serbatoio dell'idrogeno liquido dello stadio centrale.

Questa procedura è stata sviluppata durante i test di Green Run dello stadio centrale, quando tutti e quattro i motori sono stati raffreddati e accesi, proprio come avviene durante il lancio. Con questa procedura, all'inizio del conto alla rovescia per il lancio, gli ingegneri possono valutare i dati e assicurarsi che i componenti dei motori siano sufficientemente saturi di idrogeno liquido superfreddo che li porta alla giusta temperatura prima di procedere con il conto alla rovescia terminale che porta al lancio.

Che cos'è il prechill. Il raffreddamento anticipato dei motori, un processo chiamato prechill, è un passo importante prima del lancio, in quanto assicura che i componenti critici del motore, come i cuscinetti della pompa, siano raffreddati alle temperature necessarie per il funzionamento. La "valvola di spurgo" dello stadio centrale consente all'idrogeno di fluire attraverso i motori e di condizionarli termicamente, iniziando a raffreddarli.

Attraverso la valvola di spurgo, i propellenti passano attraverso le turbopompe, i cuscinetti, gli ugelli e gli altri componenti dei motori senza essere bruciati.

È importante che l'idrogeno liquido criogenico sia mantenuto a una temperatura costante mentre scorre attraverso le turbopompe del motore. Se l'idrogeno liquido si riscalda, si trasforma in gas e può formare bolle che causano problemi di condizionamento termico del motore.

Verso il lancio. Durante il raffreddamento dei motori, gli ingegneri valutano diverse fonti di dati provenienti dallo stadio centrale di SLS, dai motori e dai sistemi di terra, compresi i dati di pressione e di temperature, per garantire che i motori siano termicamente condizionati e pronti per essere riempiti di propellente e accesi durante il conto alla rovescia terminale prima del lancio.

Durante il conto alla rovescia terminale, che inizia a -30 secondi, i computer di volo controllano il razzo e monitorano tutti i suoi sistemi e il lancio è controllato dal sequenziatore di lancio autonomo, o ALS. I computer di volo monitorano i dati provenienti da numerosi sensori di volo e interrompono il lancio se rilevano che i motori non sono termicamente condizionati e pronti per l'accensione.

3 settembre 2022 Roberto Graziosi
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