La storia dello Space Shuttle

Nel 2011 ha concluso la sua ultima missione e dunque la sua carriera. Ripercorriamo la sua storia, costellata da episodi di grande esaltazione e qualche momento di disperazione.

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Il 17 aprile 2012 il Discovery ha completato il suo ultimo volo. Lo shuttle è volato, sulle spalle del Boeing 747 modificato dall'agenzia aerospaziale americana, verso Washington dove si unirà all'esibizione permanente presso lo Steve F. Udvar-Hazy Center dello Smithsonian National Air and Space Museum.
A Washington, il Discovery ha sorvolato tutti i più importanti monumenti prima di atterrare. 
Il 21 luglio 2011, con l'atterraggio al Kennedy Space Center dell'STS-135 Atlantis, si conclude ufficialmente l'era dello Space Shuttle. I tre orbiter rimasti, Discovery, Atlantis ed Endeavour sono stati ricondizionati per poter essere esposti in diversi musei di storia aerospaziale negli Stati Uniti.

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È il 12 aprile 1981: da Cape Canaveral parte il primo volo del programma Space Shuttle, con la navetta Columbia.
Questi cargo cosmici avrebbero dovuto permettere voli spaziali sicuri ed economici, e la possibilità di lanci frequenti, addirittura settimanali. Così non è stato: le navette si sono rivelate più costose del previsto. Ma gli Shuttle, a metà strada tra un tir spaziale e una gru, si sono rivelati il mezzo più idoneo per la messa in orbita e la manutenzione di grandi apparecchiature come il telescopio spaziale Hubble.

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Durante una visita per assistere al lancio dell'Apollo 16 (la penultima missione lunare), il direttore del Kennedy Space Center, a destra, spiega al poeta russo Evgenij Evtushenko il programma Space Shuttle. È il 15 aprile 1972, lo shuttle è ancora un sogno, un modellino di cera che viene mostrato agli ospiti importanti.
Il programma stesso ha più di 40 anni: annunciato ufficialmente nel gennaio 1972 affonda le sue radici nei primi studi di fattibilità a fine anni '50, quando l'idea di navicelle spaziali riutilizzabili prende piede.

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Lo studio della forma dell'ala dello Shuttle ha impegnato i progettisti della Nasa per anni. In questa foto del 28 marzo 1975 un modellino in scala della configurazione alare proposta. L'ala a doppia delta introdotta in questa fase permetteva di volare a bassa velocità e risolveva alcuni problemi legati al centro di gravità della navetta. In precedenza si era pensato di dotare gli Shuttle di un ala a geometria variabile. Il progetto venne abbandanato per l'eccessivo peso che avrebbe portato alla navicella.

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Un modellino in scala dello Shuttle su un Boeing 747 nella galleria del vento della NAsa. È il 1975. La Nasa ha modificato due 747 per trasportare gli Shuttle nei primi voli di prova e per riportarli al Kennedy Space Center in caso di atterraggio su altre piste.

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Il 17 settembre 1976 viene presentato in California la prima navetta: l'Enterprise. In onore del bicentenario della costituzione degli Stati Uniti d'America del 1976 si sarebbe dovuta chiamare Constitution. Il nome venne cambiato dopo una raccolta di firme dei fan della serie televisiva Star Trek che chiesero (e ottenero) di "battezzarla" con il nome della famosa nave spaziale USS Enterprise, protagonista di tanti film e telefilm. Molti attoi della serie originale (nella foto), così come il creatore di Star Trek Gene Roddenberry, erano presenti alla cerimonia.
L'Enterprise fu il primo prototipo di Shuttle, costruito con finalità di collaudo, e fu utilizzato dalla NASA solo per prove a terra e test di volo entro il confine dell'atmosfera terrestre.

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Un'insolita vista dell'enorme serbatoio esterno dello Space Shuttle in fase di costruzione. È l'unica parte della navetta a non venire riutilizzato. Lungo 46,9 metri e dal diametro di 8,4 metri è l'elemento più grande dello Shuttle e una volta riempito di ossigeno e idrogeno anche il più pesante. Contiene due serbatoi interni per ossigeno e idrogeno liquidi che alimentano i motori in fase di decollo.
Dopo la quarta missione dello Shuttle venne deciso di non verniciarlo più esternamente. Per motivi estetici? Niente affatto, per motivi economici: senza vernice il serbatoio pesa 272 kg in meno!

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Costruire uno Space Shuttle costa indicativamente 1,7 miliardi di dollari (poco meno di 1,2 miliardi di euro, più o meno la metà della manovra di Tremonti per il 2011). L'orbiter, ovvero la navetta vera e propria, è composta da oltre 10 milioni di pezzi, tutte ad alta tecnologia. Di queste 2,5 milioni sono parti meccaniche.
Ne sono stati costruite 6, compresa l'Enterprise. Le tre superstiti, Discovery, Endeavour e Atlantis verranno presto esposte in una serie di musei statunitensi.
Nella foto, un tecnico della Nasa lavora a un modellino nella galleria del vento. Lo Shuttle fu progettato e costruito negli anni '70 ma ni decenni sucessivi è stato modificato per migliorarne le prestazioni e la sicurezza. Modifiche spesso invisibili, tranne quelle relative alla cabina di pilotaggio: furono aggiunti nuovi computer più potenti per gestire l'avionica e gli strumenti di volo, inizialmente analogici, furono sostituiti da moderni schermi piatti a colori, simili a quelli degli Airbus A380.

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Un modello di navetta, ribattezzata Pathfinder viene issata su un ponte di lavoro, una struttura di acciaio che verrà poi utilizzata per tenere sollevati gli Shuttle durante le operazioni per prepararne il trasporto sui Boeing 747. Questo modellino, ripreso nel 1978, era una copia 1:1 dello shuttle: stesse dimensioni e stesso peso. Realizzato per provare l'efficienza della struttura e per altri test.

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Lo Shuttle Enterprise (che non ha mai volato nello Spazio) vola dopo essere stato liberato dal 747 che lo ha portato in quota. È il secondo volo libero che effettua, il 1 gennaio 1977. Il cono sulla coda copre la zona dei motori (vuota) per evitare turbolenze durante il volo. Venne poi tolto definitivamente negli ultimi 2 voli di test per simulare perfettamente l'atterraggio dello Shuttle che avviene sempre con un volo planato, senza l'ausilio dei motori.

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La navetta Columbia arriva alla piattaforma di partenza.
Negli archivi di Focus.it si possono trovare molte incredibili foto sullo Shuttle.
Al decollo l'insieme Shuttle, serbatioi e 2 razzi, persa 2 mila tonnellate, cioè come una fregata. Ma la nave militare deve adagiarsi sull'acqua. Lo Shuttle deve andare in orbita.

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Gli astronauti John Young (a sibistra) e Robert Crippen, i primi uomini a volare con lo Shuttle danno un'occhiata, durante un test, all'enorme vano di carico nella pancia del Columbia.
Dopo i primi 4 voli di test, lo Space Shuttle inizia la fase operativa del programma e con essa mette in orbita due satelliti per telecomunicazioni privati. Grazie alla navetta la Nasa acquista il monopolio del mercato statunitense per i lanci di satelliti, sia pubblici che privati, militari o civili.
Il numero teorico di satelliti trasportabili in una sola missione è di cinque, ma non potendo prevedere le conseguenze di un atterraggio di emergenza con tale peso, la NASA, prudentemente preferì fissare a tre il numero massimo

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La sala di controllo delle missioni dello Shuttle nel 1981. Durante un volo dello Shuttle sono presenti circa 20 controllori di volo che si alternano su tre turni.  Accanto alla sala di controllo ci sono altrre sale e uffici dove sono sempre al lavoro un'altra dozzina di tecnici della Nasa.
La sala è stata ristrutturata nel 1995 e dotata di monitor e computer più simili a quelli dei nostri uffici.

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I due razzi dello Shuttle si staccano durante il primo decollo del Columbia. I razzi sono riutilizzabili e forniscono l'83% della spinta necessaria in fase di decollo. Un guasto proprio a uno dei razzi a combustibile solido ha causato l'incidente allo Space Shuttle Challenger, che ha provocato la distruzione dello Shuttle e la morte degli astronauti nel 1986 durante il decollo.

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14 aprile 1981: lo Shuttle Columbia è atterrato dopo il primo viaggio orbitale e viene trainato verso l'hangar. Dopo ogni atterraggio, nessuno si avvicina al velivolo e neppure vengono aperti i portelloni: occorre prima far disperdere i vapori di idrazina, utilizzata come carburante, che sono molto velenosi. Inoltre è necessario attendere un certo periodo di tempo per far raffreddare la fusoliera esterna prima di poter far scendere gli astronauti.

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Il Columbia viene trasportato al Kennedy Space Center.
Il costo medio di ogni viaggio dello Shuttle, tra preparazione e volo, si aggirava intorno ai 775 milioni di dollari (oltre mezzo miliardo di Euro).

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Lo Shuttle Columbia alla partenza nella notte della Florida. E' il 24 volo (su 28) della navetta.
Nele 134 missioni finora compiute gli Shuttle hanno completato oltre 20 mila orbite terrestri.

Guarda anche un'altra spettacolare partenza dello Shuttle

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Sally Ride è stata la prima donna statunitense ad andare nello spazio. E dunque la prima donna a volare con lo Shuttle, nella settima missione del programma, nel 1983.
La Ride, qui ritratta sulla poltrona del pilota del Discovery, ha risposto a un annuncio della Nasa che cercava personale per il programma spaziale. Un programma spaziale con "quote rosa" piuttosto basse: dei 355 astronauti che hanno volato con lo Shuttle soltanto 49 sono donne, pari al 13,8%.
Tra queste soltanto un comandante di missione e un comandante della ISS.

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L'Enterprise, il primo Shuttle e l'unico a non essere mai stato nello spazio, viene trasportato su un apposito carrello con 76 pneumatici alla base di Vandenberg. Per farlo passare (la sua apertura alare raggiunge quasi 25 metri), le colline sono state tagliate.

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Il Discovery atterra dopo una missione. E' stata la navetta più sfruttata, con 39 voli.

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27 gennaio 1987: il ghiaccio su alcuni strumenti della rampa di lancio prima della partenza dell'ultima, fatale, missione del Challenger. Lo Shuttle "esplose" dopo circa un minuto dalla partenza a causa di una perdita da uno dei due razzi ausiliari. La causa, fu accertato in seguito, è stato un difetto di progettazione dei componenti dei primi razzi, ma soprattutto il ghiaccio che aveva ricoperto nelle notti prima della partenza lo Shuttle e la rampa di lancio.
Qui sotto il video del dramma.

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L'incidente allo Shuttle Challenger venne seguito in diretta da milioni di americani. La tragedia colpì enormemente l'opinione pubblica: erano morti 7 astronauti, i primi a perire durante il volo a distanza di 19 anni dall'ultima tragedia spaziale. In più, a bordo c'era la prima maestra, Christa McAuliffe, che avrebbe dovuto tenere una lezione di scienza dallo spazio.
Il programma Space Shuttle si fermò per 3 anni.
Il Presidente americano Ronald Reagan, la sera della tragedia, tenne un memorabile discorso televisivo alla nazione, che si può rivedere qui sotto.

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Una suggestiva immagine della partenza. A 16 secondi dalla partenza, un'enorme vasca di 88 metri di altezza viene riempita con oltre 1100 litri d'acqua. Il tutto per attutire il rumore dei motori che potrebbe trasmettere delle pericolose vibrazioni allo Shuttle.
Tutte le sequenze relative al Count down e alla partenza possono essere consultate sul sito della Nasa o in alternativa alla voce di Wikipedia che è relativamente completa e affidabile.

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Un F-15 della guardia nazionale pattuglia lo spazio aereo introno al Kennedy Space Center, mentre l'Endeavor parte.
Esistono diversi video amatoriali ripresi dagli aerei che si trovano a incrociare (a debita distanza) gli Shuttle in partenza. Ecco quello che ci sembra il migliore.

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Il cosmonauta Valeriy V. Polyakov osserva l'arrivo dello Shuttle Discovery a bordo della stazione spaziale russa Mir. A partire dal 1995, infatti, grazie a una modifica operata sul modulo russo, anche gli Shuttle hanno potuto aggangiarsi a quello che per anni è stato l'unico avamposto permanente della presenza umana nello spazio.

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Lo Space Shuttle prima, e la ISS in seguito, si sono trasformati in un osservatorio spaziale della Terra. In questa foto, per esempio, si vedono le colonne di fumo dei pozzi di petrolio incendiati durante la prima guerra del Golfo, nell'aprile 1991.

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Il serbatoio esterno dello Shuttle in caduta libera, fotografato prima di disintegrarsi dagli astronauti dello Shuttle circa 21 minuti dopo il decollo. Il serbatoio si trova a circa 120 km di altezza e sta precipitando alla velocità di 27mila km/h.

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I due razzi booster precipitano nell'Oceano. Sono alti 45 metri, per 4 di diametro e al decollo pesano ciascuno 590 tonnellate. Ma scaricano una spinta di 2630 tonnellate, indispensabili per portare in orbita la navetta. Terminato il loro compito, i due razzi si staccano a circa 66 km di altezza e vengono recuperati grazie a un sistema di paracaduti che ne attutiscono la caduta.

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Lo space Shuttle Challenger avvolto dalla nebbia mentre viene trasportato verso la rampa di lancio. Per farlo si utilizzava un apposito mezzo cingolato che dal 1965 si occupa di trasferire i razzi vettori (Shuttle compresi) dagli hangar alla rampa. Un percorso in leggera salita di pochi km che viene coperto lentamente alla velocità di 1,6km/h.
Un sistema di laser e un meccanismo di livellamento mantengono la piattaforma perfettamente orizzontale. Il consumo del cingolato? Degno di una monoposto: 350 litri di gasolio al km.

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La silhouette della navetta Atlantis ripresa da un telescopio con filtro solare. Una serie di altri scatti simili, poco prima e poco dopo il rendez-vous con la ISS si possono vedere nel blog "Una finestra sull'Universo"

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Come scrive Roberto Giovannini, «Lo shuttle chiude una carriera gloriosissima. Una macchina concepita all’inizio degli Anni 70, operativa per 30 anni, ma che non ha raggiunto il suo obiettivo: rendere poco costoso il trasporto di uomini e cose in orbita. Le cose non sono andate così. Lo shuttle si è rivelato un sistema troppo complesso e, soprattutto, insicuro. Dei 5 "orbiter" costruiti, ben 2 sono stati perduti, con la morte degli equipaggi. Non è mai stato previsto un sistema per evacuare gli astronauti in sicurezza. Le tragedie del "Challenger", in fase di lancio, e del "Columbia", in fase di rientro, hanno dimostrato i limiti di un veicolo che può essere gestito in modo sicuro solo in condizioni straordinarie».

In questa foto i resti del Columbia recuperati dopo l'esplosione al rientro e raccolti in un hangar. Nel corso del lancio della missione STS-107, dopo 82 secondi - così come era successo molte altre volte, per fortuna senza conseguenze - un pezzo della copertura di schiuma isolante del serbatoio esterno si staccò, sbattendo a velocità supersonica contro le piastre di ceramica refrattaria che proteggevano il bordo dell'ala. Era una cosa che capitava e che in altre occasioni non aveva dato problemi. E mentre "Columbia" svolgeva la sua missione, anche se molti tecnici suggerivano di verificare l'integrità delle piastre, il management della Nasa decise di non fare esami supplementari né di intervenire. Il problema fu considerato un "rischio accettabile". Un errore fatale, perché la copertura di ceramica dello Shuttle è uno dei talloni d'Achille della navetta: al rientro l'attrito con l'atmosfera produce temperature elevatissime sulle ali e la pancia dello Shuttle.
Il 1? febbraio 2003, durante la fase di discesa, nel corso delle virate con cui lo shuttle rallenta, il plasma incandescente superò la protezione delle piastrelle danneggiate sull'ala sinistra; penetrò all'interno di "Columbia", distrusse l'integrità strutturale dell'ala e disintegrò l'Orbiter. L'equipaggio morì istantaneamente

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Lo Shuttle Endeavour ripreso dalla ISS mentre apre il suo vano di carico.
La navetta è comandata da 5 computer principali, che fanno da sistema nervoso a tutto l’organismo. Molto più potenti del necessario (ma meno compiono in parallelo le stesse operazioni, pronti a sopperire alle eventuali défaillances uno dell’altro, in base al principio della ridondanza.
I computer sono meno potenti e veloci dei moderni Pc, ma molto più affidabili e rpogrammati appositamente per tenere tutto sott’occhio: regolano il flusso di energia per la navetta e i suoi abitanti, dosano l’ossigeno, l’umidità e la temperatura per le persone a bordo (che possono essere fino a 7), inoltre intervengono in ogni fase della gestione del carico, che può arrivare fino a 30 tonnellate, e nel controllo dei motori e dell'orbita.

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Il 17 aprile 2012 il Discovery ha completato il suo ultimo volo. Lo shuttle è volato, sulle spalle del Boeing 747 modificato dall'agenzia aerospaziale americana, verso Washington dove si unirà all'esibizione permanente presso lo Steve F. Udvar-Hazy Center dello Smithsonian National Air and Space Museum.
A Washington, il Discovery ha sorvolato tutti i più importanti monumenti prima di atterrare. 
Il 21 luglio 2011, con l'atterraggio al Kennedy Space Center dell'STS-135 Atlantis, si conclude ufficialmente l'era dello Space Shuttle. I tre orbiter rimasti, Discovery, Atlantis ed Endeavour sono stati ricondizionati per poter essere esposti in diversi musei di storia aerospaziale negli Stati Uniti.