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Potrebbero mancare pochi giorni al lancio della missione Artemis II della NASA, la cui prima opportunità utile sarà alle 00:24 italiane del 2 aprile (le 18:24 del 1° aprile a Cape Canaveral). Al centro di questa missione c'è la capsula spaziale di nuova generazione Orion (visibile nel video qui sopra rilasciato dalla NASA), pensata per trasportare astronauti non solo attorno e sulla Luna, ma anche verso una futura stazione spaziale lunare e, in prospettiva, verso Marte. Costruita dalla Lockheed Martin, la navicella Orion è costituita da tre elementi principali, il modulo di equipaggio, il Launch Abort System e il modulo di servizio. Proprio quest'ultimo fa si che Orion operi anche e soprattutto grazie al contributo europeo, dato che l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e Airbus sono stati i responsabili della costruzione del modulo di servizio che contiene pannelli solari per l'elettricità, ossigeno per respirare e motori a razzo per spingere la navicella spaziale nello spazio profondo.
La missione Artemis II, della durata prevista di 10 giorni, porterà i quattro astronauti Reid Williams, Victor Glover, Christina Koch e Jeremy Hansen a circumnavigare la Luna per la prima volta dopo più di cinquant'anni.
Com'è fatto il veicolo spaziale Orion della NASA: dimensioni e moduli
Nella sua configurazione per il programma Artemis, la capsula Orion è progettata per trasportare fino a quattro astronauti in missioni della durata massima di 21 giorni. L’intero programma Orion ha avuto un costo di sviluppo e missione stimato in 26,3 miliardi di dollari (al 2022) e rappresenta uno dei veicoli spaziali con equipaggio più complessi e sicuri mai costruiti, 10 volte più sicuro dello Space Shuttle in fase di ascesa e rientro. La navicella è composta da tre elementi principali: il Modulo di Equipaggio, il Modulo di Servizio e il Launch Abort System, ognuno dei quali svolge un ruolo essenziale per la sicurezza e la sopravvivenza dell’equipaggio durante il lancio, il viaggio nello spazio profondo e il rientro sulla Terra.
Modulo di equipaggio
Il Modulo di Equipaggio (Crew Module) è l’unica parte riutilizzabile della navicella Orion ed è il luogo pressurizzato in cui gli astronauti vivono e lavorano dall’istante del lancio fino all’ammaraggio finale. È costruito da Lockheed Martin nello stabilimento di Michoud, in Louisiana. Dal punto di vista geometrico, il modulo ha una forma tronco-conica, simile a quella delle capsule Apollo ma significativamente più grande. Esso è infatti alto 3,35 metri e ha un diametro di 5 metri, cosa che permette di avere un volume abitabile di 9,34 m³ e un volume pressurizzato di 19,56 m³. Questo significa circa il 60% di volume in più rispetto alle capsule Apollo, consentendo di ospitare quattro astronauti invece di tre e rendendo le missioni più confortevoli e sicure. Orion può inoltre riportare sulla Terra fino a 100 kg di carico utile dalla Luna. Il modulo è realizzato in lega di alluminio-litio, un materiale leggero e resistente, ed è dotato del NASA Docking System, che gli permetterà di agganciarsi in futuro ad altri veicoli o a stazioni spaziali come il Lunar Gateway.
Capitalizzando decenni di innovazioni in campo aerospaziale, Orion è dotato di avionica completamente digitale con glass cockpit derivato da quello del Boeing 787, strutture per la gestione dei rifiuti, compreso un bagno in miniatura in stile campeggio dotato di un "tubo di scarico" unisex già utilizzato sullo Space Shuttle, oltre a sistemi di supporto vitale avanzati e sistemi di alimentazione e controllo moderni. Per il controllo dell’assetto e della traiettoria, il modulo di equipaggio utilizza 12 propulsori, in grado di fornire circa 73 kg di spinta complessiva. Uno degli elementi più critici è lo scudo termico. È costruito con un materiale ablativo composto da fibre di silice e resina inserite in una struttura a nido d’ape di fibra di vetro e resina fenolica: una tecnologia già utilizzata nelle missioni Apollo e nei primi voli dello Space Shuttle, ma qui portata a un livello superiore per sopportare rientri atmosferici a velocità mai tentate prima. Orion è progettata per essere dieci volte più sicura dello Shuttle nelle fasi di ascesa e rientro ed è costruita in modo modulare, così da poter evolvere dalle prime missioni Artemis a future missioni nello spazio profondo, incluse quelle verso Marte.
Un aspetto fondamentale riguarda la protezione dalle radiazioni. Orion porterà astronauti oltre lo scudo protettivo del campo magnetico terrestre, esponendoli a raggi cosmici galattici (troppo energetici per essere completamente schermati), particelle energetiche solari, radiazioni ionizzanti intrappolate nel campo magnetico terrestre e radiazione ultravioletta solare. Per mitigare questi rischi, il modulo è progettato sfruttando materiali ricchi di atomi di idrogeno, come l’acqua, particolarmente efficaci nell’assorbire le radiazioni. In caso di eventi solari intensi, l’equipaggio può rifugiarsi in una zona a protezione rinforzata situata nella parte posteriore della capsula, vicino allo scudo termico, utilizzando anche la massa degli oggetti di bordo come schermatura aggiuntiva.
Modulo di servizio
Il modulo di servizio di Orion è l'elemento essenziale che permette alla navicella spaziale di operare. Fornisce propulsione, energia elettrica, controllo termico, aria e acqua, rendendo possibile il viaggio nello spazio profondo dopo la separazione dal razzo Space Launch System. È costruito dall’Agenzia Spaziale Europea (con un contributo industriale importante anche dell’Italia) in collaborazione con Airbus, e rappresenta la prima volta nella storia in cui la NASA affida a partner europei un sistema così critico per una navicella spaziale americana. Il modulo di servizio è il successore diretto dell’Automated Transfer Vehicle (ATV), il cargo europeo che per anni ha rifornito automaticamente la Stazione Spaziale Internazionale. Da un punto di vista tecnico, il modulo di servizio è alto 4,79 metri, ha un diametro di 5 metri ed è dotato di 4 pannelli solari con circa 15.000 celle, in grado di fornire 11 kW di potenza, sufficienti ad alimentare due abitazioni terrestri. Sul piano della propulsione, il modulo è dotato del motore principale da da 2.722 kg di spinta, 8 motori ausiliari e 24 propulsori per il controllo fine dell’assetto e delle manovre orbitali. Dopo aver spinto Orion fino alla Luna, il modulo di servizio si separerà prima del rientro atmosferico, lasciando il solo modulo di equipaggio ad affrontare l’ingresso nell’atmosfera terrestre.
Launch Abort system
Il Launch Abort System (LAS) è il sistema di sicurezza progettato per trasportare l'equipaggio in salvo in caso di emergenza durante il lancio o l'ascesa a bordo del razzo SLS. È montato su una torre sopra il modulo di equipaggio ed è alto 15,25 metri. Il LAS può attivarsi in pochi millisecondi, allontanando Orion dal razzo in caso di anomalie sul pad di lancio o nei primi minuti di volo. Ciò è possibile grazie a tre motori a propellente solido: l’abort motor, il motore di controllo d'assetto e il jettison motor. In caso di emergenza, l’abort motor accelera violentemente il modulo di equipaggio, portandolo a circa 1,5 km di altezza e a una velocità di 800 km/h, una spinta paragonabile a quella necessaria per sollevare 26 elefanti dal suolo. Il motore di assetto orienta la capsula, mentre il jettison motor sgancia la torre permettendo il dispiegamento dei paracadute e l’ammaraggio sicuro nell’oceano. Il LAS viene utilizzato in ogni missione, anche quando il lancio avviene con successo, per separare la torre dalla navicella una volta superata la fase critica dell’ascesa.
La differenza con le capsule del programma Apollo
Dal punto di vista concettuale, Orion utilizza la stessa configurazione di base del modulo di comando e servizio (CSM) dell'Apollo che per primo portò gli astronauti sulla Luna. Tuttavia, a questa somiglianza strutturale si sovrappongono oltre cinquant’anni di progressi tecnologici nel campo aerospaziale che si notano soprattutto nelle dimensioni, nei sistemi di bordo e di sicurezza di Orion. Orion offre circa il 60% di volume in più rispetto alle capsule Apollo, permettendo di trasportare quattro astronauti invece di tre e di supportare missioni fino a 21 giorni, contro le circa due settimane delle missioni lunari Apollo. Grazie a questo volume aggiuntivo, Orion include una zona cucina per la preparazione dei pasti, un sistema di gestione dei rifiuti funzionale, più spazio per la privacy dell’equipaggio e per l’attività fisica. Il divario tecnologico è particolarmente evidente nei sistemi informatici. Il cockpit è completamente digitale, con interfacce moderne che sono in netto contrasto con i pannelli analogici e le centinaia di interruttori della capsula Apollo. Il computer di bordo di Orion è inoltre circa 20.000 volte più veloce di quello dell’Apollo Guidance Computer e dispone di 128.000 volte più memoria. Inoltre, mentre Apollo aveva un singolo computer di volo, Orion utilizza due computer che lavorano in parallelo, ciascuno con ulteriori unità ridondanti, per un totale di quattro livelli di ridondanza. Il software di volo di Orion è in grado di adattare la traiettoria in tempo reale sulla base dei dati dei sensori, automatizzando operazioni che nelle missioni Apollo richiedevano l’intervento manuale degli astronauti. Cambia anche la fonte di energia. Apollo utilizzava celle a combustibile a idrogeno e ossigeno caricate prima del lancio, una risorsa finita che poneva un limite alla durata delle missioni. Orion, al contrario, è alimentata da pannelli solari, permettendo missioni più lunghe e flessibili. Nonostante tutte queste differenze, c'è un aspetto che rimane invariato. Come le capsule Apollo, anche Orion rientrerà sulla Terra con un ammaraggio nell’oceano e verrà recuperata dalla Marina degli Stati Uniti.
La travagliata storia della navicella Orion
La genesi della navicella Orion risale ai primi anni 2000, in un momento di profonda riflessione per la NASA. In risposta al disastro dello Shuttle Columbia, l'agenzia presentò nel 2004 il suo Vision for Space Exploration, un documento che aveva come obiettivo quello di ridefinire le strategie future della NASA e riportare entusiasmo nel pubblico per l'esplorazione spaziale. Da questa visione nacquero la capsula Orion e il programma Constellation, che aveva come obiettivo trasportare equipaggio e carico verso la ISS e in futuro raggiungere la Luna.
Tuttavia, un audit del 2009 dell'amministrazione Obama trovò il programma Constellation, come originariamente proposto dall'amministrazione Bush, tristemente sotto budget con significativi sforamenti dei costi. Come conseguenza il programma Constellation fu cancellato, ma non la capsula Orion che fu invece trasferita al programma Artemis facente parte della iniziativa NASA Journey to Mars. In questo contesto, lo Space Launch System divenne il vettore di lancio principale di Orion, mentre il modulo di servizio venne completamente riprogettato sulla base dell’esperienza europea con l’ATV.
Il primo volo di una Orion completa è avvenuto il 16 novembre 2022 con la missione Artemis I, segnando il ritorno della NASA a missioni lunari oltre l’orbita bassa dopo mezzo secolo. Nonostante questo successo, la storia di Orion ha rischiato di interrompersi nuovamente: nel 2025 l’amministrazione Trump propose di terminare la produzione delle capsule dopo Artemis III, puntando su soluzioni commerciali per l’esplorazione lunare e oltre. La proposta è stata però respinta dal Congresso nel luglio 2025, sancendo la prosecuzione del programma Orion insieme allo Space Launch System, confermando così il ruolo centrale della capsula nelle future missioni umane nello spazio profondo.
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