Il nuovo veicolo di trasferimento automatizzato dell'ESA, Jules Verne, ha recentemente trascorso 21 giorni in una camera che simula il freddo, le radiazioni e il vuoto dello spazio. L'astronave da 20 tonnellate verrà infine collegata alla cima di un razzo Ariane 5 nell'estate del 2007 e volerà alla Stazione Spaziale Internazionale. Alla fine verrà costruita un'intera flotta di questi veicoli spaziali, trasferendo merci sostitutive alla stazione, e quindi fungendo da bidoni della spazzatura usa e getta, bruciando nell'atmosfera terrestre.
Per 21 giorni consecutivi, Jules Verne, il primo veicolo a trasferimento automatico (ATV), non solo è sopravvissuto alle condizioni più rigide dell'ambiente spaziale, ma ha testato con successo a terra il suo software di volo e hardware nelle condizioni più difficili simulate di vuoto spaziale, temperature gelide e radiazione solare che brucia.
L'ATV Jules Verne, l'astronave più complessa mai sviluppata in Europa, dovrebbe effettuare il suo volo inaugurale su un Ariane 5 nell'estate 2007 per rifornire nuovamente la Stazione Spaziale Internazionale. Ha appena completato la sua campagna di test più esaustiva presso le strutture di prova dell'ESA presso ESTEC, a Noordwijk, nei Paesi Bassi.
“Iniziata il 22 novembre, la campagna di test, con diversi cicli di fasi fredde e calde, è stata eseguita secondo il programma e il 'comportamento' di questa complessa nave spaziale è stato generalmente in linea con quello atteso quando si reagisce al freddo e al caldo ambiente ", ha affermato Bachisio Dore, responsabile dell'ESA ATV di Assembly Integration & Verification (AIV). "Il completamento con successo di questa campagna di test rappresenta una pietra miliare per il programma ATV."
Sfida termica
L'aspetto più impegnativo del test è stato per l'ATV Jules Verne di mantenere le sue temperature entro limiti rigorosi compatibili con tutte le migliaia di parti di hardware che compongono i suoi sottosistemi sofisticati. Software specifici e nuove tecnologie consentono all'ATV di bilanciare le temperature sull'astronave e di volare agevolmente nell'oscurità gelida, nella radiazione solare che brucia e nel vuoto dell'ambiente orbitale.
"È come mettere il laptop del tuo computer nel congelatore, quindi esporlo al sole nella calura estiva e di nuovo al congelatore mentre lo usi continuamente", ha spiegato uno dei 35 ingegneri di Astrium e subappaltatori che stanno monitorando il veicolo spaziale 24 ore su 24, sette giorni su sette.
Jules Verne non è un laptop: è un veicolo spaziale da 20 tonnellate, delle dimensioni di un autobus a due piani, con dozzine di potenti computer e una grande quantità di elettronica. Il suo software di un milione di righe di codice lo rende il più grande ed elaborato mai sviluppato in Europa.
I 625 sensori termici integrati e altri 250 sensori extra, specialmente aggiunti all'interno e attorno a Jules Verne per il test, hanno attentamente monitorato che le temperature rimangano entro i limiti accettabili tutto il giorno.
Allo stesso tempo, all'interno dell'enorme camera da 2 300 m³ Large Space Simulator (LSS), sono state riprodotte le condizioni ambientali in orbita e i cicli termici. È stato raggiunto un tipico livello di vuoto di un milionesimo di millibar, la temperatura della camera esterna è stata abbassata a meno 30 ° C o meno 80 ° C secondo il ciclo di prova; e per brevi periodi, il simulatore solare è stato attivato, fornendo un raggio solare orizzontale di 6 metri di diametro, per irradiare un potente flusso di 1400 Watt per metro quadrato sullo sfolgorante strato bianco che protegge Jules Verne.
Tubi di calore all'avanguardia
L'ATV è costituito da due moduli principali con i propri requisiti di temperatura. Il Cargo Carrier integrato pressurizzato, con il suo scomparto di 48m³ dedicato a trasportare l'intero carico di rifornimento alla Stazione (con una massa massima di 7 667 kg). Questo modulo, che si collega all'ISS, deve rimanere tra 20 ° C e 30 ° C tra il lancio e l'attracco e durante la fase collegata con l'ISS, specialmente quando il rifornimento di carburante viene trasferito alla stazione.
Il modulo avionico / propulsione non pressurizzato, che comprende motori a razzo, energia elettrica, elettronica, computer, comunicazioni e avionica, deve rimanere tra 0 ° C e 40 ° C.
La baia avionica, che è il cervello dell'ATV, produce il proprio calore da un gran numero di apparecchiature elettroniche, e allo stesso tempo gestisce un sistema molto sofisticato per controllare il surriscaldamento. “Grazie a 40 condotti termici a conduttanza variabile all'avanguardia situati nella baia avionica, l'ATV è in grado di trasportare il calore e rilasciare l'energia direttamente nello spazio o, altrimenti, riscaldare altre parti in modo molto economico moda. Questa nuova tecnologia ci consente di eliminare il 50% di energia in più per l'intera nave spaziale e di mantenere comunque il giusto ambiente di temperatura interna ”, spiega Patrick Oger, ingegnere termico di Astrium.
Un altro obiettivo del test era monitorare il degassamento dell'ATV, causato da alcuni materiali dell'astronave che, in condizioni di vuoto, rilasciano alcuni gas interni che di solito sono intrappolati al loro interno. I campioni di gas ATV sono stati raccolti durante i test nella camera del vuoto e saranno successivamente analizzati. Gli ingegneri aerospaziali vogliono essere sicuri che i gas ATV non contaminino i meccanismi critici del veicolo spaziale, come quelli che ruotano i pannelli solari verso il sole. La loro rotazione a diverse temperature ha funzionato correttamente, anche se i quattro pannelli solari non sono stati montati sull'ATV per il test.
Mille sequenze di test
L'obiettivo principale del test era verificare che nell'ambiente del vuoto termico tutti gli elementi hardware funzionassero correttamente insieme. Per raggiungere questo obiettivo per un veicolo spaziale complesso come questo ATV, sono stati necessari lo sviluppo, la messa a punto e la validazione da parte degli ingegneri Astrium di circa mille procedure di test e sequenze di test automatizzate.
Ad esempio, durante il test, gli ingegneri ATV hanno anche attivato alcune delle parti mobili dell'astronave. Non appena fu dato l'ordine di estendere o ritrarre la sonda del sistema di aggancio, furono in grado di vederlo muoversi lentamente, mentre guardavano attraverso le piccole finestre LSS vicino alla cima dell'astronave.
Negli ultimi giorni di test, sono stati eseguiti diversi spari simulati dei 32 propulsori del motore con gas elio, al fine di verificare la corretta interazione tra i sottosistemi di propulsione e avionica. Inoltre, tutto l'hardware necessario all'ATV per eseguire manovre di emergenza per evitare la collisione con l'ISS è stato testato durante i test termici simulando le prestazioni di quattro di tali manovre.
“Grazie a questi test approfonditi, è stato possibile convalidare l'intero ATV, ovvero tutto l'hardware mentre reagiva alle dure condizioni orbitali. Allo stesso tempo, abbiamo potuto verificare le prestazioni complete dell'hardware e del software necessari per il controllo dell'alimentazione e del calore in condizioni di spazio ridotto ”, afferma Marc Chevalier, responsabile Astrium ATV del Assembly Integration Test (AIT). "Questo test di successo ci mostrerà anche alcuni piccoli miglioramenti nelle procedure software che sarebbe utile implementare".
Nelle prossime settimane, circa 50 gigabyte di dati di test archiviati durante le 270 ore di test funzionali eseguiti durante il test termico, che sono stati archiviati, saranno analizzati attentamente per essere sicuri che eventuali anomalie o bug minori siano pienamente compresi.
Fonte originale: comunicato stampa ESA
