Matt Ashmore, un ingegnere del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, esegue un controllo di adattamento dei tre strumenti esterni di RRM3 (da sinistra a destra:strumento di manutenzione criogeno, VIPIR2, strumento multifunzionale 2). Dopo che RRM3 è stato installato all'esterno della Stazione Spaziale Internazionale, il braccio robotico Dextre monterà il piedistallo e gli strumenti, preassemblato dagli astronauti sulla stazione spaziale. Credito:Goddard Space Flight Center della NASA/Chris Gunn
La NASA getterà le basi per l'estensione della vita dei veicoli spaziali e l'esplorazione dello spazio di lunga durata con l'imminente lancio della Robotic Refueling Mission 3 (RRM3), una missione che aprirà la strada alle tecniche per lo stoccaggio e il rifornimento di carburante criogenico per veicoli spaziali.
La terza fase di una dimostrazione tecnologica in corso, RRM3 si collegherà alla Stazione Spaziale Internazionale e si baserà su due missioni precedenti:RRM e RRM2. Queste prime due fasi hanno praticato i compiti robotici di rimozione di cappucci e valvole sui veicoli spaziali, che porta all'atto di rifornimento di carburante, ma si è fermato prima del trasferimento del fluido criogenico.
Il fluido criogenico può fungere da combustibile molto potente. Come propellente, produce un'elevata spinta o accelerazione, permettendo ai razzi di sfuggire alla forza gravitazionale dei corpi planetari. Come refrigerante, mantiene operativi i veicoli spaziali e può prolungarne la durata di anni.
Oltre a questi usi, la capacità di rifornire carburante criogenico nello spazio potrebbe ridurre al minimo la quantità di carburante necessaria per trasportare dalla superficie terrestre le navicelle spaziali, rendendo possibile viaggiare più lontano nello spazio per periodi di tempo più lunghi.
L'ossigeno liquido è un altro tipo di fluido criogenico, utilizzato per i sistemi di supporto vitale degli astronauti. Avere la capacità di immagazzinare e ricostituire in modo efficiente questo tipo di ossigeno potrebbe facilitare la capacità degli astronauti di intraprendere missioni di esplorazione umana di lunga durata e vivere su altri pianeti.
La capacità di ricostituire e immagazzinare fluido criogenico può aiutare con l'esplorazione. Ecco alcuni modi in cui le tecnologie dimostrate da RRM3 potrebbero essere utilizzate sulla Luna e su Marte. Credito:Goddard Space Flight Center della NASA
"Ogni volta che possiamo prolungare il nostro soggiorno nello spazio è prezioso per la scoperta, " ha detto Beth Adams Fogle, Responsabile della missione RRM3 nell'ufficio del programma di missioni di dimostrazione tecnologica della NASA presso il Marshall Spaceflight Center di Huntsville, Alabama. "La capacità di RRM3 di trasferire e immagazzinare fluido criogenico potrebbe alterare i nostri attuali limiti di carburante per l'esplorazione umana".
Un'altra possibilità è estrarre l'acqua sulla Luna per separarla nei suoi singoli elementi, idrogeno e ossigeno, entrambi convertibili in propellenti criogenici. Le tecnologie RRM3 stabiliranno metodi per trasferire e immagazzinare queste risorse per rifornire i veicoli spaziali nelle missioni di esplorazione, gettando le basi per quelle che un giorno potrebbero essere stazioni di servizio lunari.
Oltre la Luna, l'anidride carbonica nell'atmosfera marziana ha anche il potenziale di essere convertita in metano liquido, un fluido criogenico. Le tecniche RRM3 potrebbero quindi essere applicate per rifornire i razzi di partenza da Marte.
Gli astronauti che viaggiano nello spazio trasferiscono con successo il modulo RRM dalla stiva dello shuttle Atlantis a una piattaforma temporanea sul robot Dextre della ISS per le fasi 1 e 2 di RRM. Credito:NASA
Per quanto utili siano i criogeni, i loro punti di ebollizione estremamente bassi rendono difficile conservarli nello spazio, perché si sbiadiscono nel tempo. RRM3 non solo trasferirà fluido criogenico, ma conserva 42 litri di criogeno senza perdita di liquidi per sei mesi, abbastanza per mantenere gli strumenti dei veicoli spaziali per anni.
"Ogni volta che provi qualcosa per la prima volta, c'è un elemento di rischio, " ha detto Jill McGuire, responsabile di progetto per RRM3. "Speriamo che la nostra dimostrazione tecnologica aiuti a ridurre il rischio di fare rifornimento nello spazio per future esplorazioni e missioni scientifiche".
Gli ingegneri della NASA si sono basati sulle lezioni apprese da RRM e RRM2 per progettare hardware di prossima generazione. Durante le operazioni di missione RRM3, il braccio robotico Dextre della stazione spaziale svolgerà compiti utilizzando una suite di tre strumenti primari.
Modulo di trasferimento del fluido RRM3 con il piedistallo esterno dell'utensile fissato nella parte superiore durante un controllo dell'adattamento dell'utensile in Greenbelt, Maryland. Credito:Goddard Space Flight Center della NASA/Chris Gunn
La sequenza di attività inizia con lo strumento multifunzione 2, che gestisce strumenti specializzati più piccoli per preparare il trasferimento del fluido. Prossimo, lo strumento di manutenzione criogeno utilizza un tubo flessibile per collegare il serbatoio pieno di metano liquido al serbatoio vuoto. Per monitorare il processo, il Visual Inspection Poseable Invertebrate Robot 2 (VIPIR2) utilizza una telecamera robotica all'avanguardia per assicurarsi che gli strumenti siano posizionati correttamente.
"Impariamo facendo, " ha detto Ben Reed, vicedirettore della divisione del progetto di assistenza satellitare presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Pioniere di nuove tecnologie è difficile, ma quando lo facciamo bene i guadagni sono grandi".
