lunedì 16 aprile 2018

Anniversario di Apollo 13 con Lovell, Haise e Kranz

Sono passati 48 anni dalla sfortunata, ma ormai leggendaria missione Apollo 13. Tra anni fa ho partecipato alla reunion dell'equipaggio con i dipendenti della Grumman a New York. Di seguito il ricordo di quella serata indimenticabile.


Garden City, New York  16 aprile 2015

Il Cradle of Aviation Museum ha ospitato la celebrazione del 45 ° anniversario dell missione Apollo 13, con la presenza degli astronauti Jim Lovell, Fred Haise e del Flight Director, Gene Kranz.

E' stata una serata speciale perché non solo ha onorato i due astronauti e il direttore di volo e il team della NASA che li aiutò a tornare a casa sani e salvi.  La serata ha anche ricordato coloro che hanno lavorato alla missione costruendo il modulo lunare creato dalla Grumman, a coloro che hanno aiutato la NASA a guidare la squadra verso casa il 17 aprile del 1970.

Ho avuto il privilegio di fare un tour del Museo con  Lovell, Haise (Astronauti) e Kranz (direttore di volo). Le loro parole piene di saggezza e misurate hanno raccontato come è stato ideato e costruito il Modulo Lunare (bellissimi gli oggetti  esposti, come il Modulo Lunare senza rivestimento con tutti gli apparati a vista o il simulatore utilizzato durante il training delle missioni Apollo). Tutti e tre hanno condiviso gli stessi pensieri e i numerosi ricordi.

Molti hanno definito questa missione come un grande fallimento, ma da quel volo sono nati: un film, diversi libri, e, in definitiva, una straordinaria storia di grande leadership e un grande lavoro di squadra. 

Durante la missione Apollo 13, non c'era una vera copertura mediatica,  l'intenzione della NASA era quella di ottenere un po' di copertura dalla stampa per attirare un po' di attenzione alla missione Apollo 13 e quelle future, bene: Apollo 13 ha attirato l'attenzione della stampa mondiale da quel giorno fino ad oggi e ormai per sempre.

New York 2015  da sinistra: Gene Kranz, James Lovell, Luigi Pizzimenti e Fred Haise (Credit Cerrato)


giovedì 12 aprile 2018

Le celle a combustibile delle missioni Apollo


Quarantasei ore e 43 minuti dall'inizio del volo di Apollo 13, il Capcom Joe Kerwin contatta il comandante Jim Lovell: "La nave spaziale è davvero in forma per quanto ci riguarda e ci annoiamo molto". Nove ore dopo, le cose diventarono molto meno noiose:un rimescolamento di routine dei serbatoi criogenici dell'ossigeno per evitare che il prezioso gas super-raffreddato si stratificasse, causò un'esplosione nel serbatoio 2. Con la fuoriuscita questo gas vitale, Apollo 13 perse lentamente elettricità, luce e la fornitura dell'acqua. Naturalmente nessuno a bordo o a Houston sapeva in quel momento cosa esattamente era successo e che l'equipaggio di Apollo 13 non sarebbe atterrato sulla Luna.

Il personale della Nord American mostra l'acqua e l'elettricità prodotte dalle celle a combustibile che alimentavano la navicella Apollo. (Credit:Museo Nazionale di Storia Americana)









La perdita di un serbatoio di ossigeno stava paralizzando la navicella di Apollo perché i serbatoi di ossigeno alimentavano le celle a combustibile che alimentavano a loro volta il veicolo spaziale. Tre celle a combustibile, ciascuna contenente 31 celle separate ma collegate, erano inserite nel modulo di servizio. La reazione elettrochimica della combinazione di idrogeno criogenico e ossigeno produceva elettricità, calore e acqua potabile come sottoprodotti. Questa energia elettrica veniva trasferita nel modulo di comando attraverso un ombelicale che corre lungo il lato esterno dei due moduli (servizio e comando).


In condizioni di volo normali, ciascuna delle celle a combustibile poteva produrre tra i 400 e i 1420 watt a corrente continua (CC) da 31 a 27 volt. E sebbene si "nutrissero" degli stessi serbatoi di ossigeno e idrogeno, le celle a combustibile non erano collegate tra loro, una decisione che ha portato un po 'di sicurezza nel sistema; il fallimento di una non avrebbe comportato una perdita totale di potenza. L'elettricità e l'acqua potabile erano sottoprodotti delle celle a combustibile Apollo


Una pila a combustibile del programma Apollo (Credit:National Air and Space Museum)










Le celle a combustibile erano legate a due bus che distribuivano la potenza prodotta attraverso i sistemi dei veicoli spaziali. La cella di combustibile 1 era collegata al bus DC principale A, la cella a combustibile 2 era collegata ai bus principali CC A e B e la cella a combustibile 3 collegata al bus principale CC B. Gli inverter a stato solido convertivano la corrente continua in corrente alternata (CA) per la distribuzione nei sistemi elettrici dei veicoli spaziali.


Ma queste connessioni tra celle a combustibile e bus non erano permanenti. Nel modulo di comando erano presenti interruttori che consentivano all'equipaggio di isolare manualmente una cella a combustibile e controllare la direzione del flusso di corrente nel caso in cui alcuni malfunzionamenti danneggiassero una delle celle. Perdere una cella a combustibile non significava che la navicella fosse morta. Allo stesso modo, uno degli inverter AC poteva fornire al veicolo spaziale le sue esigenze di elettricità di base, mentre gli altri due fungevano da backup e ogni bus era alimentato dal proprio inverter in modo da poter essere isolato se non funzionasse.
Quindi c'erano un numero di ridondanze nel sistema di alimentazione dell'Apollo. Una squadra poteva isolare qualsiasi elemento guasto dell'intero sistema, e la NASA aveva regole di missione in atto che delineavano cosa sarebbe successo se qualche elemento del sistema di alimentazione si fosse guastato in volo.


Secondo le regole della missione pubblicate prima del lancio dell'Apollo 11, una cella a combustibile è stata considerata persa quando la sua uscita scendeva sotto i 5 amp, un serbatoio di ossigeno era considerato perso quando la sua pressione fosse scesa sotto 150 psi e un serbatoio di idrogeno era considerato perso quando la sua pressione scendeva sotto 100 psi. La linea di condotta dopo aver perso uno o più elementi del sistema durante il volo varia a seconda della fase della missione: durante il lancio, la fase di atterraggio lunare o la fase di crociera.

Perdere tutte e tre le celle a combustibile durante il lancio non significava interrompere; le batterie cariche nel modulo di comando avrebbero fornito all'equipaggio 4.75 ore di energia per risolvere il problema in orbita prima che fossero costretti a rientrare nell'atmosfera. Solo la perdita di tre celle a combustibile e una delle batterie di rientro durante il lancio avrebbe richiesto l'aborto della missione.
Una perdita di due o tre celle a combustibile in orbita lunare significava cancellare l'atterraggio. 
La perdita di celle a combustibile durante l'atterraggio lunare significava un NO GO per la permanenza lunare. In questo caso, l'obiettivo era quello di far attraccare il veicolo spaziale il più rapidamente possibile.
Perdere due o tre celle a combustibile e qualsiasi batteria di rientro in qualsiasi punto della missione richiedeva uno spegnimento di emergenza per conservare tutta l'energia di bordo per il viaggio di ritorno e il rientro attraverso nell'atmosfera terrestre.


Con una sola cella a combustibile persa, l'equipaggio avrebbe tentato di ripristinare la cella e riconfigurare l'astronave per indirizzare l'energia dalle due celle restanti a un bus ciascuno, ripristinando una certa ridondanza. Da lì, la NASA avrebbe esaminato il modo in cui gli altri sistemi si stavano comportando e valutando in quale fase si trovava la missione prima di decidere se continuare con la missione programmata. All'epoca del volo di Apollo 13, le regole della missione stabilivano che non si poteva atterrare sulla Luna con due celle a combustibile. Quindi, quando il serbatoio dell'ossigeno esplose, l'equipaggio si attenne alle regole della missione. Le letture nel veicolo spaziale e a Houston evidenziarono che un serbatoio dell'ossigeno e le celle a combustibile 1 e 3 avevano fallito. Pensando che molti fallimenti potessero essere un qualche tipo di problema alla strumentazione, il Capcom Jack Lousma fece in modo che l'equipaggio provasse a ricollegare la cella a combustibile 1 al Main A e la fuel cell 3 al Main B, ma questo non risolse il problema. La chiamata per chiudere le valvole dei reagenti arrivò a un'ora e due minuti dall'inizio della crisi. Lousma chiamò per dire che Apollo 13 stava perdendo ossigeno attraverso la cella a combustibile 3. 

Lousma: "Quindi, vogliamo che tu chiuda la valvola dei reagenti sulla cella a combustibile 3. Sembra che le celle a combustibile 1 e 2 stiano cercando di tenere il passo."

Il Pilota del modulo lunare Fred Haise rispose: "Stai dicendo che le celle a combustibile 1 e 2 - 1 e 2 stanno cercando di resistere, ma stiamo perdendo O2 dalla pila a combustibile 3? E vuoi che chiuda la valvola dei reagenti sulla pila a combustibile 3? Ti ho sentito bene?"

Lousma confermò: "Affermativo, chiudi la valvola dei reagenti sulla pila a combustibile 3.


Questa decisione confermò all'equipaggio che l'atterraggio lunare era abortito. Poco più di cinque minuti dopo l'esplosione, Haise chiamò Houston, "Ho provato a resettare le celle a combustibile 1 e 3 ma entrambe mostrano le bandiere grigie".Fred Haise durante il debriefing della missione dichiarò: "Ho guardato la cella a combustibile 3, e i suoi flussi mostravano il fondo scala. Ciò significava che questa cella a combustibile non aveva energia. Ciò significava che l'intero bus era sparito. Ho compreso in quell'istante che LOI (Inserzione in orbita lunare) sarebbe stato NO GO. 

L'estensione del danno al modulo di servizio di Apollo 13 non fu nota fino a quando l'equipaggio non scattò questa fotografia. (Credit:NASA)


domenica 1 aprile 2018

La nuova ricetta potrebbe aiutare a testare i rover e costruire le basi lunari

Una tecnologia per produrre un materiale che ricorda da vicino la regolite rocciosa che si trova sulla superficie della luna potrebbe aiutare gli scienziati a progettare rover lunari migliori e più resistenti.

L’ingegnere Vince Roux, uno dei creatori della regolite lunare artificiale durante una recente intervista a Space.com: "Il materiale sulla luna è così aggressivo che distrugge le tecnologie che inviamo lassù, ecco perché la maggior parte delle missioni è durata solo poche settimane, perché le particelle penetrano nelle articolazioni e lacerano i tessuti delle tute spaziali”.

Agglutinati ottenuti da un materiale a base di basalto trovato sulla Terra. Credito: Off Planet Research, LLC
Finora, i ricercatori hanno creato materiale simile alla regolite lunare - l'originale è conservata presso il  Lunar Samples al Johnson Space Center di Houston,Texas - semplicemente sbriciolando dei basalti e delle rocce vulcaniche che si possono trovare sulla Terra, creando la corretta distribuzione delle forme e delle dimensioni delle particelle.



Agglutinati ottenuti da un materiale a base di basalto trovato sulla Terra. Credito: Off Planet Research, LLC

Roux e i suoi collaboratori hanno deciso di costruire una macchina che simula i processi geologici naturali che avvengono sulla luna. Il team si è concentrato sulla formazione degli agglutinati: particelle di suolo lunare fuso che si formano durante gli impatti delle micrometeoriti.

La luna non ha un'atmosfera, quindi queste piccole particelle raggiungono facilmente la superficie, quando queste piccole particelle colpiscono il suolo questo si riscalda e alcune delle particelle del suolo lunare si sciolgono.

Si stima che milioni di micrometeoriti con diametro inferiore a 1 millimetro colpiscano la superficie lunare ogni giorno. Gli agglutinati - una miscela di vetro fuso e frammenti minerali - hanno solitamente dimensioni dalle decine di micrometri e pochi millimetri. In alcune regioni, gli agglutinati costituiscono fino al 90% della regolite lunare.

Roux: "Abbiamo deciso di studiare un impatto individuale di un micrometeorite e di caratterizzare completamente ciò che accade quando quel piccolo, minuscolo granello colpisce la superficie della luna e una volta che siamo stati in grado di comprendere tutti i processi che hanno avuto luogo durante quell'impatto siamo stati in grado di replicare il singolo evento minuscolo migliaia di volte al minuto per produrre un volume maggiore di queste microstrutture".

Questa immagine, creata usando la microscopia a raggi X, mostra l'agglutinato lunare da campioni raccolti dagli astronauti dell'Apollo 11. Credito: Kiely, C e Kiely, C.J.




Esistono vari tipi di regolite lunare che variano nella composizione. Il tipo più scuro di regolite lunare può essere simulato sulla Terra usando basalto di roccia vulcanica, piuttosto prevalente sul pianeta. Il più vecchio, più leggero, tipo di regolite che può essere trovato negli altopiani lunari – dove è atterrata la missione Apollo 16 - può essere simulato solo usando una roccia molto rara chiamata anortosite.



Agglutinati fatti da materie prime anortosite, creati da Off Planet Research e pensati per imitare le proprietà della regolite trovata sulla luna. Credito: Off Planet Research, LLC


L'anortosite fu uno dei primi materiali che si solidificò dalla massa fusa che formava la Terra e la luna. Quando la luna si è raffreddò, quel materiale rimase sulla superficie della luna mentre sulla Terra, questo materiale venne rielaborato per miliardi di anni dall'attività tettonica, e quindi ora, estremamente raro. È davvero difficile trovare l’anortosite, perché è molto oltre il Canada, sopra il Circolo Polare Artico, e si può arrivare a questo piccolo lotto di materiale solo per un paio di mesi all'anno, dichiarano gli scienziati.

Il team di Saint Martin è riuscito a ottenere 20 tonnellate di anortosite che intendono utilizzare per creare una grande quantità di simulant della regolite lunare. Per prima cosa ridurranno il materiale alle dimensioni corrette delle particelle, quindi utilizzeranno la loro macchina per simulare gli impatti dei micro-meteoriti e creare gli agglutinati. La regolite risultante potrebbe essere utilizzata da altri ricercatori e aziende per testare le loro tecnologie prima di inviarle alla luna.

Un altro agglutinato di Off Planet Research, fatto con materie prime anortosite e destinato a imitare le proprietà della regolite trovata sulla luna. Credito: Off Planet Research, LLC

Vince Roux e i suoi collaboratori, hanno iniziato il progetto mentre erano studenti universitari presso l'Università Saint Martin's nello stato di Washington, dove Roux stava lavorando a un master, hanno creato una società chiamata Off Planet Research che gestirà una struttura di test nel campus di Saint Martin. La struttura è composta da un'area circa la metà della dimensione di un campo da tennis coperto dalla regolite fabbricata. Questo terreno insolitamente “coltivato” consentirà ai rover e ad altre tecnologie lunari di attraversare la topografia irregolare e persino scavare fino a logorare i materiali. Gli ingegneri si aspettano dei fallimenti e molti guasti, anzi lo auspicano, perché questo porterà a degli affinamenti della tecnologia.La struttura consentirà anche il collaudo di tecnologie che utilizzeranno le risorse della regolite, come stampanti 3D o tecnologie di estrazione dell'acqua. 

Il futuro di una base umana passerà su questi campi.