acchiappalo! acchiappalo!

i sistemi di avvicinamento ed aggancio automatici: da igla a kurs-na

Attraccare, una nobile arte.

Facile se il mio obiettivo è fermo, meno facile se si muove, ancora meno facile se si muove nell’aria, molto complicato se si muove nello spazio; da quando l'umanità ha imparato a navigare, ha dovuto anche imparare ad attraccare.

Dalla fine degli anni 70 del XX secolo, è diventata un’imprescindibile capacità. Senza rendez-vous non si sarebbe potuto andare sulla Luna con l'Apollo, ad esempio, o non si sarebbero potute mandare in orbita le prime Salyut già nel 1971.

Certo, lo si può fare manualmente, ma sia gli americani che i sovietici hanno sin da subito predisposto dei sistemi in grado di svolgere tale manovra in modo completamente automatico; ciò allo scopo di sgravare l’equipaggio di un complicato e pericoloso compito.

Non vi parlerò dei sistemi in uso da parte della NASA, ma, appunto trattando di cosmonautica oggi vi intratterrò sul modo à la russe di affrontare e risolvere il problema.

Igla: cercare l’ago nel pagliaio (cosmico)

Il gioco di parole è voluto, sappiatelo… Igla, in russo, vuol dire proprio Ago. Chissà se non è stato affibbiato appositamente il nome parafrasando il noto proverbio che, però, non credo si dica esattamente così nella lingua di Dostoevskij.

È stato il primissimo sistema di avvicinamento ed aggancio automatico. Venne progettato alla fine del 1965 e fece il suo debutto, con successo, il 30/10/1967 con l’aggancio automatizzato in orbita, il primo al mondo, tra le due Sojuz (senza equipaggio) Kosmos-186 e Kosmos-188.

Il sistema IGLA si attivava alla distanza di 20-30 km e prevedeva che ci fosse sempre un veicolo attivo, cioè che cercava il suo bersaglio (in questo caso la Kosmos-188), ed un veicolo passivo cioè che doveva essere individuato e, una volta captati i segnali delle antenne del veicolo attivo, trasmettere a sua volta i segnali che gli avrebbero consentito di allinearsi a questo consentendo l’avvicinamento e l’aggancio in orbita. Il sistema IGLA aveva però un limite: i due veicoli, appunto, dovevano collaborare tra di loro. Se uno dei due non avesse trasmesso segnali, il sistema non avrebbe funzionato.

Questa situazione si verificò, difatti, diverse volte. La prima con il mancato aggancio in orbita tra la Sojuz-3 con a bordo Georgji Beregovoji, e la Sojuz-2, senza equipaggio. Beregovoji tentò anche l’aggancio manuale ma venne disorientato dalle luci di posizione della Sojuz-2 occultate dalla luce solare. Avendo esaurito il combustibile a disposizione, dovette abbandonare rientrando a terra. Anche la Sojuz-15 ebbe problemi ad agganciarsi alla stazione spaziale Saljut-3 e dovette abbandonare il tentativo per lo stesso motivo, cosa che accadde anche alla Sojuz-23 costretta poi a quel drammatico ed avventuroso ammaraggio nel lago Tengiz di cui vi ho parlato in altra occasione.

Ma l’esempio più clamoroso fu durante il tentativo di salvataggio della Saljut-7, fuori controllo e che quindi non poteva collaborare da parte dell’equipaggio della Sojuz T-13. Vladimir Dzhanibekov e Viktor Savynikh dovettero letteralmente afferrarla al volo come in un rodeo.

Questa serie di inconvenienti diede l’impulso alla creazione, anche in vista dell’esordio della nuova stazione spaziale MIR di un nuovo sistema che non richiedesse necessariamente la collaborazione dei due veicoli.

KURS: siamo sulla rotta giusta…

Aridaje con i giochi di parole!

Sì, anche qui, ho voluto scherzare un po': Kurs in russo vuol dire rotta.

La sua origine nasce, come accennato, dalla necessità di avere un sistema indipendente dalla collaborazione o meno del veicolo passivo. Già a metà degli anni 70, si stava sviluppando il sistema di misurazione reciproca MERA che venne integrato nella dotazione di bordo della stazione Salyut-6 a supporto del citato IGLA.

Rispetto a questo, Kurs è decisamente meno ingombrante (dalle fotografie allegate potete vedere come fossero grandi le antenne di IGLA) e, soprattutto si attivava alla ricezione del segnale di ritorno dalle antenne ricetrasmittenti del veicolo passivo che funzionavano un po' come il trasponder del nostro Telepass. Agganciato questo segnale, il veicolo attivo faceva il resto in un abbraccio elettronico sempre più stretto fino all’aggancio.

Sui veicoli, fino al 2018 venne installata la versione Kurs-A, cioè quella attiva, mentre la stazione ha la versione Kurs-P, cioè passiva. Successivamente sono state rese le versioni androgine, cioè in grado di essere utilizzabili sia nella fase attiva che passiva.

Kurs entra in funzione a ben 200 km di distanza, quindi molto prima dei 20-30 km dell’IGLA.

Ne sono state prodotte diverse versioni oltre alle citate “A” e “P”:

Kurs ATV, specificatamente creata per i veicoli da rifornimento europei ATV;

Kurs 35, versione specifica per la navetta Buran;

Kurs O, versione per l’avvicinamento ottico negli ultimi 30 metri, sempre per la navetta Buran.

A seguito del deterioramento dei rapporti con l’Ucraina dal 2014 in poi, in considerazione del fatto che il Kurs era prodotto dagli stabilimenti Elmis di Kiev, ed anche per alleggerire e semplificare il sistema, dal 2016 è in uso la versione Kurs-NA (Novaja aktivaja, Nuovo attivo).

La versione NA pesa la metà e consuma tre volte meno energia. Inoltre, può agganciarsi anche alla rete di satelliti Glonass e GPS nelle fasi iniziali di avvicinamento a distanze superiori ai 200 km.

La prossima versione del sistema Kurs, sarà la Kurs-L (Lunnjy, Lunare). Ancora più leggero e compatto sarà in grado di sopportare una dose maggiore di radiazioni esterne ed equipaggerà la navicella Orjiol.

IN CASO D’AVARIA: Faccio a mano!

Finora abbiamo parlato di sistemi automatizzati, ma esiste un sistema per l’avvicinamento e l’aggancio in modalità manuale ma telecomandato. Si chiama TORU (Teleoperatovnji regjim upravlenjia, regime di controllo con operatore remoto). In caso di avaria del sistema KURS, ed in caso di assenza di equipaggio o di impossibilità di questo ad operare dalla navicella, per esempio nel caso di un’avaria al sistema Kurs della Progress oppure di malore dell’equipaggio della Sojuz in presenza, appunto di un guasto al Kurs, dalla stazione spaziale ci si può agganciare ai sistemi di controllo della navicella, appunto, e telecomandarla verso l’attracco.

Ha fatto il suo debutto nel 1993 con la Progress M-15 e poi è balzato agli onori delle cronache per il primo tamponamento spaziale tra la Progress M-34 e la Mir, causato da un improvviso spegnimento del computer di bordo della stazione.

Così come il simulatore a terra, il TORU ha i due classici Joystick per il controllo del movimento sugli assi e per la spinta, oltre che uno schermo dove è possibile visualizzare la vista dal punto di vista della navicella che sta attraccando. Inoltre, il TORU riesce a fornire anche un feedback sonoro dall’interno del veicolo in manovra per consentire all’operatore remoto di percepire quelle alterazioni sonore che potrebbero essere indice di un malfunzionamento dei sistemi di bordo.

Insomma, afferrare al volo, è il caso di dirlo, un oggetto spaziale, è una nobile e complessa arte…