Gaganyaan: il veicolo celeste

"Ci sono alcuni che mettono in dubbio l'importanza delle attività spaziali in una nazione in via di sviluppo. Per noi non c'è ambiguità di scopo. Non abbiamo la fantasia di competere con le nazioni economicamente avanzate nell'esplorazione della luna o dei pianeti o con il volo spaziale con equipaggio.

Ma siamo convinti che, se vogliamo svolgere un ruolo significativo a livello nazionale e nella comunità delle nazioni, non dobbiamo essere secondi a nessuno nell’applicazione delle tecnologie avanzate ai problemi reali dell’uomo e della società”.

(Vikram Ambalal Sarabhai)

Le grandi ambizioni di un grande paese

Ne parlai nel numero 6 del 2023: l’India, oggi la nazione più popolosa al mondo, avendo superato per numero di abitanti la Cina, ha inseguito obiettivi ambiziosi in campo tecnologico e spaziale ed in pochi decenni dal primo satellite, lanciato nel 1975 in collaborazione con l’Unione Sovietica, ha stupito il mondo con le missioni lunari Chandrayaan e la sonda marziana Mars Orbiter, tutte coronate da successo.

1984: Rakesh Sharma divenne il primo cittadino indiano a volare nello spazio con la Sojuz T-11 compiendo una missione di sette giorni, 21 ore e 40’ a bordo della stazione spaziale sovietica Saljut-7 insieme ai cosmonauti Yurij Malyshev e Gennadi Strekalov nell’ambito del programma spaziale internazionale Interkosmos.

Il passaggio obbligato per fare il salto di qualità è quello di inserirsi nel novero delle nazioni che hanno lanciato un equipaggio umano nello spazio. E per giungere a ciò, ISRO (Indian Space Research Organization) ha messo in atto il progetto Gaganyaan (dal Sanscrito Gagana, Celeste e Yana, Veicolo), il Veicolo celeste destinato a portare i primi Vymanauti, anche questo un vocabolo mutuato dal Sanscrito (da Vymana che indica un oggetto che vola).

La gestazione del progetto Gaganyaan

Gli studi preliminari per un veicolo pilotato sono iniziati nel 2006 sotto la denominazione generica di Veicolo Orbitale. Rispetto ad analoghi progetti di altri paesi, già nei primi studi, affidati all’Hindustan Aeronautics Limited (HAL), la navicella indiana è stata delineata nelle sue caratteristiche definitive che si sono mantenute inalterate fino alla realizzazione dei primi prototipi.

Il veicolo spaziale indianoi, doveva avere la caratteristica di mantenere un volo autonomo per tre occupanti della durata massima di una settimana. Prevista la possibilità di aggancio con la ISS o con un’eventuale stazione spaziale domestica, utilizzando l’International Docking System, un sistema di aggancio androgino derivato dal Russo-Americano APAS-95 in uso da quasi tutte le nazioni spaziali. Una particolare attenzione è stata dedicata allo sviluppo di un propellente alternativo e meno tossico dell’idrazina usualmente impiegata per i motori di manovra della capsula. In luogo della sostanza tossica, il Liquid Propulsion System Centre (LPSC) ha sviluppato una miscela di Nitrato di idrossilammonio, nitrato di ammonio, metanolo ed acqua.

Nel 2014 il governo ha definitivamente varato il programma stanziando i fondi necessari ed iniziando lo sviluppo anche di tutte le infrastrutture necessarie al compimento del programma nei termini che, inizialmente, prevedevano il primo volo con equipaggio nel dicembre 2021. Purtroppo, la pandemia di COVID-19 ha fatto slittare il volo umano al 2025.

Com’è fatta la Gaganyaan

La navicella pilotata ricalca lo schema, abbastanza tradizionale, composto da modulo per equipaggio e modulo di servizio.

La forma del compartimento per i Vymanauti ricorda in piccolo quella della nuova navicella pilotata Cinese Mengzhou, della Orion statunitense e della Orjiol russa: sostanzialmente un tronco di cono.

Dal peso di 5,3 tonnellate, è in grado di sostenere tre Vymanauti per una settimana in volo autonomo. Un sistema di paracadute le consentiranno l’ammaraggio nelle acque dell’Oceano Indiano: un paracadute principale in grado di ridurre la velocità da 216 m/s a meno di 11 m/s prima dello splashdown accoppiato con un sistema gemello che si attiva in caso di malfunzionamento del sistema primario.

L’attenzione all’impatto ambientale, già manifestata con la scelta di propellenti non tossici per i motori di manovra, trova un’ulteriore affermazione nell’implementazione di un impianto di depurazione delle acque che entra in funzione al momento dell’ammaraggio. Questo, oltre a ripulire le acque circostanti dalle scorie prodotte dai residui della combustione esterni alla capsula, provvede anche a filtrare ed a potabilizzare l’acqua marina per gli occupanti della Gaganyaan in attesa dei soccorsi.

Il modulo di servizio, dal peso di 2,9 tonnellate, dotato di batterie di pannelli solari, trasporta tutte le apparecchiature di bordo ed i motori d’apogeo a combustibile liquido della navicella in grado di portarla fino ad un'orbita di 400 Km d’altitudine. Viene separato durante la discesa sulla terra dal modulo dell’equipaggio.

La torre di emergenza del CES (Crew Escape System) ricalca anch’essa gli analoghi sistemi a torre russo, cinese ed americano. Durante le prime fasi del lancio, mediamente i primi 140”, in caso d’avaria, viene attivata una serie di motori a combustibile solido posti in cima ad una torre, appunto, in grado di separare il modulo dell’equipaggio dal resto del lanciatore e trasportarlo ad un’altitudine alla quale sarà possibile aprire il paracadute principale in sicurezza.

Per il lancio dei Vymanauti è stato scelto il lanciatore HLV Mk-III, versione Human rated del collaudato veicolo LV Mk-III già conosciuto come GSLV Mk-III. L’accelerazione massima sostenuta dell’equipaggio è stata fissata a 4G; per questo scopo, la pressione delle camere di combustione dei motori Vikas L110 diminuita da 62 a 58.5 Bar così come quella dei Boosters a combustibile solido HS200 da 58.8 a 55.5 rinforzati anche nelle giunzioni con l’implementazione di ulteriori tre O-rings.

Le infrastrutture ed i test

Le componenti della Gaganyaan sono state testate separatamente a partire dal 2022. Sono stati effettuati test statici dei motori Vikas L110 e dei boosters HS200, provati a terra i motori RCS (Reaction Control System) e LAM (Liquid Apogee Motor), effettuati test di apertura dei paracadute principale e di riserva, con il lancio, dall’altitudine di 2,5 Km di un simulacro della navicella delle esatte dimensioni e peso. Anche il paracadute pilota è stato oggetto di numerosi test che ne hanno verificato l’attivazione accelerando tramite un particolare carro ferroviario una zavorra di peso simile alla capsula.

Spettacolare il test TV-D1, avvenuto il 21/10/2023 della torre del CES. Per l’occasione su di un booster del lanciatore PSLV-XL è stata montata una copia a grandezza naturale del CM (Command Module) Gaganyaan, la copertura aerodinamica CMF (Command Module Fairing) e la torre CES.

L’addestramento e l’equipaggio

Nel luglio 2019 ISRO e Glavkosmos, una controllata di Roscosmos, hanno siglato un’accordo per la cooperazione nella selezione, supporto ed addestramento spaziale per i futuri Vymanauti Indiani. A seguito di ciò un distaccamento della divisione tecnica di ISRO è stato aperto a Mosca ed è stato dato incarico all’industria statale NPP Zvezda per la realizzazione di tute spaziali, molto simili alle Sokol in uso sulle Sojuz,  specifiche per le attività intraveicolari degli occupanti della navicella Gaganyaan. Nel contempo è stato realizzato un centro domestico per l’addestramento dei Vymanauti che verrà successivamente implementato con tutte le strutture necessarie per garantire autonomia in questa fase dal GTC (Gagarin Training Center) di Star City.
Il 27 febbraio 2024, il Primo Ministro Narendra Modi in persona, ha annunciato i nomi dei primi Vymanauti destinati a volare con la navicella Gaganyaan. Si tratta del Group Captain Prasanth Balakrishnan Nair, il Group Captain Ajit Krishnan, il Group Captain Angad Pratap ed il Wing Commander Shubanshu Shukla. Sono piloti collaudatori dell’IAF (Indian Air Force) di provata esperienza che, molto probabilmente, avranno il loro battesimo dello spazio durante una delle prossime missioni private Axiom verso la ISS.
Ma, per le prime missioni senza equipaggio della Gaganyaan, ci sarà comunque un passeggero d’eccezione. Il 22 febbraio 2020, ISRO ha annunciato la realizzazione di un robot umanoide dalle sembianze femminili chiamato Vyommitra. Il nome, sempre derivato dal Sanscrito (Vyoma, spazio e Mitra, amico) rende bene l’idea del ruolo che l’androide di bordo dovrà svolgere. Analogamente al suo lontano antenato il manichino sovietico Ivan Ivanovic ed agli analoghi manichini più moderni imbarcati sui prototipi delle Orion e Starliner statunitensi, avrà il compito di monitorare il livello di radiazioni ma, in più, potrà interagire con il sistema di controllo ambientale ed interpretare eventuali messaggi d’allarme del computer di bordo e finanche lanciare richieste di soccorso in Hindi ed Inglese in caso d’indisponibilità dell’equipaggio. Dopo i primi due voli senza equipaggio, è previsto che Vyommitra, che non è dotato di gambe, possa restare a bordo coadiuvando l’equipaggio umano. 

Il futuro

Indubbiamente il programma indiano è, insieme a quello cinese, uno dei più ambiziosi: già il 2024 vedrà il lancio dell’orbiter venusiano Shukrayaan-1. Ma anche la Luna, dopo il successo della missione Chandrayaan-3, sarà presto obiettivo di due lander: Chandrayaan-4 e la missione Nippo-Indiana Lupex. Inoltre è in fase di sperimentazione uno spazioplano riutilizzabile chiamato Pushpak Vyman. Il Primo Ministro indiano, ha recentemente annunciato la costruzione di una propria Stazione Spaziale Orbitale, la Bharatiya Antariksha Station i cui primi moduli dovrebbero essere lanciati nel 2028. Secondo i piani annunciati dal Presidente di ISRO, Sreedhara Panicker Somanath , si prevede di far scendere i primi Vymanauti  sul suolo lunare entro il 2040. Non ci resta che attendere i prossimi passi di quest’ambizioso programma spaziale  ricordando le parole di Narendra Modi: 

Una Terra, una famiglia un futuro