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ⓘ CST-100 Starliner




CST-100 Starliner
                                     

ⓘ CST-100 Starliner

Il CST-100 Starliner è una capsula spaziale proposta da Boeing in collaborazione con Bigelow Aerospace, aziende private entrate nel programma Commercial Crew Development della NASA. La sua missione primaria è quella di trasportare gli equipaggi della Stazione Spaziale Internazionale e di eventuali stazioni spaziali private, come la programmata Bigelow Aerospace Commercial Space Station.

Esternamente è simile alla capsula Orion costruita dalla Lockheed Martin per la NASA. La capsula ha un diametro di 4.56 metri, è più grande dellApollo CSM ma più piccola della Orion. Il CST-100 può ospitare equipaggi di sette persone, può restare in orbita attraccata ad una stazione fino a sette mesi ed è riutilizzabile fino a dieci missioni. Inoltre è compatibile con diversi vettori, come lAtlas V, il Delta IV o il Falcon Heavy, ed il futuro Vulcan. Il veicolo di lancio iniziale sarà lAtlas V, lanciato dalSLC-41 della Cape Canaveral Air Force Station, in Florida.

Nella prima fase del programma Commercial Crew Development CCDev la NASA conferì a Boeing un contratto di 18 milioni di dollari per uno studio preliminare. Nella seconda fase Boeing ottenne 93 milioni di dollari per un ulteriore studio. Il 3 agosto 2012 la NASA annunciò che Boeing aveva ottenuto un contratto di 460 milioni di dollari per continuare così a lavorare sul CST-100 sotto il programma Commercial Crew Integrated Capability CCiCap. Il 16 settembre 2014 la NASA ha selezionato il CST-100, assieme al Dragon 2 di SpaceX, per il programma Commercial Crew Transportation Capability CCtCap, con un contratto di 4.2 miliardi di dollari. Si prevede che la capsula volerà per la prima volta, senza equipaggio, nel Giugno 2018, per poi effettuare il primo volo con equipaggio nellAgosto 2018, portando due astronauti verso la ISS nel primo volo operativo a Dicembre 2018.

                                     

1.1. Storia Sfondo

Il disegno attinge allesperienza di Boeing con lApollo CSM, lo Space Shuttle e lISS per la NASA, e al progetto per il Dipartimento di Difesa Orbital Express. Il CST-100 non ha ereditarietà dallOrion, ma molto spesso viene confuso con la più vecchia e semplice Orion Lite proposta da Bigelow Aerospace con lassistenza tecnica della Lockheed Martin. Userà il NASA Docking System per lattracco ed il Boeing Lightweight Ablator BLA per il suo scudo termico.

                                     

1.2. Storia Sviluppo

Il nome CST-100 venne utilizzato inizialmente quando la capsula fu annunciata dal CEO di Bigelow Aerospace Robert Bigelow nel Giugno 2010. CST è lacronimo di Crew Space Transportation Trasporto spaziale umano, sebbene sia stato riportato che il numero 100 sta per laltezza a cui si trova la linea di Kàrmàn, 100 km dal livello del mare, la quale definisce teoricamente il confine tra Terra e spazio; la denominazione era infatti una designazione arbitraria creata dalla sede centrale. Il Rocketdyne RS-88 Bantam verrà utilizzato per il Launch Escape System LES.

Ricevendo pieni finanziamenti dal contratto della fase 1 del programma CCDev, lo Space Act Agreement si è prefissa alcuni obiettivi da raggiungere nel corso del 2010:

  • Dimostrazione di base del processo produttivo dello scudo termico;
  • Dimostrazione della fabbricazione dello scudo di pressurizzazione del modulo dellequipaggio;
  • Dimostrazione delle attrezzature dintegrazione dei sistemi davionica;
  • Test dimostrativo dellhardware del sistema di aborto;
  • Dimostrazione del sistema di rendez-vous e attracco autonomo;
  • Dimostrazione della capacità revitalizzativa dellaria del supporto vitale;
  • Dimostrazione del sistema di atterraggio test di caduta e test di raddrizzamento ad acqua;
  • Recensione della definizione del sistema;
  • Dimostrazione di un modello di modulo dellequipaggio.
  • Studio commerciale e selezione tra LES a spinta o a trazione;

A Luglio 2010, Boeing ha stabilito che la capsula sarebbe potuta divenire operativa nel 2015 se con sufficienti approvazioni e fondi, ma ha anche indicato che avrebbe proceduto con lo sviluppo del CST-100 solo se la NASA lavesse implementato alliniziativa di trasporto umano commerciale annunciata dallamministrazione Obama ad inizio FY11. Lesecutivo di Boeing Roger Krone aveva stabilito che linvestimento della NASA avrebbe permesso a Boeing di concludere il business case, che sarebbe molto difficile da chiudere senza finanziamenti dalla NASA. Inoltre, anche una seconda destinazione oltre alla ISS sarebbe stata necessaria per raggiungere lo scopo, e per questo la collaborazione con Bigelow Aerospace si rivelò fondamentale.

Boeing vinse il contratto da 92.3 milioni di dollari dalla NASA nellAprile 2011 per continuare lo sviluppo del CST-100 sotto la fase 2 del programma Commercial Crew Development CCDev. Il 3 agosto 2012 la NASA ha annunciato il premio di 460 milioni di dollari a Boeing per continuare a lavorare sul CST-100 anche nella terza fase del CCDev, ovvero il programma Commercial Crew Integrated Capability CCiCap.

Il 31 ottobre 2011 la NASA annunciò che attraverso una collaborazione con Space Florida, la Orbiter Processing Facility-3 al Kennedy Space Center sarebbe stata affittata alla Boeing per costruire e testare il CST-100.

Il 16 settembre 2014 la NASA ha selezionato Boeing CST-100 e SpaceX Dragon 2 come le due aziende che avrebbero ricevuto finanziamenti per sviluppare sistemi di trasporto con equipaggi americani verso la Stazione Spaziale Internazionale. Boeing vinse un contratto da 4.2 miliardi di dollari per completare e certificare il CST-100 entro il 2017, mentre SpaceX vinse un contratto da 2.6 miliardi di dollari per completare e certificare il proprio Dragon 2. Il contratto prevede almeno un volo di test con equipaggio con almeno un astronauta della NASA a bordo. Una volta ottenuta la certificazione, lo Starliner della Boeing dovrà effettuare da 2 a 6 voli con equipaggio verso la ISS. William H. Gerstenmaier, della NASA, considera il CST-100 come la migliore proposta, ritenendola più resistente delle altre.

Parte del contratto della NASA permette a Boeing di vendere posti per turisti spaziali. Boeing propose un solo posto per volo per una sola persona ad un prezzo molto competitivo rispetto a quello offerto dalla Roscosmos.

Il 4 settembre 2015 Boeing ha annunciato che il CST-100 sarebbe stato chiamato ufficialmente CST-100 Starliner, un nome che segue le convenzioni del 787 Dreamliner prodotto da Boeing Commercial Airplanes. Nel Novembre 2015 la NASA ha annunciato che non ha selezionato Boeing nellambito della fase 2 del programma Commercial Resupply Services CRS.

Nel maggio 2016 Boeing posticipò le previsioni del primo lancio del CST-100 da fine 2017 a inizio 2018.

Nellottobre 2016 Boeing posticipò ulteriormente il suo programma di sviluppo e test di altri 6 mesi, da inizio 2018 a fine 2018, a causa di problemi di produzione sul secondo CST-100. Si spera di riuscire a lanciare astronauti NASA verso la ISS entro dicembre 2018. I motivi sono da ricercarsi in alcuni ritardi nella linea di approvvigionamento dei componenti della capsula da parte di alcuni fornitori; inoltre in un difetto di produzione che ha provocato la sostituzione completa della parte inferiore della cellula pressurizzata della capsula 2 composta di due elementi fondamentali saldati insieme e destinata al primo volo con astronauti; anche a causa di un serraggio non corretto della parte che avrebbe dovuto mantenere il blocco di alluminio immobile durante la lavorazione, quest’ultimo ha subito alcuni piccoli movimenti non rilevati e che hanno provocato una lavorazione errata successiva. Questo ha comportato la sostituzione dell’intera parte con una di nuova produzione; infine, un problema ai test di certificazione di componenti minori della capsula ha definitivamente portato a uno slittamento dei tempi di un paio di mesi sull’attuale tabella di marcia.

                                     

2. Testing

Una varietà di test di validazione sono in corso sullarticolo di test.

Nel Settembre 2011 Boeing ha annunciato il completamento di una serie di test di caduta libera per validare il design del sistema di gonfiaggio degli airbag. Gli airbag sono collocati sotto allo scudo termico del CST-100, che è disegnato per essere separato dalla capsula durante la discesa con paracadute ad unaltitudine di 1500 m. Gli airbag vengono dispiegati riempendo con una mistura di ossigeno e azoto compressi, e non con le misure esplosive integrate in diverse automobili. I test vennero svolti nel deserto del Mojave, nel sudest della California, a velocità a terra tra i 16 e i 48 km/h per simulare condizioni di vento incidente al momento dellatterraggio. Bigelow Aerospace costruì limpianto di test mobile e condusse i test.

NellAprile 2012 Boeing condusse un test di caduta libera con un modello di CST-100 nel deserto del Nevada al Delamar Dry Lake vicino Alamo, testando con successo i tre paracadute datterraggio principali da 3400 m.

Nel 2012, Pratt & Whitney Rocketdyne, ha completato con successo un ciclo completo sul Launch Abort Engine LAE progettato per lutilizzo sulla capsula. Il motore ha fornito i riscontri previsti in sede di progetto raggiungendo un valore di spinta totale di circa 18.200 kg.

Il 19 Agosto 2013 Giorno Nazionale dellAviazione Boeing ha annunciato che due astronauti NASA hanno valutato le comunicazioni, lergonomia e linterfaccia per lequipaggio del CST-100, mostrando come i futuri astronauti opereranno nel veicolo durante il trasporto verso la Stazione Spaziale Internazionale ed altre destinazioni in orbita bassa terrestre.

Nel 2013 una stima predice che il costo di ogni sedile sarà concorrenziale rispetto a quello dei Soyuz; infatti sarà di 57 milioni di dollari cadauno.

A Febbraio 2015 è stato fissato il completamento del veicolo entro il 2017 iniziando la sua attività di trasporto passeggeri da e verso la ISS. Tuttavia, Boeing ha riportato l11 Maggio 2016 che i piani sarebbero stati rimandati di 8 mesi a causa del bisogno di ridurre la massa del veicolo visti i problemi di aerodinamica analizzando la fase di decollo del razzo Atlas V.

Conseguenzialmente il test di aborto del lancio dal pad originariamente previsto per Febbraio 2017 è stato rimandato ad ottobre 2017. Il primo test di abort con equipaggio, lanciato dal Launch Complex 32 presso lo storico complesso di White Sands Missile Range è avvenuto con successo il 4 novembre 2019. Una missione di test senza equipaggio verso la ISS, Boe-OFT, non avverrà prima dellagosto 2019 e durerà 30 giorni. Il primo volo con equipaggio, Boe-CFT, non avverrà prima del novembre 2019 e durerà 14 giorni, trasportando un astronauta della NASA ed un pilota di test Boeing verso la ISS.

Il 20 dicembre 2019 la navetta, lanciata con un razzo Atlas V da Cape Canaveral Florida alle 12.37 italiane, pur essendo entrata in una orbita stabile, non è stata in grado di raggiungere la ISS; questo compromette il tentativo statunitense di ricostituire la capacità di lanciare autonomamente veicoli in grado di trasportare astronauti e rifornimenti nello spazio, capacità persa con il termine delle missioni Space Shuttle.



                                     

3. Descrizione della capsula

Il CST-100 è innovativo sotto molti punti di vista; il suo cockpit di ultima generazione è dotato di tablet di controllo muniti di unità ausiliarie di backup, rete wireless interna, oltre al sistema di luci led blu "Sky Lighting" concepito da Boeing, che conferisce allinterno della capsula un aspetto rilassante, spazioso e confortevole, ripreso dai Boeing 787 e 737. Stando a quanto affermato dalla compagnia statunitense, la capsula può ospitare fino a 7 passeggeri, ma può anche ospitare 5 astronauti con un carico cargo aggiuntivo. La capsula adotta il sistema NASA Docking System utilizzato anche sulla ISS dagli adattatori PMA di aggancio, di cui il primo installato nel 2016.