Sembra che la NASA abbia deciso di realizzare un super razzo "marziano" con tutto il mondo: per questo sono state coinvolte contemporaneamente tre divisioni dell'agenzia. Questi sono il George Marshall Space Flight Center, il Lyndon Johnson Space Center e ancora il John F. Kennedy Space Center, che fornisce l'intera storia con i suoi siti di lancio.
Modello SLS nella galleria del vento di ricerca della NASA
Ma questa non è l'intera compagnia di sviluppatori. L'Ames Research Center è responsabile dei problemi fisici fondamentali del progetto, il Goddard Space Flight Center è responsabile della natura dei carichi utili e il Glenn Center, che si occupa di nuovi materiali e dello sviluppo di carenature del carico utile. I programmi di ricerca nelle gallerie del vento sono assegnati al Lange Center e il test dei motori RS-25 e J-2X è assegnato allo Stennis Space Center. Infine, l'assemblaggio dell'unità di propulsione principale avviene presso lo stabilimento di Michuda.
L'intero programma SLS è diviso in tre fasi, unite da diversi punti: ossigeno liquido e idrogeno nei motori di propulsione, nonché un booster a propellente solido multisezione. Anche il primo stadio del blocco centrale (Core Stage) con una lunghezza di 64,7 me un diametro di 8,4 m sarà lo stesso per tutte le modifiche. Quindi, il primogenito SLS Block I ha una massa di carico utile equivalente di 70 tonnellate: la spinta necessaria per questo peso è fornita da quattro motori RS-25D. In realtà, questa prima versione dell'SLS è destinata alla certificazione dell'unità centrale e alla realizzazione di missioni sperimentali e sperimentali. Lo stadio superiore è rappresentato dal "temporary cryogenic upper stage" ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage), costruito sulla base del secondo stadio del veicolo di lancio Delta IV Heavy. ICPS ha un motore - RL-10B-2 con una spinta a vuoto di 11, 21 tf. Anche in questa variante "più debole" del Blocco I, il razzo svilupperà una spinta di lancio del 10% in più rispetto al leggendario Saturn V. Il vettore del secondo tipo è stato chiamato SLS Block IA, e la capacità di carico equivalente di questo gigante dovrebbe già essere inferiore a 105 tonnellate. Sono previste due versioni: cargo e con equipaggio, che dovrebbero riportare gli americani più di quarant'anni fa e infine rimandare una persona fuori dall'orbita terrestre bassa. I piani della NASA per questi veicoli sono i più modesti: come parte della missione EM-2, da qualche parte a metà del 2022, vola intorno alla luna con un equipaggio. Poco prima (metà del 2020), è previsto l'invio di astronauti in orbita circumlunare sulla navicella spaziale Orion. Ma questa informazione risale all'estate del 2018 ed è stata più volte corretta prima di allora, quindi, secondo uno dei progetti, SLS avrebbe dovuto volare nei cieli questo autunno.
SLS Block II - un vettore con un carico utile equivalente di 130 tonnellate, già equipaggiato con cinque motori RS-25D sul blocco centrale, nonché un EUS "Exploration Upper Stage" (Exploration Upper Stage), che, a sua volta, ha uno o due J-2X di spinta di 133,4 tf ciascuno. "Truck" basato su Block II si distingue per un cupolino sovracalibro con un diametro di 10 metri contemporaneamente. Questi saranno dei veri colossi, se tutto andrà bene per gli Stati Uniti: nella versione finale del razzo, la spinta di lancio dei razzi sarà di 1/5 superiore a quella del Saturn V. E i piani per la serie Block II sono anche estremamente ambiziosi - nel 2033, invia una missione con equipaggio EM-11, che vagherà nello spazio per almeno 2 anni. Ma prima di questa data significativa, gli americani pianificano di volare nell'orbita lunare 7-8 volte. Se la NASA stia seriamente pianificando di sbarcare astronauti su Marte, nessuno lo sa.
Prove del motore a razzo criogenico sperimentale a spinta controllata CECE (Common Extensible Cryogenic Engine), utilizzato nell'ambito del programma di miglioramento RL-10, operato dal 1962 su razzi Atlas, Delta iV, Titan e Saturn I. -3.
La storia dei motori della serie SLS come componenti principali del razzo è iniziata nel 2015 presso gli stand dello Stennis Center, quando si sono svolti con successo i primi test antincendio della durata di 500 secondi. Da allora, gli americani hanno funzionato come un orologio: una serie di test completi per una risorsa di volo completa infonde fiducia nelle prestazioni e nell'affidabilità dei motori. William Hill, primo vice capo della direzione per lo sviluppo dei sistemi di ricerca con equipaggio della NASA, ha dichiarato:
“Abbiamo approvato il progetto SLS, abbiamo completato con successo il primo ciclo di test dei motori a razzo e dei booster e tutti i componenti principali del sistema per il primo volo sono già stati messi in produzione. Nonostante le difficoltà che sono sorte, l'analisi dei risultati del lavoro parla di fiducia che siamo sulla strada giusta per il primo volo della SLS e il suo utilizzo per espandere la presenza permanente di persone nello spazio profondo.
Durante il lavoro sul motore, sono state apportate modifiche: i vettori del primo e del secondo stadio erano dotati di booster a combustibile solido (acceleratori), motivo per cui il modello è stato chiamato Block IB. Lo stadio superiore dell'EUS ha ricevuto un motore ossigeno-idrogeno J-2X, che ha dovuto essere abbandonato nell'aprile 2016 a causa di una grande percentuale di nuovi elementi che non erano stati precedentemente elaborati. Pertanto, siamo tornati al buon vecchio RL-10, che è stato prodotto in serie ed è già riuscito a "piombare" per più di cinquant'anni.
L'affidabilità è sempre stata fondamentale nei progetti con equipaggio, e non solo alla NASA. Nei documenti ufficiali la NASA cita: “Un bundle di quattro motori della classe RL-10 soddisfa i requisiti nel migliore dei modi. Si è riscontrato che è ottimale in termini di affidabilità". Il booster a cinque sezioni è stato testato alla fine di giugno 2016 ed è diventato il più grande motore a propellente solido mai costruito fino ad oggi per un vero veicolo di lancio. Se lo confrontiamo con lo Shuttle, allora ha un peso al lancio di 725 tonnellate contro 590 tonnellate e la spinta è aumentata rispetto al suo predecessore da 1250 tf a 1633 tf. Ma SLS Block II dovrebbe ottenere nuovi acceleratori super potenti e ultra efficienti. Ci sono tre opzioni. Questo è il progetto Pyrios di Aerojet Rocketdyne (ex Pratt & Whitney Rocketdyne), dotato di due motori a razzo alimentati ad ossigeno e kerosene con una spinta di 800 tonnellate ciascuno. Anche questa non è un'innovazione assoluta: i "motori" sono basati sull'F-1, sviluppato per il primo stadio dello stesso Saturn V. Pyrios risale al 2012 e 12 mesi dopo, Aerojet, insieme a Teledyne Brown, è lavorando sodo su un booster liquido con otto ossigeno-cherosene AJ-26-500. La spinta di ciascuno può raggiungere 225 tf, ma sono assemblati sulla base del russo NK-33.
Test del motore ossigeno-idrogeno RS-25 allo stand dello Stennis Center, Bay St. Louis, Mississippi, agosto 2015
E infine, la terza versione del motore per SLS è presentata da Orbital ATK ed è realizzata sotto forma di un potente acceleratore a combustibile solido a quattro sezioni Dark Knight con una spinta di 2000 tf. Ma non si può dire che tutto sia andato completamente liscio per gli ingegneri americani in questa storia: molte competenze e tecnologie sono andate perse con la chiusura dei progetti Apollo e Space Shuttle. Ho dovuto inventare nuovi modi di lavorare. Quindi, è stata introdotta la saldatura ad attrito per assemblare i serbatoi di carburante dei futuri missili. Si dice che lo stabilimento di Michuda abbia la macchina più grande per una saldatura così unica. Anche nel 2016 si sono verificati problemi con la formazione di crepe nella fabbricazione del blocco centrale, più precisamente nel serbatoio dell'ossigeno liquido. Ma la maggior parte delle difficoltà sono state superate.
Gli americani stanno gradualmente riportando i loro astronauti in orbite basse e oltre. Sorge una domanda logica: perché farlo se i robot fanno un ottimo lavoro? Cercheremo di rispondere a questo un po' più tardi.
