venerdì, Settembre 20, 2019
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1961, il programma Apollo prende vita

La fase progettuale del programma Apollo, dalla scelta del profilo di missione alla costruzione del razzo Saturn V.

Oltre 30.000 impiegati alle dirette dipendenze della NASA; centinaia di piccole e grandi aziende coinvolte; mezzo milione di persone tra tecnici, progettisti, operai, scienziati e ingegneri; più di 25 miliardi di dollari di spesa distribuiti in circa dieci anni, pari a circa 170 miliardi di dollari attuali. Questi i numeri da capogiro del programma Apollo, un’impresa senza eguali nella storia dell’umanità.

Avviato ufficialmente nel 1961, subito dopo il discorso tenuto da Kennedy al Congresso, il programma Apollo è dedicato esclusivamente alla realizzazione di missioni umane sulla Luna. Fra il 1963 e il 1966 viene portato avanti un progetto parallelo, chiamato Gemini, il cui scopo è effettuare voli con equipaggio nell’orbita terrestre in modo da sviluppare e perfezionare le tecniche da utilizzare nelle successive missioni lunari.

L’assassinio di Kennedy, il 22 novembre 1963, accelera l’evoluzione del programma lunare americano. Gli Stati Uniti non vogliono tradire un presidente amato, perso in modo tanto traumatico e improvviso. Inoltre il successore di Kennedy, l’ex vicepresidente Lyndon B. Johnson, è da tempo uno dei principali protagonisti della corsa allo spazio e non ha alcuna intenzione di abbandonare il progetto.

La scelta del profilo di missione

Tra il 1961 e il 1962 vengono selezionate e confrontate diverse alternative tecniche per la realizzazione di un viaggio in grado di portare un equipaggio umano sulla Luna. La scelta non è affatto semplice. Fra i diversi profili di missione, quelli valutati più a lungo sono tre. Il primo, denominato DA (Direct Ascent), prevede il trasferimento diretto sulla Luna di una capsula lanciata da un solo vettore; il secondo, chiamato EOR (Earth Orbit Rendezvous), consiste in una serie di due o tre lanci di moduli da assemblare in orbita terrestre attraverso il rendezvous e il docking – ovvero l’avvicinamento e l’aggancio tra veicoli – il rifornimento di carburante in volo e il successivo viaggio verso la Luna; il terzo, battezzato LOR (Lunar Orbit Rendezvous), prevede il lancio singolo di una capsula in grado di suddividersi in due distinti veicoli specializzati: il modulo di comando e servizio, progettato per compiere il viaggio dalla Terra all’orbita lunare, con la scorta di carburante per il viaggio di ritorno, e il modulo lunare vero e proprio, destinato a sganciarsi, allunare con due membri dell’equipaggio e poi riagganciarsi al veicolo rimasto in orbita.

Vengono coinvolti centinaia di esperti per valutare le variabili, i costi e le eventuali ricadute in termini economici e politici in caso di successo o di fallimento. La prima ipotesi è in apparenza la più lineare e sicura, ma anche quella più difficile da realizzare: richiederebbe la costruzione di un razzo vettore di enorme potenza. La NASA ha già in cantiere un razzo con queste caratteristiche, chiamato Nova, ma la sua realizzazione richiederebbe troppo tempo; scegliendo questo profilo di missione sarebbe molto difficile arrivare sulla Luna entro la fine del decennio. La seconda ipotesi viene valutata a fondo, ma viene scartata per varie ragioni, tra cui il fatto che il rifornimento di carburante in orbita comporterebbe troppi rischi.

L’11 luglio 1962 viene scelto ufficialmente il terzo progetto, LOR, voluto fortemente da John C. Houbolt, ingegnere NASA a capo della divisione di meccanica teorica del Langley Research Center di Hampton, in Virginia. Pur non essendo esente da rischi, soprattutto per il rendezvous previsto in orbita lunare, si ritiene che il LOR sia il progetto migliore; suddividere la navicella in vari moduli, di cui alcuni destinati a essere abbandonati durante il viaggio, comporta infatti un significativo risparmio in termini di peso, consentendo l’utilizzo di un solo razzo vettore per il lancio.

La progettazione e costruzione del modulo di comando e servizio è affidata alla North American Aviation, la Grumman Aircraft Co. si occupa invece di realizzare il modulo lunare; lo sviluppo del razzo vettore che lancerà la capsula viene affidato a un gruppo di grandi industrie: Douglas Aircraft Company, Chrysler, North American Aviation, Boeing e IBM. La progettazione e la realizzazione dei delicati strumenti di navigazione presenti all’interno del veicolo viene infine commissionata a varie aziende, supervisionate da un team di studiosi del MIT (Massachussets Institute of Technology).

Il modulo di comando e servizio

Il modulo di comando e servizio è la navicella vera e propria, in grado di trasportare dalla Terra all’orbita lunare un equipaggio composto da tre astronauti e poi effettuare il viaggio di ritorno. Il veicolo è strutturato in due parti, il modulo di comando vero e proprio, costruito per ospitare l’equipaggio e le strumentazioni necessarie per il rientro sulla Terra, e il cosiddetto modulo di servizio, che fornisce la propulsione, l’energia elettrica e tutti gli apparati di supporto al volo. È previsto che il modulo di servizio bruci nell’atmosfera terrestre subito prima del rientro.

Costituito di una struttura conica del diametro di quasi quattro metri alla base e una lunghezza di poco più di tre metri, il modulo di comando è suddiviso in tre sezioni: il compartimento anteriore, formato dal tunnel di aggancio, i componenti necessari per il rientro e due propulsori di assetto; il compartimento pressurizzato interno, uno spazio di appena 5,9 metri cubi, destinato a ospitare i membri dell’equipaggio e dotato di cinque finestrini, tre frontali e due laterali; infine il compartimento posteriore, formato da altri dieci propulsori di assetto e i serbatoi contenenti il propellente. Il modulo di servizio è un cilindro lungo poco più di 7,5 metri per 3,9 metri di diametro. Suddiviso in sei settori circolari, oltre ai sistemi di propulsione e ai serbatoi con il propellente contiene le celle a combustibile per la produzione di energia elettrica e l’immissione di aria respirabile nell’abitacolo, serbatoi per l’acqua, l’antenna per le comunicazioni e altri quattro propulsori di assetto.

Il modulo lunare

Il modulo lunare è progettato per ospitare due astronauti, allunare in modo controllato dopo il distacco dal modulo di comando e servizio e poi ripartire per riagganciarsi al veicolo rimasto in orbita attorno alla Luna. Chiamato in un primo momento LEV, Lunar Excursion Vehicle, viene successivamente ribattezzato LEM, Lunar Excursion Module o LM, Lunar Module. Nella sua configurazione iniziale è ideato e fortemente voluto da John C. Houbolt.

Per esporre per la prima volta le caratteristiche del modulo da lui ipotizzato, alla fine del 1960, Houbolt utilizza un modellino in legno formato da un corpo centrale e cinque sottili gambe ammortizzate. All’inizio la struttura del modulo appare fin troppo fragile e la reazione da parte del team di tecnici è di forte perplessità, ma il progetto è buono e Houbolt riesce a convincere uno dei dirigenti della NASA, Robert C. Seamans, a portarlo avanti; nel giugno del 1962 il LEV viene ufficialmente scelto come modulo lunare da utilizzare durante le missioni Apollo.

Nel corso degli anni successivi sarà rivisto più volte; a sviluppare il progetto sarà un altro ingegnere, Thomas J. Kelly, ma la struttura di base resterà quella immaginata da Houbolt. Nella sua versione definitiva il LEM ha una forma che ricorda vagamente quella di un ragno, è dotato di quattro gambe ed è suddiviso in due parti: una studiata per effettuare la discesa al suolo, destinata a restare sulla superficie lunare, e una progettata per effettuare l’ascesa e il riaggancio col veicolo rimasto in orbita, da abbandonare dopo il trasferimento dell’equipaggio.

Wernher von Braun e il Saturn V

La progettazione del razzo vettore viene assegnata al team del Marshall Space Flight Center (MSFC) di Huntsville, in Alabama, vecchio impianto dell’esercito statunitense passato sotto la gestione della NASA nel 1960, diretto dall’ingegnere tedesco Wernher von Braun.

Massimo esperto mondiale di tecnica missilistica, von Braun è l’ideatore dei razzi con cui la Germania nazista ha colpito Londra durante la seconda guerra mondiale; al termine del conflitto si trasferisce negli Stati Uniti, dove collabora con l’esercito e successivamente inizia a lavorare per la NASA. Dopo aver accantonato la progettazione del lanciatore Nova, von Braun si concentra sui razzi vettori della serie Saturn; il suo parere positivo sulle caratteristiche del progetto LOR contribuisce in modo sostanziale a indirizzare la NASA, che tiene in gran conto l’opinione dell’ingegnere tedesco, sulla scelta di questo profilo di missione.

Fra il 1961 e il 1965 vengono effettuati numerosi lanci dei razzi Saturn I. Grazie al successo di questi test, si decide di passare alla realizzazione definitiva di un vettore molto più grande e potente, al cui sviluppo si sta lavorando dal 1962, chiamato Saturn C-5. Successivamente rinominato Saturn V, si tratta di un razzo strutturato in tre stadi, ovvero tre parti assemblate tra loro, ognuna delle quali dotata di un proprio motore e propellente; il primo stadio è dotato di cinque motori  F-1, alimentati a kerosene e ossigeno liquido, il secondo e il terzo rispettivamente di cinque e un motore della serie J-2, alimentati a idrogeno e ossigeno liquidi. Tutti i motori, fondamentali per il corretto funzionamento del razzo, sono prodotti dall’azienda californiana Rocketdyne.

Saturn V detiene numerosi record ed è ancora oggi l’oggetto più grande e potente che gli esseri umani siano mai riusciti a far volare. Alto oltre 110 metri – più della Statua della Libertà e del Duomo di Milano, quasi il doppio rispetto alla Torre di Pisa – e con un peso complessivo di quasi tremila tonnellate, è in grado di sprigionare una forza di 3581 tonnellate con i soli motori del primo stadio.

Il primo lancio ufficiale avviene il 9 novembre 1967. Saturn V trasporta Apollo 4, capsula priva di equipaggio. Nel corso degli anni successivi saranno effettuati altri dodici lanci, tutti riusciti, di cui uno – avvenuto il 16 luglio 1969 – destinato a passare alla storia.


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Articolo pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.    Fotografia NASA – Public Domain

 

Simone Petralia
Giornalista freelance. Amo attraversare generi, discipline e ambiti del pensiero – dalla scienza alla fantascienza, dalla paleontologia ai gender studies, dalla cartografia all’ermeneutica – alla ricerca di punti di contatto e contaminazioni. Ho scritto e scrivo per Vice Italia, Scienza in Rete, Micron e altre testate. Per OggiScienza curo Ipazia, rubrica in cui affronto il tema dell'uguaglianza di genere in ambito scientifico attraverso le storie di scienziate del passato e del presente.

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