Cultura e scienze

Andata e ritorno: il viaggio di Soyuz verso la Stazione Spaziale Internazionale

Una serie di tre video dell’Agenzia Spaziale Europea (l’ESA) ci spiega come funziona il viaggio di andata e ritorno dalla ISS, la Stazione Spaziale Internazionale che ora ospita l’astronauta italiana Samantha Cristoforetti. Da quando la NASA ha messo fine al programma spaziale Shuttle tutti i voli di trasferimento degli astronauti verso l’ISS (e ritorno) vengono effettuati utilizzando il modulo Soyuz. La partenza avviene dal leggendario Cosmodromo russo di Baikonur (in Kazakistan), lo stesso dal quale partì Yuri Gagarin.

 
IGNITION SEQUENCE START
L’equipaggio della Soyuz è composto da tre astronauti che vengono addestrati a lungo alle varie procedure operative (e di emergenza) del veicolo spaziale prima di poter inziare il loro viaggio alla volta della Stazione Spaziale Internazionale. L’addestramento non avviene all’interno della base di Baikonur ma nel centro conosciuto come “Star City”, una base nei dintorni di Mosca.

I tre stadi che compongono il razzo vettore Soyuz (fonte Esa via You>Tube.com)
I tre stadi che compongono il razzo vettore Soyuz (fonte Esa via You>Tube.com)

La capsula Soyuz viene posta in cima al razzo vettore Soyuz, alto circa 50 metri e pesante 310 tonnellate e che consta di tre stadi. La Soyuz è racchiusa all’interno dell’ultimo stadio:
La capsula Soyuz (fonte: Esa via YouTube.com)
La capsula Soyuz (fonte: Esa via YouTube.com)

Una volta che il razzo è stato posizionato sulla rampa di lancio e tutti i controlli sono stati effettuati l’equipaggio può entrare dentro la Soyuz. L’ingresso degli astronauti avviene due ore e mezza prima della partenza. Al momento del decollo i quattro booster e il razzo centrale si accendono contemporaneamente consentendo al razzo di raggiungere la velocità di 1640 km/h e un’altitudine di 11 km dopo appena 45 secondi dal lancio con un’accelerazione pari a 2g sui cosmonauti. Dopo 4 minuti e la separazione dei booster e del terzo stadio il razzo si troverà a viaggiare a 13.250 km/h ad un’altitudine di 170 km. Dopo circa 9 minuti dal momento della partenza la Soyuz si separerà dall’ultimo stadio del razzo e si avvierà alla volta dell’ISS.
La timeline di un lancio della Soyuz (fonte ESA via YouTube.com)
La timeline di un lancio della Soyuz (fonte ESA via YouTube.com)

 

 
IL RENDEZVOUS CON L’ISS
Inizia quindi il viaggio della Soyuz verso la Stazione Spaziale Internazionale che orbita a 400 km di altitudine. Per ridurre il tempo necessario alla capsula per attraccare sull’ISS la Soyuz viene lanciata poco dopo il passaggio della Stazione Spaziale sopra il Cosmodromo di Baikonur. In questo modo il viaggio della navicella spaziale verso l’ISS dura solamente 6 ore (invece che due giorni). La procedura di Redezvous richiede che la Soyuz “insegua” l’ISS in modo da posizionarsi sulla stessa orbita e poter effettuare le manovre di attracco. Per fare questo la capsula deve innanzitutto salire dall’orbita nella quale è stata posizionata dopo il lancio (a 220 km) e raggiungere quella della Stazione Spaziale (a 420 km).
La Soyuz all'inseguimento della Stazione Spaziale Internazionale. (Fonte ESA via YouTube.com)
La Soyuz all’inseguimento della Stazione Spaziale Internazionale. (Fonte ESA via YouTube.com)

La Soyuz deve quindi prima raggiungere un orbita intermedia, chiamata orbita di fasatura, 100 km più in basso rispetto a quella dell’ISS. Per fare questo vengono accesi i motori della Soyuz in modo da consentirle di uscire dall’orbita di inserimento e di poter raggiungere una velocità tale da consentirle di rimanere all’interno dell’orbita intermedia.
L'orbita di inserimento (in rosso) quella intermedia (in giallo) e quella dell'ISS (in verde) (fonte: Esa via YouTube.com)
L’orbita di inserimento (in rosso) quella intermedia (in giallo) e quella dell’ISS (in verde) (fonte: Esa via YouTube.com)

 
Sarà quindi a questo punto necessaria un’ulteriore manovra per posizionare la Soyuz alla corretta velocità sull’orbita della Stazione Spaziale (la Stazione orbita alla velocità di 28.000 km/h), in modo da consentirne l’attracco. Naturalmente è fondamentale che la velocità della capsula sia quella corretta, se la Soyuz si muovesse troppo rapidamente verso l’ISS potrebbe rischiare una collisione con la Stazione Spaziale. Una volta posizionata la Soyuz sull’orbita dell’ISS e completata la manovra di avvicinamento il computer di bordo si occupa di gestire la procedura di attracco, anche se il comandante ha la possibilità di correggere la manovra di attracco in caso di necessità. L’astronauta italiano Luca Parmitano è stato uno dei pochi astronauti parte di un equipaggio che ha eseguito (con successo) la procedura manuale di attracco alla Stazione Spaziale. Una volta che la capsula e la Stazione sono agganciate tra loro sono necessarie ancora un paio d’ore per poter verificare che non ci siano problemi all’apertura dei portelloni.

IL VIAGGIO DI RITORNO
La Soyz naturalmente è utilizzata anche come modulo per riportare sulla Terra gli astronauti una volta che è terminato il loro periodo di sei mesi di permanenza a bordo dell’ISS. Il viaggio di ritorno dura solamente tre ore e mezza ma è preceduto da una lunga fase di preparazione e di controllo della strumentazione e l’equipaggio esegue una serie di simulazioni al computer per verificare che tutto sia in ordine. Nulla è lasciato al caso, il punto di atterraggio (in Kazakistan) è selezionato con cura e viene calcolato l’orbita necessaria a raggiungerlo.
I tre moduli che compongono la Soyuz (fonte ESA via YouTube.com)
I tre moduli che compongono la Soyuz (fonte ESA via YouTube.com)

Una volta avvenuto il distacco dall’ISS la Soyuz si posiziona su un’orbita differente e l’equipaggio inizia le procedure per la discesa. Ancora una volta il controllo di missione a Terra invia i dati al computer della Soyuz che gestirà automaticamente il rientro della capsula nell’atmosfera terrestre. Ad un’altitudine di circa 140 km (e 30 minuti prima dell’atterraggio) la navicella si separa in tre parti. L’unico modulo a far ritorno sulla Terra sarà il modulo di discesa (all’interno del quale c’è ovviamente l’equipaggio). Grazie alla possibilità di controllare la velocità e la direzione della propria rotazione il modulo di rientro è in grado di correggere la propria traiettoria di atterraggio. All’altezza di 10 km la capsula ha una velocità di “soli” 800 km/h (bisogna ricordare che qualche ora prima la sua velocità era quella dell’ISS quindi di 28.000 km/h) e viene aperto il paracadute per rallentare ulteriormente la discesa. Grazie al paracadute principale la Soyuz rallenta la sua discesa fino alla velocità di 22 km/h. Come ultima procedura i retrorazzi si attivano all’altezza di 70 cm dal suolo per ridurre ulteriormente la velocità di discesa a 5km/h. Come racconta Paolo Nespoli, anche se lo chiamano “soft landing” l’atterraggio non è poi così morbido, anzi sembra molto come una collisione frontale con un TIR.