Dall'alba dell'era spaziale, sono stati compiuti notevoli progressi con i veicoli di lancio. Dai razzi monostadio ai multistadio, dagli aeroplani spaziali ai veicoli di lancio riutilizzabili, siamo diventati molto bravi a inviare carichi utili nello spazio. Ma quando si tratta di riportare i carichi utili sulla Terra, i nostri metodi non si sono evoluti molto. Circa settant'anni dopo, facciamo ancora affidamento sull'attrito dell'aria, sugli scudi termici e sui paracadute e il più delle volte atterriamo in mare.
Fortunatamente, ci sono molte soluzioni che la NASA e le società spaziali commerciali stanno attualmente studiando. Ad esempio, SpaceWorks Enterprises, Inc (SEI) sta attualmente lavorando a un sistema di consegna orbitale noto come capsule Reentry Device (RED). Con il supporto fornito dalla NASA, si stanno preparando per una corsa di prova questo ottobre in cui una delle loro capsule viene lasciata cadere da un'altitudine di 30 km (19 mi).
Con sede ad Atlanta, in Georgia, Spaceworks è specializzata nello sviluppo di tecnologie aerospaziali all'avanguardia, dalla prima fase di progettazione alla prototipazione rapida e alla dimostrazione di volo. Le loro specialità includono analisi di concetti avanzati, ingegneria dei sistemi, sviluppo di prodotti e consulenza economica. Il loro catalogo di prodotti include tecnologie che vanno dai sensori e veicoli spaziali connessi a Internet via satellite ai banchi di prova di volo ipersonici e alle capsule del dispositivo di rientro (RED).
Al fine di sviluppare la loro tecnologia RED, che include il ROSSO-25 e ROSSO-4U , SpaceWorks si sta preparando per un test di caduta ad alta quota. Ciò consisterà nel rilasciare una capsula RED-4U - designata Suborbital Test Vehicle 2 (STV-2) - da un'altitudine di 30.000 metri (100.000 piedi) e monitorarla mentre effettua un atterraggio autonomo. Per questo test, hanno collaborato con Earthly Dynamics LLC (EDC) e Soluzioni di consegna aerea LLC (ANNUNCI).
Questi test sono resi possibili grazie ai finanziamenti forniti attraverso Programma Opportunità di volo della NASA . Come parte della Space Technology Mission Directorate (STMD) della NASA, questo programma dimostra rapidamente l'esplorazione dello spazio e le tecnologie spaziali commerciali attraverso test suborbitali. Con l'aiuto dei fornitori di voli del settore, il programma mira a migliorare le capacità delle missioni della NASA e le applicazioni commerciali.
Il RED-4U, il primo passo nel loro programma RED, è una capsula di restituzione del campione che consentirà la consegna sicura di campioni di tessuto e altri materiali relativi alla ricerca sulla microgravità in orbita. La capsula misura 53 cm (~21 pollici) di diametro, ha una massa lorda di 28 kg (62 libbre) e può restituire carichi utili fino a 6 kg (13 libbre) dall'orbita. Oltre a questa capsula, l'azienda spera di sviluppare RED con fasi propulsive che eseguiranno una serie di missioni più diversificate.
Queste capsule sono progettate per fornire capacità di consegna downmass on-demand da posizioni in Low Earth Orbit (LEO), come la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Tuttavia, l'obiettivo a lungo termine è consentire consegne orbitali dalle numerose piattaforme che dovrebbero essere in orbita nei prossimi decenni. Questi includono proposte per habitat in LEO, stazioni spaziali commerciali, strutture di ricerca e altre infrastrutture orbitali.
Rappresentazione artistica di un avamposto in orbita dotato di capsule RED-25. Credito: SpaceWorks
'I nostri dispositivi RED sono strumentali per far progredire un'economia commerciale basata sullo spazio in cui gli esperimenti di microgravità e la produzione nello spazio richiedono una soluzione a basso costo per il ritorno rapido, sicuro e affidabile del carico utile dallo spazio', ha affermato Tyler Kunsa, il programma RED Manager presso SpaceWorks, in un'azienda comunicato stampa . 'Siamo entusiasti di lavorare con i team di NASA, EDC e ADS per continuare a sviluppare questa capsula di rientro unica nel suo genere'.
La chiave per effettuare manovre di precisione con il RED-4U è un sistema parafoil all'avanguardia sviluppato da EDC e prodotto da ADS. È noto come a ram-air-parafoil , un concetto che la NASA ha iniziato a ricercare a metà degli anni '90 per sviluppare un sistema di recupero autonomo per veicoli spaziali. Il sistema doveva essere distribuito a un'altitudine di 3.000 m (10.000 piedi) durante le fasi finali del rientro e consentire atterraggi di precisione.
I componenti chiave per questo sistema autonomo proposto includevano la guida GPS per la navigazione, un computer di controllo del volo, una bussola elettronica, un giroscopio della velocità di imbardata e un registratore di dati di bordo. Il Dr. Benjamin León, Co-PI e Ingegnere di ricerca presso EDC:
“Per anni, Earthly Dynamics ha spinto per far avanzare la consegna del carico utile a basso costo e affidabile utilizzando parafoil guidati. Oggi siamo entusiasti di fornire il primo sistema commerciale di controllo di volo a tettuccio per parafoil guidati sulle capsule RED di SpaceWorks. Il nostro sistema di controllo del volo a tettuccio con spurgo dell'aria, abbinato a un robusto paracadute di Aerial Delivery Systems, ha la portata e le capacità di atterraggio di precisione necessarie per ridurre l'ellisse di atterraggio per il ritorno del carico utile di LEO.
L'ultimo round di test del RED-4U si è svolto il 19 novembrens, 2020, fuori dalla città di Dunnellon, situata a circa 130 km (80 mi) a nord-ovest della sede dell'ADS a Orlando, in Florida. Questi test consistevano nell'effettuare tre lanci di aeroplani e atterraggi di precisione da un'altitudine di circa 2.285 m (7.500 piedi) dell'STV-2. Il prossimo test dell'STV-2 è previsto per ottobre 2021 e sarà ospitato dal Near Space Corporation (NSC) presso le loro strutture di lancio a Madras, in Oregon.
L'STV-2 trasporterà anche un carico utile speciale durante questa missione fornita dal Georgia Institute of Technology, la piattaforma di test STRATOS 1U Cubesat realizzata dagli studenti. STRATOS CubeSat otterrà dati di volo e telemetria in tempo reale durante lo spiegamento e il recupero della capsula RED. Ha affermato il dott. Glenn Lightsey, direttore dello Space Systems Design Lab (SSDL) e direttore del Center for Space Technology And Research (CSTAR) al Georgia Tech:
“Questo progetto offre ai nostri studenti un'esperienza eccezionale per lavorare con ingegneri professionisti su un progetto di volo con un programma impegnativo e un'attività di integrazione hardware. Le competenze sviluppate in progetti come questo al di fuori dell'aula consentono ai nostri studenti di contribuire a un livello superiore quando passano alle carriere professionali. Siamo entusiasti di far parte della squadra.
Se tutto va bene con questo ciclo di test, SpaceWorks andrà avanti con lo sviluppo delle sue capsule più complesse, come la RED-25 e la proposta RED-50. Queste capsule più grandi e pesanti misurano 1 e 1,3 m (3 e 4,25 piedi) di diametro, hanno una massa lorda di 117 e 220 kg (258 e 485 libbre) e possono ospitare carichi utili di 25 e 50 kg (55 e 110 libbre), rispettivamente. In combinazione con l'infrastruttura che rende più economico per noi inviare payload in orbita, questa tecnologia aiuterà nel ' commercializzazione di LEO ” e garantire il futuro dell'umanità nello spazio.
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