I numeri del Vega: quando l’Italia raggiunge l’eccellenza

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Lancio di un Vega

È il 13 febbraio del 2012 e dal Centre Spatial Guyanais di Kourou (Guyana francese) ha finalmente decollato il “Vettore Europeo di Generazione Avanzata” meglio conosciuto come VEGA. Simbolo dell’ingegno italiano, questo piccolo lanciatore porta con sé una storia piuttosto tormentata.
E’ bene ricordare che il ruolo del nostro paese nel mondo dell’ingegneria e della scienza aerospaziale è stato da sempre di grande rilievo. Il 31 maggio del 1962, a Ginevra, grazie a un incontro organizzato dal professor Luigi Broglio tra i rappresentanti della commissione spaziale italiana del “Consiglio Nazionale delle Ricerche” (CNR), e il dottor H. L. Dryden della NASA, si iniziò una collaborazione italo-statunitense che prevedeva l’utilizzo del lanciatore americano “Scout” per l’immissione in orbita di satelliti italiani. Nel 1964 ci fu il primo lancio, Il satellite “San Marco 1” per lo studio atmosferico fu messo in orbita facendo dell’Italia il terzo paese, dopo USA e URSS, ad aver effettuato un lancio orbitale e successivamente tra il ’64 e l’88 altri 5 satelliti italiani furono spediti nello spazio. Ma non solo, è “made in Italy” anche la costruzione, in Kenya nel ’67, della prima base di lancio equatoriale al mondo, la piattaforma San Marco, utilizzando la struttura di una piattaforma petrolifera dell’ENI, dalla quale furono fatti decollare in tutto 10 Scout. 
A quel punto, dotati di una propria base di lancio, ci si chiese fin da allora se non fosse possibile la realizzazione di un lanciatore italiano in grado di raggiungere lo spazio rendendo l’Italia del tutto indipendente dagli americani. Negli anni ’70 Luigi Broglio propose lo sviluppo di una versione avanzata del lanciatore scout, il San-Marco Scout, proposta che fu fatta però alla stessa azienda produttrice dello Scout, dubitando che la tecnologia italiana fosse in grado di provvedere alla realizzazione di un progetto del genere. Tuttavia l’azienda responsabile dello Scout, visto che il lanciatore si stava ormai avvicinando alle ultime fasi della sua vita operativa, declinò la proposta, e l’idea di un nuovo lanciatore fu quindi accantonata.

Negli anni ’80 invece il professor Carlo Buongiorno, altra celebre figura nella storia spaziale italiana, avanzò l’idea di progettare un lanciatore completo senza appoggiarsi alle industrie americane. Ma fu solamente negli anni ’90 che la neonata Agenzia Spaziale Italiana (ASI) si avvicinò anch’essa all’idea del professor Buongiorno. Purtroppo, come previsto da Broglio, la complessità di un sistema del genere, il tempo necessario allo sviluppo e l’ingente quantità di fondi richiesta per la sua realizzazione, portarono il progetto ad una nuova fase di stallo.

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Lancio di uno Scout

Finalmente, dopo un congresso organizzato nel ‘95 dalla Bombrini-Parodi-Delfino (BPD), ex-azienda chimica specializzatasi nello studio e produzione di propellenti a razzo, e incaricata della realizzazione su scala industriale del lanciatore in questione, si cambiò del tutto prospettiva. Da un progetto prettamente nazionalista si passò all’idea di una collaborazione su scala internazionale riuscendo a portare dalla nostra parte l’European Space Agency (ESA) e convincendola della validità del progetto. Nacque così il piccolo ma efficiente lanciatore che avrebbe fatto parte, insieme all’ARIANE-5  e al Soyuz russo, della flotta di lanciatori europei a disposizione dei clienti dell’ARIANESPACE.

 

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La flotta di Arianespace: Vega, Soyuz, Ariane 5

 

Italia (59.30%), Francia (19.60%), Spagna (8.70%), Belgio (6.30%), Olanda (2.80%), Svizzera (2.30%) e Svezia (1.00%) sono i paesi che hanno collaborato alla realizzazione del VEGA, per un costo totale di circa 760 milioni di dollari, comprensivi  del lavoro fatto sul sistema di terra.

Il VEGA è un dunque un lanciatore leggero adatto al trasporto di piccoli carichi in orbita bassa. Il tipo di missione più performante riguarda l’inserimento di un carico di circa 1500 kg in un’orbita circolare polare ad una quota di 700 km, ma il punto forte di questo lanciatore è la sua elevata flessibilità operativa. Può infatti trasportare uno o più satelliti, per un peso complessivo che spazia dai 300 kg ai 2500 kg, raggiungere quote comprese tra i 300 e i 1500 km e posizionare il proprio carico sia su orbite equatoriali che polari, con inclinazioni che vanno da 5.2° a 102°.

Il tutto a disposizione di chi può permettersi di spendere circa 32 milioni di dollari, quasi il 20% in più della concorrenza. Ma, con un’affidabilità di progetto pari al 96% ed una percentuale di successi del 100%, il VEGA ha tutte le ragioni per permettersi di richiedere una cifra del genere. Di questi 32 milioni, 25 provengono dai costi di fabbricazione mentre gli atri 7 interessano la commercializzazione e l’allestimento dell’area di lancio. Dal punto di vista industriale bisogna citare due società principali, la European Launch Vehicle (ELV) e la Advanced Vision Into Space (AVIO). La prima è responsabile dello sviluppo del lanciatore nel suo complesso: sistemistica, gestione ed integrazione, mentre la seconda invece si occupa dello sviluppo e realizzazione dei motori.

 

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Struttura e composizione del Vega

 

Alto 29.9 metri e con un diametro di 3.025 metri il VEGA è composto da 3 stadi a propellente solido seguiti da un quarto stadio a propellente liquido incaricato dell’inserimento in orbita del carico utile e dell’attuazione di eventuali correzioni orbitali durante l’ultima fase di ascesa. L’ultimo stadio porta con sé anche i componenti principali dell’avionica di bordo. I 4 stadi sono rispettivamente chiamati P-80, Zefiro-23, Zefiro-9 e AVUM.

  1. Il P-80, “Propergol” 80 tons”, è il primo stadio, lungo 12,338 m, con un diametro di 3 m e dal peso, aumentato durante la fase di progetto da 80 a 95,7 tonnellate, offre una spinta di 3050 kN (kiloNewton) bruciando per circa 106,8 secondi.

  2. Il successivo stadio, lo Zefiro-23, “ZEro FIrst stage ROcket motor 23 tons”, è leggermente più piccolo, lungo 7.585 m e dal diametro di 1.9 m pesa 25.7 tonnellate spingendo per circa 71,6 secondi con una forza di 1200 kN.

  3. L’ultimo stadio a propellente solido è lo Zefiro-9, “ZEro FIrst stage ROcket motor 9 tons”, lungo 4 metri e con lo stesso diametro del precedente, pesa 18.4 tonnellate ed offre una spinta di 330 kN bruciando 110 secondi. Quest’ultimo offre un piccolo comportamento curioso: per una frazione di secondo lo Zefiro-9 si comporta in modo anomalo producendo una spinta inversa di circa 30 kN, dando così al lanciatore una sorta di rinculo. Il fenomeno non comporta conseguenze dannose né per il carico né per la missione, e ormai se ne parla bonariamente dicendo che il VEGA si prende una bella “rincorsa” per completare al meglio la sua missione. 

  4. Lo stadio a carburante liquido AVUM, “Attitude & Vernier Upper Module”, è lungo 2,04 metri, ha un diametro di 2,18 metri e pesa circa 1,2 tonnellate producendo una spinta di 2,45 kN per circa 667 secondi. 

Dal 2012 ad oggi sono stati effettuati 8 lanci portando in orbita un totale di ben 20 satelliti:

VV01, 13-02-2012, 9 satelliti in tutto: “LARES”, satellite ideato per misurare con elevata precisione l’effetto Lense-Thirrind della Relatività Generale, “ALMASat-1”, microsatellite sviluppato per scopi dimostrativi che possano risultare utili per missioni di osservazione della Terra, e 7 CubeSats.

VV02, 07-05-2013, 3 satelliti: “Proba-V” dell’ESA, in grado di eseguire un rilievo globale della vegetazione, “ESTCube-1”, primo satellite estone, e un satellite vietnamita chiamato “VNREDSAT”.

 VV03, 30-04-2014, 1 satellite: “DDZ”, realizzato da Airbus Defence and Space per il governo della Repubblica del Kazkhstan.

VV04, 11-02-2015, veicolo sperimentale: Con questo lancio il VEGA ha messo in orbita “l’Intermediate eXperimental Vehicle” (IXV), veicolo spaziale sperimentale in grado di compiere un rientro atmosferico controllato.

VV05, 23-06-2015, 1 satellite: “Sentinel-2”, secondo satellite del programma europeo “Copernicus” che prevede una costellazione di 10 satelliti per l’osservazione terrestre.

VV06, 03-12-2015, 1 satellite: “LISA Pathfinder”, satellite per l’osservazione spaziale delle onde gravitazionali pianificato dall’ESA come terza grande missione del suo programma “Cosmic Vision”.

 VV07, 16-09-2016, 4 satelliti: “PeruSAT-1” altro satellite realizzato da Airbus Defence and Space per l’osservazione terrestre e tre satelliti della piattaforma di rilevamento della superficie terrestre “Terra Bella”. 

 VV08, 05-12-2016, 1 satellite: “GÖKTÜRK-1”, satellite turco per l’osservazione terrestre.

Di questi lanci , ad eccezione del primo che è stato il volo inaugurale, i successivi 5 hanno fatto parte del programma “VEga Research and Technology Accompainment” (VERTA) che ha avuto l’obiettivo di dimostrare la validità del lanciatore, mentre con il VV07 si è dato il via al nuovo contratto firmato da Stéphane Israel, presidente e amministratore delegato di ARIANESPACE, e Pierluigi Pirrelli, amministratore delegato di ELV, che prevede ben 10 nuovi lanci del VEGA da effettuare nell’arco di 3 anni.

 

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Vega, Vega-C, Vega-E

 

Ma non finisce qui: il 12 agosto del 2015 è stato ufficialmente avviato il programma per lo sviluppo dei nuovi vettori VEGA-C e ARIANE 6. Il nuovo VEGA sarà più grande e performante del precedente, potrà portare fino a 2200 kg su orbita circolare polare a 700 km di quota con rientro “garantito” del terzo e quarto stadio (per contenere l’aumento del debris spaziale), e fino a 1800 kg su orbita elio-sincrona a 800 km di quota. Monterà infatti un nuovo primo stadio, il “P-120” che farà parte anche dei razzi ausiliari (booster) del nuovo ARIANE 6, un secondo stadio maggiorato, lo “Zefiro-40”, lascerà inalterato lo Zefiro-9 e monterà infine l’”AVUM PLUS”, il quale avrà il 20% di propellente in più dell’attuale AVUM. E come se non bastasse si pensa anche ad un VEGA-E e ad un VEGA-EH (Heavy), il primo vedrà una configurazione a 3 stadi, 2 solidi ed uno liquido, P-120, Zefiro-40 e il “Vega Upper Stage” (VUS) che sostituirà lo Zefiro-9 e l’AVUM, il secondo invece consisterà in un VEGA-E con l’aggiunta di due o tre booster laterali.
Si prevedono interessanti sviluppi, le idee sono molte e le potenzialità elevate. Per ora il VEGA continuerà a volare almeno fino al termine del 2018 e nello stesso anno sono previsti i primi test della sua potente evoluzione. 

di CARLO ALBERTO RASONI

editing ROBERTO FLAIBANI

FONTI:

VEGA orgoglio italiano e il volo inaugurale di “VEGA”
di Paolo d’Angelo (FBIS) e Luigi Bussolino

-VEGA: THE HISTORY OF A EUROPEAN SUCCESS (pdf)
di Antonio Accettura, Mauro Balduccini, Franco Carducci, Arturo De Lillis, Emanuela D’Aversa

-The Vega programme and the launcher subsystem (powerpoint )

VEGA Vettore Europeo di Generazione Avanzata

-Materiale vario da Wikipedia

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