Le Launch Window (2) – Lancio e Orbita di Parcheggio

Saturn V Liftoff

Dopo l’introduzione generale della settimana scorsa, questa volta comincerò ad occuparmi dell’influenza, dei limiti e dei vari parametri tenuti in considerazione nelle varie fasi delle missioni lunari Apollo in relazione alla determinazione delle finestre di lancio. Comincerò con il lancio vero e proprio e con l’orbita di parcheggio prima della TLI (un breve accenno alle tematiche legate a quest’ultima saranno necessarie).

Ci tengo a ricordare che la trattazione in questa serie di post si basa sulla pagina dell’Apollo Flight Journal dedicata all’argomento.

Lancio
L’ampiezza pianificata delle finestre di lancio giornaliere per Apollo definiva un intervallo di Azimut di lancio utilizzabili. Per aver una durata della finestra di almeno 2.5 ore questo intervallo doveva essere di almeno 23 gradi compreso tra i 72˚ e i 108˚ (intorno all’Est, posto a 90˚). Perchè proprio tra 72˚ e 108˚? Per 3 motivi fondamentali:

  • Area di sicurezza: perchè in quell’area si trovava l’Eastern Test Range, un’area pattugliata dell’Oceano Atlantico che veniva mantenuta sgombra durante il lancio perché poteva essere usata durante un abort (l’area era ovviamente in comune con Cape Canaveral ed è a tutt’oggi valida)

  • Azimut di lancio vs carico utile del Saturn V

    Performance del razzo: un lancio a 90˚ (verso Est) sfruttava appieno la velocità di rotazione terrestre per raggiungere la velocità orbitale (in pratica la velocità della rotazione terrestre andava ad aggiungersi a quella propria del razzo). A mano a mano che ci si allontana da questa direzione, per raggiungere l’orbita, veniva richiesta una maggiore prestazione al razzo (a parità di carico) oppure una diminuzione del carico (a parità di prestazioni del razzo) – vedi il grafico qui riportato. Il Saturn V era in grado di portare in orbita il carico necessario ad una missione lunare con traiettorie dall’azimut al di fuori del’intervallo 72-108˚, ma non venne mai spinto ai suoi limiti (per via degli altri due vincoli qui esposti).

  • Copertura da parte della MSFN di almeno i primi 3 minuti dopo il raggiungimento dell’orbita (che avveniva ad una distanza di 2600 Km circa dal KSC) per poter dare un GO-NoGO per l’orbita (confermare che l’orbita era corretta e tutti i sistemi erano a posto). Solitamente la copertura era garantita dalla nave Vanguard, un glorioso membro della MSFN, che incrociava nell’Oceano Atlantico

Copertura della MSFN per Apollo 11
(la Vanguard si trova nell’Atlantico, sigla VAN)

Un’ultima considerazione sulla fase di lancio è legata alla preferenza accordata ai lanci durante il giorno. anche in questo caso le motivazioni principali erano 3:

  • in caso di abort subito dopo il lancio, lanciare di giorno rendeva più semplici le operazioni di recupero dell’equipaggio in prossimità di Merrit Island

  • in caso di abort in una fase successiva del lancio, occorreva manovrare il Command Module nel giusto assetto per ammarare e il sole poteva fornire un punto di riferimento aggiuntivo

  • se l’abort era dovuto ad un problema del Saturn V, si voleva avere una adeguata copertura fotografica dell’evento

Esiste una relazione tra l’azimut del lancio, il momento del lancio e il momento e luogo della TLI e la tratterò nel prossimo post.

Orbita di Parcheggio
Come già detto nel post precedente l’utilizzo di una orbita di parcheggio aiuta parecchio nel poter avere un pò di elasticità nel definire la durate delle finestre di lancio: svolgono il ruolo di un buffer, una scorta di tempo, e la considerazione principale è relativa alla durata del periodo di parcheggio.

Nel progetto Apollo, dal momento dell’inserimento in orbita la durata dell’orbita di parcheggio era compresa tra le 1.4 e le 4.5 ore; questo limite teneva conto delle capacità operative dell’S-IVB: la durata delle batterie che alimentavano lo stadio e la IU era di circa 13 ore. Una durata che permetteva di completare 3 orbite e l’uso continuativo dei sistemi per la TLI, per l’operazione di Transposition & Docking (ovvero il distacco del CSM dallo stadio, l’aggancio e l’estrazione del LM) e per la successiva accensione che poneva l’S-IVB in orbita solare oppure in rotta di collisione con la Luna.

Un’ulteriore aspetto tenuto in conto era l’evaporazione del propellente nei serbatoi dell’S-IVB e la deriva della piattaforma inerziale della IU; qui era meglio minimizzare il tempo che intercorreva tra l’inserimento in orbita e la TLI. Il tempo minimo era dettato anche dalla necessità di effettuare una verifica di tutti i sistemi dello stack (operazione che richiedeva almeno 1 – 1.25 orbite). Inoltre uno dei requisiti di missione era che almeno 3 stazioni della MSFN venissero sorvolate e fornissero conferma che tutto era in ordine. In conclusione la TLI doveva avvenire nella seconda o terza orbita di parcheggio.

Concludo rinviandovi alla prossima settimana con la trattazione della TLI (Trans Lunar Injection).

2 Risposte to “Le Launch Window (2) – Lancio e Orbita di Parcheggio”

  1. FeFeSofT Says:

    Andando a leggiucchiare la pagina in questione dell’AFJ mi viene quasi da dire che si è stato voluto allunare vicino al Surveyor per gli amici di Apollo 12, che non è stato sicuramente semplice viste le variabili in campo e il fatto di voler allunare li è stato l’evento finale di una serie di aventi partiti addirittura dalla finestra di lancio e quindi dal periodo, ma che sicuramente hanno avuto anche tanta fortuna a finirgli così vicino da poterci andare a piedi !

    Salutoni e sempre complimenti per gli articoli.

  2. raghnor Says:

    Tieni presente anche che per raggiungere il risultato di un allunaggio così preciso si lavorò su tutto quello che aveva influenzato l’allunaggio ‘fuori bersaglio’ di Apollo 11. Se non lo hai già visto, mi autocito🙂 e ti segnalo questo vecchio post sulle modifiche alle procedure applicate ad Apollo 12. Più che fortuna io vedo l’abilità del pilota Conrad e l’abilità degli ingegneri come Emil Schiesser.

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