Una Casa nello Spazio.

Author: Patrick L. Barry (Science@NASA)

Traduzione: Flavio Gori

Sulla Terra l'International Space Station sarebbe una costruzione assai strana, ma lo spazio è un posto molto strano in cui abitare!

Le case sulla Terra offrono un rifugio dal vento e dalla pioggia. Ma una casa in orbita intorno alla Terra deve schermare i suoi occupanti dal vento solare e deve dare un sicuro riparo dai meteriti piccoli e piccolissimi che si aggirano da quelle parti alla velocità di una pallottola!

Una casa terrestre ha l'isolamento per mantenere l'aria nell'interno fresca o calda ma un'abitazione nello spazio deve essere in grado soprattutto di mantenere l'aria dentro la casa.

La struttura di un palazzo sulla Terra permette una costante gravitazione di 1-g. In contrasto una casa in orbita deve avere una progettazione che offra senso alla microgravità ed allo stesso tempo essere in grado di sopportare accelerazioni di 3-g, quelle di un razzo sparato nello spazio.

Per queste ed altre ragioni costruire una struttura per vivere nello spazio pone una serie di differenti sfide rispetto a quelle per costruire case sulla Terra.

La prima cosa che un architetto noterebbe per costruire nello spazio sarebbe che la gravità spinge o manca del tutto! Una casa che orbita nello spazio può avere varie forme, molte di più di quelle di una casa sul Pianeta sottostante.

"Non esiste un ­alto- o un ­basso- rispetto ad un punto qualsiasi della casa " dice Kornel Nagy, direttore delle strutture e dei sistemi meccanici della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) al Centro di Volo Spaziale Johnson, della NASA.

Per esempio, gli scrittori di fantascienza spesso hanno immaginato che una stazione orbitante dovesse essere a forma di ruota. Anche nel film 2001 Odissea nello Spazio di Stanley Kubrick, dal libro di Arthur C. Clarke, queste stazioni a forma di ruota giravano lentamente per creare una forza centrifuga che agisse come una forza di gravità virtuale. Altri visionari, come l'ingegnere della NASA Werner Von Braun, vedevano in una ruota
girevole la più probabile forma di una stazione spaziale.

Allora perché ISS assomiglia più ad una torre verticale che ad una grande ruota?

"Anche se il progetto della ruota è un concetto elegante" dice Nagy, "dobbiamo pensare nei termini degli attuali sistemi di lancio degli oggetti spaziali che vanno spediti in parti staccate che devono poi essere montati nello spazio a formare un unico corpo".

"L'opzione che è stata presa in considerazione è quella di creare segmenti a compartimenti pressurizzati, che debbono essere grandi per quanto è permesso in un veicolo spaziale, del tipo attualmente utilizzato, lo Space Shuttle".

Il contenimento del peso della Stazione e dei suoi componenti è essenziale, ai fini della messa in orbita. Per questo scopo il leggero alluminio, piuttosto che l'acciaio, è il materiale preferito per la costruzione delle parti esterne della Stazione.

Queste parti devono anche permettere la protezione dagli impatti con i piccoli meteoriti e dai rottami dei veicoli spaziali messi fuori uso dal tempo o da incidenti specifici. Dato che la velocità della ISS è nell'ordine di circa 27.000 km/h, anche i granelli di polvere possono essere letali. I piccoli rottami residui di passate esplorazioni spaziali costituiscono un pericolo molto serio.

Per garantire la sicurezza degli astronauti, ISS ha un rivestimento a prova di proiettile. Strati di kevlar, un derivato della ceramica, ed altri materiali di tecnologia avanzata, formano uno strato di circa 10 cm che circonda ogni parte esterna della Stazione (Il kevlar è il materiale con cui sono rivestiti i giubbotti anti-proiettile della polizia).

"Questo strato protettivo è stato testato sparandogli contro con fucili ad alta potenza, per verificare che sia un materiale ad effettiva protezione" dice Nagy.

I progettisti debbono avere l'accortezza di lasciare alcune fessure nell'armatura, per permettere agli astronauti di guardare verso l'esterno e godersi un bello spettacolo.

Una tipica finestra sulla Terra deve avere due pannelli di vetro dello spessore di circa 3 mm (dipende dal tipo). Nella Stazione Spaziale le finestre debbono avere 4 pannelli di vetro di uno spessore che può andare da1.2 cm a 3 cm. Una sorta di "persiane" esterne offrono una ulteriore protezione, quando le finestre non sono in uso.

Il vetro in queste finestre è soggetto a rigidi controlli di qualità, visto che ogni momento può essere investito da un flusso di micro meteoriti potenzialmente in grado di fratturare i vetri della ISS.

In orbita una delle forze più importanti è data dalla pressione dell'aria interna alla Stazione, che preme ogni metro quadrato del modulo con circa 7 kg. Le case sulla Terra hanno anch'esse una pressione interna ma è praticamente bilanciata dalla pressione atmosferica esterna.

Ma anche prima di raggiungere l'orbita questi moduli devono essere in grado di resistere ai forti stress prodotti dal lancio.

""Le strutture devono sopportare anche il carico che trasportano in orbita e si tratta di una sforzo importante" continua Nagy.

Durante le prime fasi del volo, lo Space Shuttle e tutto il suo carico, pesa 3 volte più del normale. La struttura deve essere in grado di sopportare sia lo sforzo iniziale del volo che la pressione interna durante l'orbita.

Una volta che lo Shuttle ha felicemente portato in orbita il suo carico, rimane da attraccare in maniera corretta alla parte della Stazione già in orbita.

Il Sistema di Ancoraggio Comune (CBM) progettato negli USA, connette insieme tutti i vari moduli. Per assicurare un buon aggancio, il CBM possiede un meccanismo automatico a scatto, che lega insieme i due moduli con 16 bulloni che assicurano la forza di circa 10.000 kg ognuno! Questa enorme forza è necessaria per controbilanciare la tendenza della pressione d'aria interna a spingere i moduli verso l'esterno ed assicurare una chiusura sigillata, onde evitare la benchè minima fuoriuscita d'aria.

"Un grande lavoro di sviluppo, di test e di certificazioni è necessario al CBM per essere in grado di assicurare la necessaria sicurezza" dice Nagy. "In questo modo possiamo stare tranquilli".

Nota:

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