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ATV Albert Einstein

→ IN SERVIZIO PRESSO LA STAZIONE SPAZIALE INTERNAZIONALE

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European Space Agency

Fin dagli inizi dell'era spaziale, l'Europa ha partecipato attivamente alle missioni nello spazio. Oggi lancia satelliti per l'osservazione della Terra, la navigazione, le telecomunicazioni e gli studi astronomici, invia sonde in punti remoti del sistema solare e collabora alle esplorazioni umane dello spazio.

Lo spazio è una risorsa fondamentale per l'Europa e una preziosa fonte di informazioni per trovare risposte alle sfide globali. Lo spazio fornisce tecnologie e servizi indispensabili e aumenta la nostra comprensione del pianeta Terra e dell'universo. Dal 1975 l'European Space Agency (ESA) è protagonista dello sviluppo di queste competenze spaziali.

Riunendo le risorse dei 20 Stati membri, l'ESA svolge programmi e attività che vanno ben oltre le competenze e gli interessi di ogni singolo stato europeo, sviluppando i lanciatori, i veicoli spaziali e le strutture a terra che permettono all'Europa di mantenersi all'avanguardia della ricerca spaziale globale.

Fanno parte dell'ESA 20 Stati membri: 18 stati dell'Unione Europea (Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Italia, Lussemburgo, Paesi Bassi, Portogallo, Romania, Spagna, Svezia e Regno Unito) più Norvegia e Svizzera.

Altri otto paesi della UE hanno Accordi di Cooperazione con l'ESA: Estonia, Slovenia, Polonia, Ungheria, Cipro, Lettonia, Lituania, Malta e Repubblica Slovacca. La Bulgaria sta negoziando un Accordo di Cooperazione. Il Canada partecipa ad alcuni programmi in base a un Accordo di Cooperazione.

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4 DESCRIZIONE DELLA MISSIONE Il volo dell’ATV Albert Einstein

10 AL SERVIZIO DELLA STAZIONE SPAZIALE INTERNAZIONALE Una costante fornitura di approvvigionamenti

18 VERSO L’OBIETTIVO In volo verso la Stazione

22 SPIRITO DI SQUADRA Assistenza da terra per l’ATV

25 FINE DELLA MISSIONE Smaltimento dei rifiuti

26 IL SUCCESSORE ATV Georges Lemaître

ESA e il logo ESA sono marchi commerciali dell'Agenzia Spaziale Europea. La riproduzione o la distribuzione di materiale identificato come protetto da copyright di terze parti deve essere autorizzata dal titolare di copyright.

Data: aprile 2013

Copyright © 2013 European Space Agency

www.esa.int/atv

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Pubblicato dallo Strategic Planning and Outreach Office del Direttorato ESA di Human Spaceflight and Operations.

ESTEC, PO Box 2992200 AG NoordwijkPaesi Bassi

email: hsocom@esa.int

blogs.esa.int/atv

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→ DESCRIZIONE DELLA MISSIONE

Il volo dell’ATV Albert Einstein

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Uno dei veicoli più affidabili e complessi mai costruiti in Europa è pronto per un altro viaggio verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Intitolato ad Albert Einstein, il quarto Automated Transfer Vehicle (ATV-4) contribuisce a mantenere la Stazione e i sei membri del suo equipaggio in perfette condizioni operative.

L’ATV Albert Einstein decollerà dallo spazioporto europeo di Kourou, nella Guiana francese, su un lanciatore Ariane 5 ES nel giugno 2013. Il veicolo svolge un ruolo fondamentale nella logistica della Stazione, fungendo da navetta di trasporto, struttura di stoccaggio e rimorchiatore spaziale. Come i suoi predecessori, il nuovo ATV trasporterà 6,6 tonnellate di carico e manterrà la Stazione in orbita per sei mesi.

L’ATV ha la massima capacità di carico tra tutti i veicoli che fanno visita alla Stazione Spaziale Internazionale. Trasportando una quantità di carico pressurizzato maggiore rispetto a tutti i predecessori, il quarto ATV della serie fornirà un supporto ancora più significativo alla Stazione.

Nella sua funzione di rimorchiatore spaziale, utilizzerà 2380 kg di propellente. I propulsori dell’ATV Albert Einstein aiuteranno la Stazione a contrastare l’attrito atmosferico che le fa perdere 100 m di quota al giorno. L’ATV è anche in grado di spingere la Stazione per evitare i detriti spaziali. Provvede inoltre al controllo dell’assetto quando altri veicoli sono in fase di avvicinamento.

Come cargo spaziale, l’ATV trasporta 2700 kg di carico pressurizzato, costituito da apparecchiature scientifiche, parti di ricambio, cibo e vestiti per gli astronauti. Trasporta inoltre 100 kg di gas, oltre 500 litri di acqua potabile e circa 800 kg di propellente – fluidi che verranno pompati.

Le necessità della Stazione cambiano ad ogni missione e vi sono sempre richieste di ogni tipo all’ultimo minuto. Un nuovo LCAM (Late Cargo Access Means) permetterà di imbarcare contenitori più voluminosi e pesanti nelle ultime settimane prima del lancio. Il sistema permette di operare con maggiore flessibilità quando l’ATV si trova già sul vettore Ariane 5.

Il cosmonauta russo Pavel Vinogradov sarà il principale controllore dell’ATV Albert Einstein durante l’avvicinamento alla Stazione. Il veicolo da 20 tonnellate è in grado di navigare in piena autonomia e di agganciarsi automaticamente alla Stazione.

Una volta agganciato, l’ATV Albert Einstein verrà utilizzato come modulo supplementare dagli astronauti a bordo. Dopo circa sei mesi, ripartirà dalla Stazione carico di alcune tonnellate di acque reflue, materiali ed attrezzature non più necessari. L’ultimo viaggio dell’ATV Albert Einstein sarà un rientro controllato e distruttivo nell’atmosfera terrestre.

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I primati dell'ATV• Ilveicolospazialepiùpesantemailanciato

dall’ESA• Ilveicolospazialepiùpesantemailanciatosuun

razzo Ariane• Puòtrasportareintotalecircatrevolteilcarico

utile dei cargo russi e un carico leggermente superiore a quello del veicolo giapponese HTV

• Lamaggiorecapacitàdiriposizionamentoorbitale tra tutti i veicoli che visitano la Stazione

• PuòeseguireunattraccoautomaticoallaStazione con un margine di errore inferiore ai sei centimetri

• Ilsoftwaredivolopiùsofisticatomaisviluppatodall’ESA.

T +00:00:00

Decollo

T + 00:02:18

Separazione primo stadio

T + 00:03:29

Sgancio del fairing, guscio protettivo

del veicolo

T + 00:09:01

Separazione secondo

stadio

T + 01:06:39

Separazione ATV

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kmkm/h

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Destinazione: Stazione Spaziale Internazionale

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Dati principaliSito di lancio Kourou, Guiana franceseData di lancio 5 giugno 2013Lanciatore Ariane 5 ESAttracco seconda metà giugno 2013Distacco autunno 2013

ATV-4Diametro 4,5 m Lunghezza 9,8 m Massa totale del veicolo 12 039 kg Pannelli solari spiegati 22,3 m

Lanciatore Ariane 5 ESAltezza 50,5 mDiametro 5,4 mPeso al decollo 760 tonnellateCarico utile dopo il lancio 19,8 tonnellateNumero di missioni 69° volo di Ariane 5

Dati aggiornati all'aprile 2013. Le date esatte di lancio e attracco possono variare.

Rendezvous e attracco

Fino a due settimane

Periodo di aggancio

Sei mesi

Un lancio 3D

Per la prima volta in un lancio europeo verrà prodotto un video 3D di una delle fasi più delicate della missione dell’ATV Albert Einstein: la separazione del veicolo dal suo vettore Ariane 5. Una coppia di telecamere in configurazione stereoscopica verrà montata sul fairing per osservare il veicolo e il lanciatore come non è mai stato fatto fino ad oggi. Questo video 3D offrirà nuove prospettive per migliorare la nostra comprensione dei lanci.

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Albert Einstein va nello spazioNe “I fondamenti della teoria generale della relatività” Albert Einstein ipotizza la deflessione dei raggi luminosi da parte della materia. Tale ipotesi fu confermata dall’astronomobritannicoArthurEddingtoncheosservòi raggi luminosi provenienti da stelle distanti deflettersi attorno al nostro Sole durate una eclissi solare nel 1919. Tale osservazione fu considerata la prova conclusiva della validità della teoria.

I contributi di Einstein alla scienza hanno capovolto la nostra percezione dell’universo e i risultati del suo lavoro guidano i nostri veicoli spaziali. Lo scienziato nacquenel1879inGermania,mastudiòinSvizzeradovelavoròinizialmentepressol’UfficioBrevettidiBerna.Quisviluppò le sue idee rivoluzionarie e pubblicò quattrolavori scientifici fondamentali sull’effetto fotoelettrico, ilmotobrowniano, la relatività ristrettae l’equivalenzamassa-energia.

Con le sue teorie sulla relatività e l’equazione tra materia ed energia (E=mc2), Einstein è divenuto un’icona del ventesimo secolo. All’età di 42 anni gli fu assegnato il premio Nobel per la fisica.

Anche l’ATV Albert Einstein ha stretti legami con la Svizzera: sono di costruzione elvetica parti della sua struttura e sottosistemi come i rack, il montacarichi LCAM, la protezione contro i detriti meteoritici e fondamentali unità elettroniche.

Sinistra: Albert Einstein durante una lezione in Francia negli anni venti.Destra: prima pagina del manoscritto “I fondamenti della teoria generale della relatività”. (Archivi Albert Einstein–Università ebraica di Gerusalemme)

I contributi di Einstein alla scienza hanno capovolto la nostra percezione dell’universo.

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→ AL SERVIZIO DELLA STAZIONE SPAZIALE INTERNAZIONALE

Una costante fornitura di approvvigionamenti

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Gli ATV, con la loro grande capacità di carico, sono essenziali per portare rifornimenti alla Stazione Spaziale Internazionale. Con una missione all’anno, il veicolo spaziale europeo offre il maggiore supporto propulsivo tra tutti i veicoli che visitano la Stazione in orbita. L’ATV rappresenta il contributo dell’Europa ai costi operativi di costruzione e manutenzione della Stazione.

La Stazione Spaziale Internazionale è un eccellente esempio di cooperazione globale, che vede Europa, Stati Uniti, Russia, Giappone e Canada impegnati in una delle più vaste partnership nella storia della scienza e della tecnica. Questo avamposto umano in orbita terrestre è un trampolino di lancio per le future esplorazioni spaziali.

Da oltre un decennio, la ISS riunisce l’umanità in un progetto comune di vita e lavoro nello spazio. Il complesso da 450 tonnellate ha le dimensioni di un campo da calcio – uno spazio sufficiente per l’equipaggio e per un grannumero di esperimenti scientifici. Non vi è luogo sulla Terra dove si possa trovare un laboratorio simile.

Questo laboratorio internazionale ad alta quota è provvisto delle tecnologie più sofisticate per la ricerca scientifica in settori quali la fisiologia umana, la biologia, la fisica fondamentale, la scienza dei fluidi e dei materiali, l’osservazione della Terra e la scienza spaziale.

Lo sapevate?• Quandoilcieloèlimpido,all’albaoaltramonto,

la Stazione Spaziale Internazionale è visibile a occhio nudo dalla Terra

• La Stazione è più grande di un normaleappartamento di cinque stanze, vi sono due bagni, attrezzature sportive ed un modulo a volta con finestre a 360° chiamato Cupola

• Lasuacostruzioneinorbitaèiniziatanel1998.Dal 2000 è occupata in modo permanente. Nessun’altra stazione spaziale è mai stata abitata così a lungo

• L’orologio a bordo della Stazione è rallentatodello 0,0000000014% rispetto agli orologi a terra a causa della relatività, un effetto previsto da Albert Einstein

• Per costruire la Stazione ed effettuarne lamanutenzione, sono stati compiuti più di 130 voli spaziali e 170 passeggiate spaziali da parte degli astronauti.

• PerportareirifornimentiallaStazioneSpazialevengono impiegati diversi veicoli senza equipaggio: l’ATV europeo, le Progress russe, l’HTV giapponese e lo statunitense Dragon, a cui presto si aggiungerà la navetta commerciale Cygnus

Questo avamposto umano in orbita terrestre è un trampolino di lancio per le future esplorazioni spaziali.

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Antenne GPS

Sistema di protezione da micrometeoroidi e detriti orbitali

8 rack di carico usati come stiva per le attrezzature

Sensore stellare (star tracker)

Sistema di attracco

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4 ugelli del propulsore principale

28 propulsori di controllo assetto e

frenanti

Pannelli solari

Avionica

Serbatoi del propellente

Serbatoi di acqua e gas

I MODULI DELL’ATV1 Integrated Carco Carrier Trasporta tutto il carico per il rifornimento della

Stazione.Puòcontenerefinoa7tonnellatecircadi carico pressurizzato e fluidi.

2 Avionics Module Contiene la “mente” di importanza fondamentale

per l’ATV, come computer, giroscopi, sistemi di navigazione e controllo, apparecchiature di distribuzione elettrica e comunicazione.

3 Propulsion Module Risolleva e manovra la Stazione per evitare

potenziali collisioni con i detriti spaziali. I propulsori non devono soltanto guidare il veicolo verso la Stazione, ma anche allontanarlo da essa al termine della missione.

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Lanciato nello spazio• 4° lancio su un vettore Ariane 5 ES

• Ariane 5 è alto 52 metri, quanto un edificio di 15 piani

• Quando Ariane 5 lascia la piattaforma di lancio, il suo peso è di

oltre 760 tonnellate, come 500 auto

• Ariane 5 porta l’ATV in orbita circolare a 260 km di altezza,

20 volte superiore all’altezza di volo di un aereo passeggeri

• Il modulo pressurizzato dell’ATV avrebbe potuto contenere Albert

Einstein in persona circa 100 volte

Automazione cosmica• Un sensore stellare abbinato a un ricevitore GPS è l’equivalente

moderno di tecniche di navigazione vecchie di secoli

• L’ATV si aggancia alla Stazione Spaziale colpendo un obiettivo

della larghezza di 60 cm con un margine di errore di 6 cm,

orbitando attorno alla Terra a una velocità di 28 000 km/h

e a un’altitudine di circa 400 km• Due astronauti controllano l’ATV durante l’avvicinamento alla

Stazione

• L’ATV è pienamente operativo con i 4800 W generati dalle sue

quattro ali di pannelli solari, una quantità di elettricità equivalente

a quella utilizzata da un normale boiler per l’acqua calda

Sollevamento della Stazione• La Stazione Spaziale Internazionale perde 50– 100 m di

quota ogni giorno

• L’ATV Johannes Kepler detiene il record di sollevamento nello spazio

dai tempi delle missioni Apollo sulla Luna: 40 km con una sola

spinta

• Propulsione combinata. L’ATV ha 32 propulsori: 4 motori principali

e 28 propulsori di controllo dell’assetto e frenanti

Assistenza 24 ore su 24• L’ATV Control Centre dispone di un team dedicato di

60 persone

↑ Ingegneri provano il sistema di attracco dell’ATV Albert Einstein a Kourou, Guiana francese

↑ Decollo del lanciatore Ariane 5 con l’ATV Edoardo Amaldi dallo spazioporto europeo nella Guiana francese

↑ La Stazione Spaziale con l'ATV Johannes Kepler visti dallo Space Shuttle Discovery nel 2011

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Quali servizi vengono forniti alla Stazione Spaziale?Il complesso da 450 tonnellate in orbita deve ricevere regolari approvvigionamenti per mantenersi pienamente operativo. Dal ritiro dello Space Shuttle americano, avvenuto nel 2011, l’ATV deve trasportare più carico pressurizzato e fare fronte a richieste dell’ultimo minuto. Nuovi carichi utili, apparecchiature per la ricerca e parti di ricambio sono sulla lista d’imbarco.

Tutto il carico pressurizzato, come cibo, esperimenti, utensili e indumenti, è imballato in speciali contenitori contrassegnati con codici a barre. L’etichettatura semplifica la gestione del carico da parte dell’equipaggio a bordo e facilita il lavoro di pianificazione a terra permettendo di tenere traccia dei materiali inviati sulla Stazione.

I serbatoi dell’ATV sono pieni di acqua potabile e gas per gli astronauti (ossigeno, azoto e aria, in base alle necessità della Stazione). Durante il periodo di aggancio dell’Albert Einstein, l’equipaggiopuòeffettuarediversi trasferimentidi gas dall’ATV all’atmosfera della Stazione.

I serbatoi possono contenere anche “acqua tecnica” per ilfunzionamentodegliimpiantidellaStazione.L’ATVpuòriempire i serbatoi russi di carburante per le manovre di propulsione.

Un carico pesante

Il carico dell’ultimo minutoIl cargo spaziale europeo si rinnova ad ogni missione per essere più flessibile e adattare il proprio carico alle esigenze della Stazione. L’ATV Albert Einstein migliora le procedure di carico nelle ultime fasi prima del lancio con un nuovo LCAM, un montacarichi speciale dotato di piattaforma rotante. Un nuovo braccio è in grado di caricare contenitori del peso massimo di 75 kg, vale a dire tre volte il peso che poteva essere sollevato con il precedente LCAM.

La nuova piattaforma permette di raggiungere ogni angolo del modulo pressurizzato anche quando l’ATV si trova già sul lanciatore. Vi è inoltre più spazio per i carichi dell’ultimo minuto. Gli ultimi contenitori possono essere caricati alcune settimane prima del lancio, compresi i pacchetti personali contenenti i doni preparati dalle famiglie degli astronauti.

↑ Gli astronauti della NASA Cady Coleman e Scott Kelly scaricano i pacchetti personali per l’equipaggio dall’ATV Johannes Kepler nel 2011

↓ Il team addetto al carico si assicura che ogni contenitore siastivatonelmodopiùefficienteesicuropossibile

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CARICO DI

FLUIDI

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CARICO TOTALE

6607 kG

CARICO

PRESSURIZZATO

2697 kG

Supporto propulsivo 2380 kg Propellente per il rifornimento 860 kg Acqua 570 kg Gas 100 kg

Carico pressurizzato principale 1412 kgCarico pressurizzato per 1285 kgl’imbarco finale pre-lancio

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Un ATV immacolatoDal momento in cui gli astronauti entrano nel veicolo in orbita, l’ATV diventa un modulo “abitato”. Tenendo conto dei requisiti igienici della Stazione Spaziale, il modulo pressurizzato viene disinfettato accuratamente prima del lancio.

Batteri e funghi, principalmente di origine umana e ambientale, sono ospiti indesiderati a bordo dell’ATV Albert Einstein. Nell’atmosfera umida della Stazione, i microrganismi possono proliferare facilmente e causare problemi non solo all’equipaggio ma anche alle apparecchiature di bordo. Nella stazione Mir, ad esempio, alcuni funghi colonizzarono i circuiti elettrici provocando cortocircuiti e mettendo a rischio l’incolumità dei cosmonauti.

Il team dell’ESA addetto alla disinfezione isola un’area di 5–10 metri attorno al modulo pressurizzato dell’ATV Albert Einstein. Indossando tute bianche sterili e armati di salviette e tamponi di cotone, gli addetti del team disinfettano l’ATV Albert Einstein prima e dopo l’imbarco del carico.

La disinfezione e il prelievo di campioni vengono effettuati non solo all’interno del modulo pressurizzato, ma anche su ogni singolo oggetto caricato a bordo dell’ATV. In laboratorio, gli scienziati valutano il grado di sterilità analizzando i campioni e ricercando la contaminazione microbica residua attraverso analisi del DNA. Si procede quindi a escludere la tossicità dell’aria per garantire che gli astronauti respirino aria pura alla prima apertura del portello dell’ATV. I campioni d’aria vengono analizzati per verificare che non contengano sostanze chimiche nocive rilasciate nell’atmosfera del veicolo. Viene controllata attentamente anche la qualità dei circa 560 litri d’acqua proveniente da una sorgente italiana.

Al termine della disinfezione, l’ATV Albert Einstein è quasi completamente sterile e privo di microrganismi nocivi. L’obiettivo è garantire che l’ambiente abitabile dagli astronauti nello spazio sia mantenuto ai massimi livelli di igiene possibili. L’intero processo si svolge in sinergia con ospedali e industrie farmaceutiche.

Più spazio abitabileSebbene nessuno viaggi a bordo dell’ATV Albert Einstein, gli astronauti vestiti normalmente possono accedere alla parte pressurizzata del veicolo dopo l’aggancio. Nei sei mesi che trascorrerà agganciato alla Stazione, l’ATV Albert Einstein fungerà da modulo abitabile temporaneo aggiungendo all’avamposto in orbita 45 m³ di volume utile a disposizione dell’equipaggio. Nelle precedenti missioni, l’ATV è stato apprezzato dagli astronauti come il luogo più tranquillo dove lavorare a bordo.

Rilevazione dei livelli di contaminazione dell’ATV Albert Einstein

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L’ATV Albert Einstein contiene molti materiali utili alla scienza. Due esperimenti dell’ESA che riceveranno importanti rifornimenti sono:

EnergyPer questo esperimento saranno forniti cibo e kit di raccolta delle urine per studiare come il bilancio energetico negativo riscontrato durante le missioni spaziali possa influire sulle funzioni fisiologiche. I dati raccolti permetteranno di razionalizzare i rifornimenti di cibo, in modo che siano adeguati ma non eccessivi.

Material Science LaboratoryQuesto modulo europeo permette all’equipaggio di riscaldare e raffreddare i materiali in condizioni di microgravità. L’ATV consegnerà una Sample Cartridge Assembly (SCA) contenente una lega di alluminio che verrà sottoposta a temperature di circa 900 °C. Al ritorno sulla Terra, gli scienziati analizzeranno i campioni e studieranno le applicazioni industriali di questa lega.

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Il grande cargo si avvicina alla Stazione Spaziale poco a poco, attraversando molte più fasi di missione rispetto alla maggior parte degli altri veicoli spaziali. Provvisto di sistemi propri di controllo di volo e propulsione, l’ATV Albert Einstein esegue in modo autonomo tutte le operazioni critiche. Se necessario, il veicolo può rimanere in volo libero per un massimo di tresettimane.

Il team responsabile della dinamica di volo presso l’ATV Control Centre (ATV-CC) di Tolosa, Francia, controlla costantemente le reti di sorveglianza che tengono traccia dei detriti spaziali. In presenza di oggetti che

L’ATV Albert Einstein si aggancia alla Stazione Spaziale in modo completamente automatico. Il veicolo deve colpire un obiettivo delle dimensioni della ruota di un’automobile. L’ATV e la Stazione orbitano attorno alla Terra a circa 28 000 km/h.

→ VERSO L’OBIETTIVO

In volo verso la Stazione

potrebbero colpire l’ATV Albert Einstein, viene calcolata automaticamente una nuova traiettoria. Durante la fase di volo libero, le eruzioni solari non influenzano il robustosoftwaredelveicolo.

Gli Automated Transfer Vehicle sono estremamente sicuri, come concezione e dal punto di vista operativo. Sono previsti almeno tre livelli di sicurezza per proteggere la Stazione e l’equipaggio. Se all’ultimo minuto intervengono problemi che impediscono l’attracco dell’ATV, l’avvicinamento può essereinterrotto dal computer del veicolo, dai controllori di terra o dagli astronauti a bordo della Stazione Spaziale.

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↑ L’ATV utilizza quattro sensori ottici negli ultimi 250 m prima di agganciarsi alla Stazione

↑ Il righello di plastica in questa foto serve a valutare la distanza dell’ATV dalla Stazione durante l’attracco

↑ Evviva! Il cosmonauta Oleg Kononenko e l’astronauta dell’ESA André Kuipers festeggiano l’attracco dell’ATV Edoardo Amaldi

↑ L’astronauta dell’ESA Paolo Nespoli rimuove il meccanismo di attracco per accedere al portello dell’ATV Johannes Kepler

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Fasi critiche della missione dell’ATV

Una questione di propulsioneL’ATV dispone del sistema di propulsione più complesso mai progettato in Europa e utilizzato nello spazio. I suoi propulsori non devono soltanto guidare il veicolo verso la Stazione Spaziale, ma anche allontanarlo da essa al termine dellamissione.Una volta agganciato, l’ATV puòeseguire il controllo dell’assetto e la rettifica dell’orbita della Stazione, oltre a permettere le manovre necessarie a evitare potenziali collisioni con i detriti spaziali.

Mantenere la Stazione in orbita sarà di vitale importanza durante il periodo di forte attività solare previsto nel 2013. L’atmosfera terrestre Terra diventerà più densa producendo sulla Stazione Spaziale Internazionale un maggiore attrito che l’ATV Albert Einstein potrà compensare spingendo la Stazione verso orbite più alte.

Il sistema di propulsione dell’ATV funziona in modo quasi automatico e alcuni dei suoi motori sono utilizzati durante l’intera missione. Il sistema ha una massa a secco di 1,5 tonnellate e comprende 32 propulsori, 68 elettrovalvole, 84 sensori di pressione e quasi 200 sensori di temperatura e riscaldatori.

Per alimentare i motori dell’ATV Albert Einstein è necessaria una grande quantità di propellente – il carico utile del veicolo è costituito principalmente da combustibile, in diverse forme, per un totale di oltre tre tonnellate di peso. Tra tutti i veicoli che riforniscono la Stazione, l’ATV è quello in grado di trasportare la maggiore quantità di combustibile.

LancioIl lanciatore Ariane 5 da 760 tonnellate decolla da Kourou, Guiana francese. La finestra di lancio è di 15 giorni.

Separazione dal lanciatore Circa un’ora dopo il lancio, l’ATV Albert Einstein si separa dallo stadio superiore del razzo. Un sistema di navigazione ad alta precisione guida il veicolo per il rendezvous con la Stazione Spaziale.

Fase di volo liberoUn sensore stellare individua le costellazioni e un ricevitore GPS rileva i dati posizionali per calcolare l’orientamento e la posizione del veicolo in volo. La fase di volo libero dura qualche giorno.

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PropellentiSupporto propulsivo (2380 kg) per:• Controllo dell’assetto• Mantenimento dell’orbita della Stazione• Manovre per evitare i detriti spaziali

Rifornimento di propellente (860 kg) per reintegrare le riserve della Stazione e permetterle di eseguire il controllo dell’assetto e il riposizionamento in orbita quando non sono presenti veicoli di supporto. Il carburante è trasferito nel modulo Zarya.

PosizionamentoUna precisa sequenza propulsiva porta l’ATV Albert Einstein a posizionarsi a circa 30 chilometri dalla Stazione Spaziale. Da questa posizione il veicolo si allinea e prosegue il tragitto verso la Stazione.

AvvicinamentoNegli ultimi 250 m, l’avanzato sistema di rendezvous automatico dell’ATV utilizza i sensori del proprio videometer, un sistema ottico che serve per calcolare la distanza, la velocità e l’assetto rispetto alla porta di attracco sul modulo russo Zvezda.

Rendezvous e attraccoIl veicolo da 20 tonnellate esegue in modo autonomo le manovre e in circa tre ore e mezza si aggancia alla Stazione Spaziale con un margine di errore inferiore ai 6 cm.

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→ SPIRITO DI SQUADRA

Appena due mesi dopo il termine della missione dell’ATV Edoardo Amaldi, lo staff dell’ATV-CC ha iniziato a prepararsi per fornire assistenza ad un nuovo veicolo. Il centro di controllo si trova presso la sede dell’agenzia spaziale francese CNES a Tolosa, in Francia. Il centro dirige le operazioni in volo e coordina le risorse a terra. Il progetto dell’ATV coinvolge personale dell’ESA e di diverse industrie europee. EADS Astrium è il principale fornitore per la produzione del veicolo.

Assistenza da terra per l’ATV

Anche se l’ATV è in grado di navigare, volare e attraccare alla Stazione in modo automatico, necessita comunque di assistenza da terra. Durante la missione, l’ATV Albert Einstein verrà controllato e comandato dall’ATV Control Centre (ATV-CC) che lavora giorno e notte in stretta collaborazione con i centri di controllo in Russia e negli Stati Uniti.

Sito di lancioKourou, Guiana francese

NASA Mission Control CenterHouston, Stati Uniti

ATV Control CentreTolosa, Francia

Russian Mission Control CenterKorolev, Russia

Durante il volo di un ATV – dal lancio all’attracco e dal distacco al rientro – un team dedicato di 60 persone collabora al controllo di tutte le procedure. Oltre 5000 comandi possono essere inviati all’ATV che a propria volta è in grado di trasmettere fino a 35 000 parametri telemetrici. Un flusso di informazioni di questa portata richiede sistemi multipli di telecomunicazione e una comunicazione costante tra l’ATV-CC, i centri di controllo delle missioni di Houston e Mosca, e la stessa Stazione Spaziale Internazionale.

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L’ATV è l’unico veicolo in visita alla Stazione Spaziale Internazionale che sia gestito in modo realmente trilaterale. La coordinazione non è semplice, ma per tutti noi è un onore occuparci di un progetto unico che riguarda la Stazione Spaziale. Con progetti complessi come quello dell’ATV si crea automaticamente un forte spirito di squadra che va oltre i confini nazionali. La grande motivazione di questo team non finisce mai di stupirmi.

Alberto Novelli, ATV-4 Mission Manager

L’ATV ci ha permesso di sviluppare approcci comuni alla progettazione, alla costruzione e al controllo di questo complesso veicolo spaziale. La preziosa esperienza di una stretta collaborazione tra culture tecniche e team diversi dimostra la fattibilità dei progetti congiunti avanzati per l’esplorazione spaziale umana

Vladimir DaneevATV Programme Manager, RSC-Energia

La natura trilaterale di questo veicolo − tre diverse agenzie, tre diversi background culturali − permette di considerarne ogni aspetto da tre angolazioni indipendenti. Si impara a superare i preconcetti e a contemplare più soluzioni alternative. Si mantiene una maggiore apertura mentale.

Jerry Jason, ATV-4 NASA Lead Flight Director

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Come biologa, sono rimasta molto colpita quando ho visto per la prima volta l’ATV nella cleanroom. La bella atmosfera che si crea nel team rende le campagne di lancio un’esperienza molto piacevole. La nostra opinione di esperti viene sempre tenuta in considerazione.

Stephanie RaffestinMicrobiologa

Garantiamo che tutti i sistemi dell’ATV funzionino correttamente per assicurare il successo della missione. Conosciamo ogni dettaglio del veicolo. Mi piace vedere crescere l’ATV poco a poco e poi vederlo volare nello spazio in tutta la sua complessità. Quando si deve trovare una soluzione, il lavoro di squadra coinvolge non solo gli esperti dell’ESA, ma anche i partner dell’industria europea e della Stazione Spaziale.

Sonia FerrerIngegnere Product Assurance and Safety

Partecipo da anni al progetto ATV. L’ATV è parte di me, non stacco mai. Il nostro team è il primo ad affrontare i problemi e a cercare soluzioni. Lavoriamo secondo le regole, sottoponendo ogni procedura a doppi controlli. La tensione è più alta quando il veicolo è in viaggio verso lo spazio – ogni anomalia deve essere corretta rapidamente.

Eric Joseph-GabrielIngegnere Avionics Integrated Verification

Il team dell’ATV ha qualcosa di speciale. Quando sono entrato a farne parte, qualcuno mi disse che era il team migliore in cui avesse mai lavorato, ed ora posso confermarlo. Vi è un grande spirito di collaborazione ed è molto gratificante avere a che fare direttamente con i partner della Stazione Spaziale per lavorare insieme a questa meravigliosa avventura.

Adam WilliamsResponsabile Operations Training and Simulation

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→ FINE DELLA MISSIONE

Mentre l’ATV è agganciato alla Stazione, gli astronauti scaricano gradualmente i rifornimenti e riempiono il veicolo di rifiuti liquidi e solidi per liberare spazio a bordo della Stazione. Una volta trasferito tutto il carico e completati i riposizionamenti in orbita, l’ATV Albert Einsteinpuòripartire.

Il viaggio di ritorno inizia con l’attivazione dell’avionica e dei sistemi di controllo di volo dell’ATV. Dopo che

l’equipaggio ha chiuso i portelli, vengono scollegati i cavi di alimentazione e di comunicazione e dalla Terra viene inviato nello spazio un comando di sgancio dell’ATV.

Una spinta propulsiva allontana l’ATV Albert Einstein dalla Stazione. Circa 24 ore più tardi, i motori fanno uscire la navetta dall’orbita con un angolo di discesa acuto che ne provoca la disintegrazione, senza alcun pericolo, su un’area disabitata dell’Oceano Pacifico meridionale.

Smaltimento dei rifiuti

L’ATV Albert Einstein rimane una parte pressurizzata della Stazione Spaziale Internazionale per un massimo di sei mesi. Una volta completata la missione di rifornimento, il veicolo europeo riparte portando via con se fino a sei tonnellate di rifiuti della Stazione. L’ultimo viaggio dell’ATV Albert Einstein sarà un rientro controllato e distruttivo nell’atmosfera terrestre nell’autunno 2013.

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→ IL SUCCESSORE

ATV Georges Lemaître

L’ultimo nato nella famiglia degli Automated Transfer Vehicle dell’ESA porta il nome dell’astronomo e cosmologo belga GeorgesLemaître.Lemaîtretrovòunaseriedi soluzioni alle equazioni sulla relatività di Einstein, descrivendo un universo in espansione e non statico, fornendo una prima stima deduttiva della costante di Hubble. Più tardi, la sua teoria divenne nota come teoria del Big Bang.

La missione dell’ATV Georges Lemaître è programmata per il 2014 e potrà contribuire allo sviluppo di strumenti per il rendezvous con un oggetto “non collaborante” come un detrito spaziale o un asteroide. Il veicolo spaziale potrà servire da banco di prova per una serie di prototipi di sensori ottici, capaci di puntare a un obiettivo utilizzando una telecamera a infrarossi a lungo raggio e un sensore di imaging 3D a breve raggio.

Un genio belga e l’inizio di un’era

Nel 1894, quando Georges Lemaître nacque a Charleroi, Belgio, la maggior parte degli scienziati riteneva che l’universo fosse di età infinita e costante nell’aspetto generale. L’astronomo, professore di fisica e prete cattolico, suggerì che l’universo avesse un momento d’inizio definito, nel quale tutta la materia e l’energia erano concentrate in un solo punto. Era nata la teoria del Big Bang.

Georges Lemaître proseguì i propri studi scientifici pertuttalavita.Studiòiraggicosmicielavoròalproblema dei tre corpi, relativo al movimento di tre punti materiali soggetti a reciproca attrazione gravitazionale nello spazio. Morì a Louvain, Belgio, nel 1966 all’età di 71 anni.

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Uno sguardo al futuro

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Il modulo di servizio dell’ESA

Il veicolo Orion della NASA

L’ATV avrà una seconda vita dopo avere terminato di rifornire la Stazione Spaziale Internazionale. L’ESA sta studiando come realizzare il suo successore, un modulo di servizio derivato dall’ATV per fornire supporto al veicolo Orion della NASA. Questo veicolo permetterà agli astronauti di addentrarsi ancora più profondamente nello spazio.

Il modulo di servizio sarà il prossimo contributo dell’ESA alla partnership per la Stazione Spaziale. Con questo contributo, l’ESA apre una nuova pagina della cooperazione internazionale per l’esplorazione umana oltre l’orbita terrestre che si svilupperà nei prossimi decenni.

Questo progetto sarà la prima collaborazione tra ESA e NASA per la realizzazione di un veicolo destinato al trasporto umano. Il veicolo sfrutterà la tecnologia sviluppata per l’ATV, a conferma dell’affidabilitàdimostrata dall’Europa come partner nei programmi spaziali. Il progetto creerà posti di lavoro altamente qualificati in un settore innovativo garantendo il futuro delle missioni spaziali.

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