La cupola della Stazione Spaziale Internazionale

La cupola, che è stata realizzata da una serie di industrie sotto la guida di AleniaSpazio, ha la funzione di permettere agli astronauti di avere un controllo visivo maggiore sull’esterno della stazione.

Ha la forma all’incirca di una semisfera di 3 metri di diametro, quindi è in grado di ospitare contemporaneamente diversi astronauti, ed è dotata di 6 finestre laterali e di una finestra “superiore”, sebbene questo linguaggio sia del tutto improprio in orbita, dove non esiste né il sopra né il sotto. È il primo modulo nella storia del volo umano nello spazio che permette un contatto visivo così esteso con l’esterno della stazione orbitante.

In particolare dalla cupola possono essere seguite direttamente le operazioni di attracco delle navicelle che visitano la stazione e le manovre del canadarm2, il braccio meccanico della stazione spaziale. La cupola è anche il luogo deputato per controllare le passeggiate esterne degli astronauti, che vengono eseguite con regolarità, e un luogo privilegiato per scattare fotografie della Terra dallo spazio o per osservare i corpi celesti.

Quando non vengono usate, le finestre sono protette da scudi anti micrometeoriti e detriti orbitali.

Non si rischia che la cupola non raggiunga mai lo spazio, visto lo stop ai voli Shuttle?

Al momento il lancio della cupola è previsto per il 2009. Del resto il problema non riguarda solo la missione specifica che porterà in orbita la cupola, ma l’intero scambio che è alla base dell’accordo fra ESA e NASA: l’Agenzia Spaziale Europea doveva fornire la cupola alla NASA, la NASA doveva far posto a esperimenti europei su 5 voli shuttle per la stazione spaziale.

In ogni caso, la realizzazione della cupola è stata l’ennesima occasione che Alenia Spazio ha sfruttato al meglio per ribadire la sua competenza e capacità a livello mondiale nella costruzione di moduli orbitali abitabili, con acquisizioni tecniche che la pongono senz’altro fra le aziende leader a livello mondiale, ribadita dal fatto che l’azienda italiana ha partecipato a vari moduli orbitali (i nodi e il laboratorio europeo Columbus) e ai tre elementi pressurizzati che vengono ospitati nella stiva dello shuttle e usabili per molte missioni.

E in corso c’è anche la realizzazione dell’ATV, un veicolo automatico che sarà lanciato da un’Ariane5 e che raggiungerà autonomamente la stazione spaziale.

Ciò che caratterizza la stazione spaziale nel complesso, è la sua capacità di proteggere l’uomo nei confronti di un ambiente ostile. Come si ottiene questo risultato?

È un risultato declinabile in molti aspetti diversi: significa che la stazione spaziale è in grado di riciclare aria e acqua e di mantenerle pulite; significa che l’isolamento termico è perfetto, così come lo è la tenuta d’aria.

L’isolamento termico, come nel caso di ogni altro elemento orbitale costruito da Alenia, è ottenuta con una serie di strati isolanti di Kapton, un materiale polimerico molto resistente, leggero, non infiammabile, su cui viene depositato uno strato di oro. Si tratta dello stesso materiale usato negli Ariane5 per isolare i cavi elettrici dalle altissime temperature oppure in alcune auto sportive.

Ma significa anche che i materiali hanno una robustezza e una flessibilità che consente alla struttura di autosostenersi. La stazione spaziale, infatti, perde leggermente quota orbita dopo orbita. Dopo un certo periodo è necessario accendere un motore, tipicamente quello di un Progress russo attaccato alla stazione, che riporti la stazione sull’orbita corretta. La spinta del Progress è applicata a un solo punto della stazione, che invece è una struttura molto lunga. Occorre quindi che il materiale di cui è costituita sia molto robusto, ma soprattutto molto flessibile, in modo che la struttura assecondi il movimento senza spezzarsi.

Nel caso della cupola, la struttura portante è costruita con una lega di alluminio (circa il 91-93%), rame (intorno al 6%) e diversi altri elementi, tra cui i principali sono ferro, manganese, silicio, zinco, titanio, zirconio. L’utilizzo di questo materiale leggero ha permesso di costruire un elemento di circa 1,8 tonnellate, poco meno del doppio di una Fiat Punto.

La realizzazione di strutture ad alta tecnologia, quindi a elevato costo iniziale, spesso rimane confinato a poche applicazioni di nicchia, come è il caso dello spazio. Non sono operazioni industriali “a perdere”?

L’utilizzo o lo sviluppo di alta tecnologia non è mai a perdere, anche se ci può essere un ritardo nel suo inserimento nel grande mercato. Ma certamente applicazioni come l’utilizzo di un sottile strato polimerico per evitare le dispersioni termiche è piuttosto diretto. Concediamoci invece un sogno, e consideriamo invece la capacità di certe strutture di autosostenersi. È il caso, per esempio, della struttura portante dei pannelli solari, che si ottiene usando plastica rinforzata con fibre di carbonio. È stato recentemente messo a punto un progetto dell’ESA per costruire un’abitazione che sia in grado di rispondere a sollecitazioni ambientali molto intense, come un terremoto.

Secondo gli ingegneri dell’ESA, è possibile costruire una casa capace di resistere a scosse fino al settimo grado della scala Richter, a venti fino a 220 km/h e a inondazioni fino a 3 metri.

Naturalmente queste proposte dovranno essere messe alla prova reale: il primo passo è realizzare con questo concetto la prossima base tedesca all’Antartide.