Autonomous spaceport drone ship o in sigla: ASDS (traducibile in italiano come: Nave-drone per spazioporto autonomo) è la denominazione delle piattaforme robotiche della SpaceX adibite all'atterraggio dei suoi razzi vettore riutilizzabili Falcon 9 e dell'atterraggio del componente centrale del Falcon Heavy. Questo tipo di imbarcazioni sono state dotate di sistemi automatici che permettono di stazionare in un punto designato per permettere al razzo di atterrarvi sopra. Grazie ai suoi quattro propulsori azimutali e ai dati GPS, esse possono mantenere la posizione con una precisione di 3 metri anche in condizioni di mare mosso.[1][2] Le ASDS sono una componente importante nei piani della SpaceX per abbassare significativamente il costo del trasporto verso l'orbita, e la società prevede, nel futuro, di rendere queste piattaforme in grado di rifornire i razzi atterrati con abbastanza carburante per permettere loro di tornare al sito di lancio.[1]
Le ASDS operative sono due, dislocate nell'Oceano Atlantico per i lanci dalla Cape Canaveral Air Force Station: la Just Read the Instructions (dislocata nell'oceano Pacifico per i lanci dalla Vandenberg Air Force Base fino al 2019) e la Of Course I Still Love You; originariamente queste imbarcazioni erano chiatte, poi riconvertite per conto della SpaceX; tra le pesanti modifiche, si notano il nuovo sistema di propulsione, il landing pad e i sistemi computerizzati che manovrano la chiatta autonomamente, senza bisogno di membri dell'equipaggio.
Nel 2009 il CEO di SpaceX, Elon Musk, ha espresso l'ambizione di "creare un cambiamento di paradigma nell'approccio tradizionale per il riutilizzo dell'hardware dei razzi"[3]. Nell'ottobre 2014, SpaceX ha annunciato pubblicamente di aver stipulato un contratto con un cantiere navale della Louisiana per la costruzione di una piattaforma di atterraggio galleggiante per veicoli di lancio orbitali riutilizzabili. Le prime informazioni indicavano che l'imbarcazione avrebbe trasportato una piattaforma di atterraggio di circa 90 per 50 metri e sarebbe stata in grado di posizionarsi con precisione in modo da poter mantenere la sua posizione per l'atterraggio dei veicoli di lancio.[4] Il 22 novembre 2014 Musk ha pubblicato una fotografia della "Autonomous spaceport drone ship" insieme ad ulteriori dettagli sulla sua costruzione e dimensioni.[3][5]
A partire da dicembre 2014, la prima piattaforma autonoma utilizzata, la chiatta Marmac 300 del McDonough Marine Service, era ormeggiata a Jacksonville, Florida, all'estremità settentrionale del Terminal Crociere JAXPORT, dove SpaceX ha costruito uno stand per mettere in sicurezza il primo stadio del Falcon durante le operazioni post-atterraggio. Lo stand è costituito da quattro strutture a piedistallo di 6.800 kg, alte 270 cm e larghe 244,5 cm imbullonate ad una base di cemento. Una gru mobile solleva il booster dalla nave e lo colloca sul piedistallo. Mansioni come la rimozione o il ripiegamento delle gambe di atterraggio prima di posizionare il booster in posizione orizzontale per il trasporto venivano svolte lì.[6]
Il luogo di stazionamento dell'ASDS per il primo test di atterraggio era nell'Atlantico a circa 320 km a nord-est del luogo di lancio a Cape Canaveral, e 266 km a sud-est di Charleston, South Carolina.[3][7]
Il 23 gennaio 2015, durante le riparazioni della nave a seguito del primo test non riuscito, Musk ha annunciato che la nave sarebbe stata chiamata Just Read the Instructions[8], con una nave gemella prevista per i lanci sulla costa occidentale che sarà chiamata Of Course I Still Love You[9]. Il 29 gennaio 2015, SpaceX ha pubblicato una foto manipolata dell'imbarcazione con il nome che illustra come sarebbe apparsa una volta dipinta[10]. Entrambe le navi prendono il nome da due General Contact Units, astronavi comandate da intelligenze artificiali autonome, che appaiono in "The Player of Games", un romanzo di Iain M. Banks.[11]
La prima Just Read the Instructions è stata dismessa nel maggio 2015 dopo circa sei mesi di servizio nell'Atlantico, ed è stata sostituita da Of Course I Still Love You[12]. La precedente ASDS è stata modificata rimuovendo le estensioni delle ali che avevano esteso la superficie della chiatta e le attrezzature (propulsori, telecamere e dispositivi di comunicazione) che erano state aggiunte per riadattarla come ASDS; questi elementi sono stati conservati per un futuro riutilizzo.[12] Nel 2018, SpaceX ha annunciato i piani per una quarta chiatta, A Shortfall of Gravitas, per sostenere le operazioni sulla east coast[13] ma la chiatta non si è materializzata e invece JRTI è stata spostata sulla costa orientale e ha iniziato ad essere utilizzata nel giugno 2020.[14]
All'inizio del 2015, SpaceX ha affittato due ulteriori chiatte - la Marmac 303 e la Marmac 304 - e ha iniziato il refit per la costruzione di due ulteriori piattaforme con capacità di funzionamento autonomo, costruite sugli scafi di queste chiatte Marmac. Queste costituiscono la flotta ASDS attiva a partire dal 2020.
La seconda chiatta ASDS, Of Course I Still Love You (OCISLY), è stata costruita in un cantiere della Louisiana all'inizio del 2015 utilizzando un diverso scafo - il Marmac 304 - per servire i lanci sulla east coast. È stata costruita in sostituzione di Just Read the Instructions ed è entrato in servizio in occasione del Falcon 9 Flight 19 alla fine di giugno 2015. A giugno 2015, il suo porto d'origine era Jacksonville, Florida,[9][12] ma dopo dicembre 2015 è stata trasferita 260 km più a sud, a Port Canaveral.
Mentre le dimensioni dell'imbarcazione sono quasi identiche a quelle della prima ASDS, sono stati apportati diversi miglioramenti, tra cui un muro di acciaio per l'esplosione eretto tra i container di poppa e il ponte di atterraggio. La nave era in posizione per un test di atterraggio del primo stadio nella missione CRS-7, che fallì durante il lancio il 28 giugno 2015.[12]
L'8 aprile 2016 il primo stadio, che ha lanciato la capsula Dragon CRS-8, è atterrato con successo per la prima volta in assoluto su OCISLY, completando quindi il primo atterraggio su una chiatta autonoma.[15]
Nel febbraio 2018, il nucleo centrale del Falcon Heavy Test Flight è esploso vicino a OCISLY, danneggiando due dei quattro propulsori della chiatta, che vennero poi rimossi per effettuare le riparazioni.
Il 30 maggio 2020, il primo stadio della missione Crew Demo-2 è atterrato su OCISLY, facendo sì che il primo lancio di astronauti americani, da suolo americano, su un razzo americano dopo il volo finale dello Space Shuttle nel 2011, sia stato a bordo di un razzo SpaceX.[16][17] Questa è stata la prima volta nella storia che il primo stadio di un razzo ha lanciato un equipaggio nello spazio e poi è atterrato in sicurezza per essere riutilizzato.
La prima chiatta per l'atterraggio dei razzi (Marmac 300), e la terza (Marmac 303), sono state entrambe denominate Just Read the Instructions (JRTI). Infatti, alcune delle parti dello scafo/piattaforma originale sono state utilizzate per costruire l'ASDS del Marmac 303. L'originale, il Marmac 300, è stato demolito dopo il fallimento dell'atterraggio del CRS-6 il 14 aprile 2015.
La seconda JRTI, che utilizza lo scafo della chiatta Marmac 303, è stata costruita nel corso del 2015 in un cantiere della Louisiana. Quando il refit come ASDS è stato completato, la chiatta ha attraversato il Canale di Panama nel giugno 2015 trasportando le sue estensioni alari - le stesse originariamente costruite per la prima ASDS costruita, JRTI su Marmac 300- come carico sul ponte perché l'ASDS, una volta completata, sarebbe stata troppo larga per passare attraverso il canale.[9][12]
Il porto base per il Marmac 303 era inizialmente il porto di Los Angeles (fino all'agosto 2019) presso il campus di ricerca marina e commerciale di AltaSea nel porto esterno di San Pedro.[18] La piattaforma di sbarco e le nuove imbarcazioni hanno iniziato ad attraccare lì nel luglio 2015, prima della costruzione principale degli impianti di AltaSea.[19][20]
SpaceX ha annunciato che il Marmac 303 sarebbe stato il secondo ASDS ad essere chiamato Just Read the Instructions nel gennaio 2016, poco prima del suo primo utilizzo come piattaforma di atterraggio per il Falcon 9 Flight 21.[21]
Il 17 gennaio 2016, JRTI è stata utilizzata nel primo tentativo di recuperare un booster del Falcon 9 della missione Jason-3 partita da Vandenberg.[12] Il booster è atterrato con successo sul ponte; tuttavia, una pinza di bloccaggio non è riuscita ad agganciarsi su una delle gambe causando il ribaltamento del razzo, che è esploso all'impatto con il ponte.[22] Il 14 gennaio 2017, SpaceX ha lanciato il Falcon 9 Flight 29 da Vandenberg e ha fatto atterrare il primo stadio su JRTI che si trovava a circa 370 km al largo nell'Oceano Pacifico, rendendolo il primo atterraggio avvenuto con successo nel Pacifico.[23]
Nell'agosto 2019, JRTI ha lasciato il porto di Los Angeles per essere rimorchiata nel Golfo del Messico, dopo aver attraversato il Canale di Panama.[24] JRTI è arrivata a Morgan City, Louisiana alla fine di agosto, e vi è rimasta fino a dicembre, poi è stata trasferita a Cape Canaveral.[25] JRTI ha iniziato a operare nell'Atlantico nel giugno 2020, nella missione che vide atterrare per la seconda volta il primo stadio di un Falcon 9 dopo il quinto utilizzo.[14]
Una quarta ASDS, A Shortfall of Gravitas, è stata annunciata nel febbraio 2018 e avrebbe dovuto entrare in servizio a metà del 2019, ma non si è concretizzata fino a luglio 2021[26]. Come il resto della flotta, il suo nome si basa su quelli utilizzati per le navicelle del Ciclo della Cultura di Iain Banks.[27][28]
Le ASDS sono navi autonome in grado di effettuare un posizionamento di precisione, originariamente entro 3 metri anche in condizioni di tempesta[5], utilizzando informazioni di posizione GPS[29] e quattro propulsori azimutali diesel.[30] Oltre alla modalità di funzionamento autonomo, le navi possono anche essere controllate da remoto.[31]
I propulsori azimutali sono unità di propulsione idraulica con unità di propulsione diesel-idraulica modulare prodotte da Thrustmaster, un produttore di attrezzature marine in Texas.[1] Il razzo di ritorno non deve solo atterrare entro i confini della superficie del ponte, ma deve anche affrontare le mareggiate e gli errori GPS.[1][32]
SpaceX equipaggia le navi con una varietà di sensori e tecnologie di misurazione per raccogliere dati sui tentativi di rientro del booster e di atterraggio, comprese alcune telecamere GoPro utilizzate per visualizzare in diretta la separazione e l'atterraggio dei booster.[33]
Al centro della piattaforma di atterraggio dell'ASDS c'è un cerchio che racchiude la "X" stilizzata di SpaceX usata come punto di atterraggio.[3]
Un rimorchiatore viene utilizzato per portare l'ASDS in posizione nell'oceano, mentre una nave di supporto si posiziona a una certa distanza dall'ASDS che rimane senza equipaggio. Le navi inizialmente utilizzate sulla costa orientale erano Elsbeth III (rimorchiatore) e GO Quest (supporto).[34] Dopo l'atterraggio, i tecnici e gli ingegneri di solito salgono a bordo della piattaforma di atterraggio e fissano le gambe di atterraggio del razzo per bloccare il veicolo per il trasporto di ritorno in porto.[31] Il booster è fissato al ponte della chiatta con sostegni in acciaio saldati ai piedi delle gambe di atterraggio.[35] Nel giugno 2017, OCISLY ha iniziato ad essere utilizzata con un robot che si posiziona sotto il razzo e che, dopo l'atterraggio, si aggrappa ai morsetti di fissaggio situati all'esterno della struttura del Falcon 9.[36] I fan chiamano il robot "Optimus Prime" o "Roomba", quest'ultimo è stato trasformato in un acronimo di "Remotely Operated Orientation and Mass Balance Adjustment".[37]
Il vero nome del robot è "Octagrabber" e ha quattro braccia e guide. Dopo l'atterraggio del booster, il robot viene fatto uscire dal suo garage a prova di esplosioni e posizionato sotto i motori. Grazie alle sue quattro braccia si attacca all'octaweb del Falcon 9, fissando l'intero stadio per il trasporto. Le squadre di recupero devono comunque salire a bordo della chiatta per eseguire altre operazioni post-atterraggio, ma il robot consente un processo di recupero più sicuro ed efficiente.[38]
Il primo test è stato effettuato il 10 gennaio 2015 quando SpaceX ha condotto una prova di volo a discesa controllata per far atterrare il primo stadio del Falcon 9 Flight 14 su una superficie solida dopo che era stato utilizzato per portare un carico utile verso l'orbita terrestre.[4] SpaceX aveva previsto, prima del primo tentativo di atterraggio, che la probabilità di atterrare con successo sulla piattaforma sarebbe stata del 50% o meno.[1] Ad oggi gli atterraggi sono passati da prove a parti integranti della routine delle missioni.
(Marmac 300)
(Marmac 303)
Dopo un'interruzione del lancio a T-0s dovuta a dati fuori standard durante un controllo della potenza del motore, il 15 marzo 2020[70], il lancio è stato rinviato al 18 marzo 2020. A T+2:22 si è verificato un arresto del motore, il secondo mai avvenuto su un volo Falcon 9 dopo il CRS-1. Ha eseguito normalmente l'accensione dei motori in entrata, ma poi a T+7:30 si è interrotta l'alimentazione del downlink dei dati telemetrici. Si presume che il booster si sia rotto nell'atmosfera o si sia schiantato nell'oceano. È stato poi confermato da Elon Musk su Twitter che una piccola quantità di alcool isopropilico è rimasta intrappolata in un sensore di pressione e si è incendiata durante il volo.[71]
(Sacagawea)
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