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Bigelow Expandable Activity Module

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Mockup del BEAM

Il Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) è un modulo sperimentale gonfiabile sviluppato da Bigelow Aerospace, sotto contratto con la NASA, come modulo temporaneo sulla Stazione spaziale internazionale (ISS) dal 2016 fino al 2020. È arrivato alla Stazione il 10 aprile 2016,[1][2] è stato agganciato alla stazione il 16 aprile, ed è stato esteso e pressurizzato il 28 maggio 2016.[3]

Storia

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Il modulo BEAM pronto al lancio allo stabilimento di Bigelow Aerospace nel North Las Vegas

La NASA inizialmente considerò l'idea di habitat gonfiabili negli anni sessanta, e sviluppò il concetto di modulo gonfiabile TransHab alla fine degli anni novanta. Il progetto TransHab venne annullato dal Congresso nel 2000,[4][5] e Bigelow Aerospace acquistò i diritti per i brevetti della NASA per perseguire i progetti delle stazioni spaziali private.[6] Nel 2006 e nel 2007, Bigelow lanciò due moduli dimostrativi in orbita terrestre, Genesis I e Genesis II.[7][8]

La NASA riavviò l'analisi della tecnologia dei moduli gonfiabili per diverse potenziali missioni a partire dall'inizio del 2010.[9][10] Vennero prese in considerazione varie opzioni, tra cui la creazione da parte di Bigelow Aerospace del modulo di stoccaggio a forma toroidale per la ISS proposto nel 2010. Un'applicazione del progetto del BEAM toroidale venne pensata come una centrifuga dimostrativa che precedeva gli ulteriori sviluppi del veicolo esplorativo multi-missione Nautilus-X della NASA.[11] Nel gennaio 2011 Bigelow previde che il modulo BEAM poteva essere costruito e pronto al volo 24 mesi dopo la firma di un contratto.[12]

Il 20 dicembre 2012, la NASA assegnò a Bigelow Aerospace un contratto di 17,8 milioni di dollari per la costruzione del BEAM nell'ambito dell'Advanced Exploration Systems (AES) Program della NASA.[13][14] Sierra Nevada Corporation costruì il Common Berthing Mechanism di 2 milioni di dollari con un contratto di 16 mesi nel maggio 2013.[15]

I piani della NASA resi pubblici a metà del 2013 richiedevano la consegna del modulo alla ISS nel 2015. Durante un evento stampa il 12 marzo 2015 presso lo stabilimento di Bigelow Aerospace di North Las Vegas, l'unità di volo della ISS completata, compattata e dotata di due Grapple Fixture per il Canadarm2, venne esposta ai media.[16]

Consegna e status

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Processo di espansione del BEAM

All'inizio del 2015, era pianificato che BEAM sarebbe stato lanciato a bordo del SpaceX CRS-8 a settembre 2015. A causa di un guasto al vettore durante il lancio del SpaceX CRS-7 nel giugno 2015, la consegna di BEAM venne ritardata.[17] Il lancio della navicella SpaceX CRS-8 riuscì l'8 aprile 2016,[18][19] e la navicella Dragon venne agganciata al boccaporto nadir del modulo Harmony il 10 aprile.[20] Il 16 aprile i controllori a terra estrassero il BEAM dal trunk di Dragon utilizzando il Canadarm2 e lo installarono sul boccaporto di posteriore del modulo Tranquility.

Il primo tentativo di espansione del modulo avvenne il 26 maggio 2016 ma venne interrotto due ore dopo, essendo stata rilevata una pressione dell'aria superiore al previsto all'interno del BEAM correlata ad un'espansione minima del modulo.[21][22] Si ritenne che l'espansione fallita fosse il risultato dell'imprevisto ritardo di 10 mesi dell'espansione del modulo, che poteva aver causato l'attaccamento degli strati di tessuto.[23] Il modulo venne espanso con successo il 28 maggio nel corso di sette ore, con 25 volte l'introduzione dell'aria per un totale di 2 minuti e 27 secondi. La lunghezza del modulo raggiunse i 170 cm, 2,5 cm in meno di quelli attesi.[24] Una volta completata l'espansione, i serbatoi d'aria a bordo del BEAM vennero aperti per eguagliare la pressione dell'aria nel modulo con quella dell'ISS. Il modulo è stato monitorato per due anni[25] e nel 2017 la NASA ha prolungato la missione sino al 2020.

Paolo Nespoli posiziona dentro BEAM i sacchi di trasferimento

Il 6 giugno 2016, l'astronauta Jeffrey Williams e il cosmonauta Oleg Skripočka aprirono il portello del BEAM ed entrarono per raccogliere un campione d'aria, scaricare i dati di espansione dai sensori e installare apparecchiature di monitoraggio. Il portello al BEAM venne richiuso l'8 giugno, dopo tre giorni di test.[26][27] Un secondo round di test venne svolto il 29 settembre dello stesso anno quando Kathleen Rubins entrò nel modulo per installare le apparecchiature di monitoraggio temporaneo.[28]

Nel maggio 2017 la NASA notò che dopo aver trascorso un anno nello spazio, la strumentazione di BEAM aveva registrato "alcuni probabili impatti con detriti spaziali", ma che gli strati protettivi del modulo avevano resistito a qualsiasi penetrazione. I primi risultati all'interno del modulo dimostrarono che i livelli di radiazione cosmica all'interno erano paragonabili a quelli del resto della Stazione spaziale. Ulteriori test cercheranno di capire se la struttura gonfiabile è più resistente alle radiazioni rispetto ai moduli metallici tradizionali.[29][30]

Nell'ottobre 2017, venne annunciato che il modulo sarebbe rimasto attaccato alla ISS fino al 2020, con altre due possibili estensioni aggiuntive di un anno. Il modulo venne utilizzato per immagazzinare fino a 130 sacchi di trasferimento merci nel tentativo di liberare spazio aggiuntivo a bordo della Stazione.[31] L'equipaggio dell'Expedition 53 iniziò a lavorare a novembre per preparare BEAM come modulo di stoccaggio.[32]

Al termine della missione, BEAM verrà sganciato dalla ISS e fatto bruciare durante il rientro in atmosfera.[33]

Obiettivi

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Il BEAM è un programma sperimentale che ha lo scopo di testare e convalidare la tecnologia dell'habitat gonfiabile. Se BEAM funzionerà bene, potrebbe portare allo sviluppo di strutture gonfiabili per i futuri equipaggi che viaggeranno nello spazio profondo.[34] Durante la permanenza in orbita il modulo dimostrerà:[35][36]

  • la possibilità di lanciare e espandere un modulo gonfiabile commerciale, come migliorare le tecniche di piegatura e confezionamento del modulo e un sistema di ventilazione per il modulo gonfiabile durante l'ascesa verso la ISS;
  • capacità di protezione dalle radiazioni delle strutture gonfiabili;
  • prestazioni di progettazione di una struttura gonfiabile commerciale dal punto di vista termico, strutturale, durabilità meccanica, perdite nel lungo periodo;
  • possibilità di un'espansione sicura e il funzionamento di una struttura gonfiabile in una missione spaziale.

Caratteristiche

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BEAM viene spostato nel boccaporto posteriore del modulo Tranquility nell'aprile 2016
Bresnik e Fischer dentro il BEAM

Il BEAM è composto da due paratie metalliche, una struttura in alluminio e multipli strati di tessuto morbido con spazio tra gli strati proteggere un sistema interno di contenimento;[37] Non è dotato né di finestre né di alimentazione interna.[38] Il modulo è stato esteso circa un mese dopo essere stato collegato al boccaporto della Stazione Spaziale. Le dimensioni compresse erano 2,16 m di lunghezza e 2,36 m di diametro, mentre dopo la pressurizzazione erano 4,01 m di lunghezza e 3,23 m di diametro.[39] Il modulo ha una massa di 1413 kg e la sua pressione interna è 101,4 kPa (14,7 psi; 1 atm), la stessa presente all'interno della ISS.[40][41]

Le dimensioni interne di BEAM forniscono 16 m³ di volume dentro il quale i membri degli equipaggi entreranno tre o quattro volte all'anno per raccogliere i dati dei sensori, prelevare campioni microbici della superficie, effettuare un cambio periodico dei sensori delle radiazioni e ispezionare le condizioni generali del modulo.[42][43]

Protezione dalle radiazioni

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I materiali flessibili di costruzione simili a Kevlar usati per il modulo sono stati creati dalla società Bigelow Aerospace.[44][45] Gli strati multipli di tessuto flessibile e a celle chiuse di schiuma polimerica in vinile[46] presenti nel guscio strutturale del BEAM dovrebbero fornire protezione dall'impatto dei detriti (vedi Scudo di Whipple) e dalle radiazioni, ma i calcoli del modello devono essere convalidati con le misurazioni effettive.

In uno studio della NASA del 2002, era stato suggerito che i materiali che presentano un alto contenuto di idrogeno, come il polietilene, possono ridurre le radiazioni primarie e secondarie in misura maggiore rispetto ai metalli, come l'alluminio.[47] Il polimero di vinile può essere utilizzato anche nei laboratori e in altre applicazioni per gli indumenti da scudo delle radiazioni.[48]

Airlock BCSS

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Nel 2013, Bigelow menzionò un progetto per costruire un secondo modulo BEAM da utilizzare come airlock sulla futura Bigelow Commercial Space Station. La natura gonfiabile del modulo avrebbe fornito spazio a un massimo di tre membri dell'equipaggio per uscire contemporaneamente nello spazio, rispetto a un massimo di due che possono operare al di fuori della ISS.[49]

Galleria d'immagini

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  • Williams, Kopra, Peake prima dell'apertura del portellone di BEAM
    Williams, Kopra, Peake prima dell'apertura del portellone di BEAM
  • L'interno di BEAM
    L'interno di BEAM
  • L'esterno di BEAM
    L'esterno di BEAM
  • BEAM viene caricato nel Trunk di Dragon nel febbraio 2016
    BEAM viene caricato nel Trunk di Dragon nel febbraio 2016
  • Un BEAM in fase di sviluppo viene sottoposto ai test a Terra
    Un BEAM in fase di sviluppo viene sottoposto ai test a Terra

Note

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  1. ^ Brian Vastag, International space station to receive inflatable module, The Washington Post, 16 gennaio 2013. URL consultato il 24 agosto 2017 (archiviato il 17 febbraio 2013).
  2. ^ Robert Pearlman, SpaceX Dragon Arrives at Space Station, Delivers Inflatable Room Prototype, Space.com, 10 aprile 2016. URL consultato l'11 aprile 2016.
  3. ^ (EN) BEAM Successfully Installed to the International Space Station, su blogs.nasa.gov, NASA, 16 aprile 2016.
  4. ^ 106th Congress, National Aeronautics and Space Administration Authorization Act of 2000 [collegamento interrotto], su thomas.loc.gov, Library of Congress, 24 gennaio 2000. URL consultato il 26 maggio 2007.
  5. ^ George Abbey, Letter from NASA JSC Center Director: Actions Required to Address ISS Budget Challenges [collegamento interrotto], su spaceref.com, NASA via SpaceRef.com, 27 febbraio 2001. URL consultato il 10 giugno 2007.
  6. ^ Erik Seedhouse, Bigelow Aerospace: Colonizing Space One Module at a Time, Springer-Praxis, 2014, p. 8, DOI:10.1007/978-3-319-05197-0, ISBN 978-3-319-05197-0.
  7. ^ Leonard David, Exclusive: Bigelow Orbital Module Launched into Space, Space.com, 12 luglio 2006. URL consultato il 26 aprile 2016.
  8. ^ Heidi Ledford, Second space 'hotel' model launched, Nature, 5 luglio 2007, DOI:10.1038/news070702-13. URL consultato il 26 aprile 2016.
  9. ^ Paul Marks, NASA turned on by blow-up space stations, New Scientist, 3 marzo 2010. URL consultato il 3 marzo 2010 (archiviato il 7 marzo 2019).
  10. ^ Tony Sang e Gary Spexarth, A New Space Enterprise of Exploration: Inflatable Module Mission (PDF), su nasa.gov, NASA, 26 maggio 2010 (archiviato il 7 marzo 2019).
  11. ^ Clark S. Lindsey, NASA NAUTILUS-X: multi-mission exploration vehicle includes centrifuge, which would be tested at ISS, su hobbyspace.com, 28 gennaio 2011 (archiviato dall'url originale il 19 aprile 2011).
  12. ^ Leonard David, International Space Station Could Get Private Inflatable Room, Space.com, 26 gennaio 2011. URL consultato il 31 gennaio 2011 (archiviato il 10 settembre 2012).
  13. ^ NASA Contract to Bigelow Aerospace, su spaceref.com, NASA via SpaceRef.com, 11 gennaio 2013 (archiviato il 16 febbraio 2013).
  14. ^ NASA to Test Bigelow Expandable Module on Space Station, su nasa.gov, NASA, 16 gennaio 2013 (archiviato il 20 gennaio 2013).
  15. ^ Dan Leone, Sierra Nevada Corp. To Build ISS Berthing Hardware for Bigelow Module, Space News, 12 giugno 2013. URL consultato il 13 agosto 2019 (archiviato dall'url originale il 14 giugno 2013).
  16. ^ Carlyle Webb, New Expandable Addition on Space Station to Gather Critical Data for Future Space Habitat Systems, su nasa.gov, NASA, 12 marzo 2015. URL consultato il 13 agosto 2019 (archiviato dall'url originale il 18 settembre 2015).
  17. ^ Chris Bergin, SpaceX conducts additional Falcon 9 improvements ahead of busy schedule, NASA Spaceflight, 7 settembre 2015. URL consultato il 26 aprile 2016.
  18. ^ Chris Gebhardt, ISS welcomes CRS-8 Dragon after flawless launch, NASA Spaceflight, 9 aprile 2016. URL consultato il 26 aprile 2016.
  19. ^ William Graham, SpaceX return Dragon to space as Falcon 9 nails ASDS landing, NASA Spaceflight, 8 aprile 2016. URL consultato il 26 aprile 2016.
  20. ^ Ken Kremer, SpaceX Dragon Carrying New Inflatable Room Captured and Mated to Space Station, Universe Today, 11 aprile 2016. URL consultato il 26 aprile 2016.
  21. ^ Arielle Duhaime-Ross, NASA's first expandable habitat failed to inflate on the ISS because of friction, The Verge, 27 maggio 2016. URL consultato il 2 giugno 2016.
  22. ^ Mike Wall, NASA Will Try to Pump Up Inflatable Space Station Room Again Saturday, Space.com, 27 maggio 2016. URL consultato il 31 maggio 2016.
  23. ^ Mark Garcia, BEAM Expanded To Full Size, NASA, 28 maggio 2016. URL consultato il 3 giugno 2016 (archiviato dall'url originale il 6 febbraio 2019).
  24. ^ Marcia S. Smith, BEAM Successfully Expanded, SpacePolicyOnline.com, 28 maggio 2016. URL consultato il 3 giugno 2016.
  25. ^ Jeff Foust, BEAM module fully expanded on space station, SpaceNews, 28 maggio 2016. URL consultato il 3 giugno 2016.
  26. ^ Daniel G. Huot, BEAM Open for the First Time, su blogs.nasa.gov, NASA, 6 giugno 2016.
  27. ^ Mark Garcia, BEAM Closed as Crew Packs Spaceships for Departure, su blogs.nasa.gov, NASA, 8 giugno 2016.
  28. ^ Mark Garcia, BEAM Open Today for Tests, su blogs.nasa.gov, NASA, 29 settembre 2016. URL consultato il 1º ottobre 2016.
  29. ^ Erin Mahoney (a cura di), First Year of BEAM Demo Offers Valuable Data on Expandable Habitats, su nasa.gov, NASA, 26 maggio 2017. URL consultato il 20 giugno 2017 (archiviato dall'url originale il 15 giugno 2017).
  30. ^ Eric Berger, Inflatable space habitat passes first hurdle, now on to radiation testing, Ars Technica, 28 maggio 2017. URL consultato il 20 giugno 2017.
  31. ^ Eric Berger, NASA tries an inflatable room on the space station, likes it, Ars Technica, 3 ottobre 2017. URL consultato il 4 ottobre 2017.
  32. ^ Mark Garcia, BEAM Work and Vision Checks for Crew Today, su blogs.nasa.gov, NASA, 21 novembre 2017. URL consultato il 29 gennaio 2018.
  33. ^ Paul Marks, NASA buys blow-up habitat for space station astronauts, in New Scientist, New Scientist, 16 gennaio 2013 (archiviato il 12 aprile 2016).
  34. ^ Bigelow Expandable Activity Module, su nasa.gov, NASA. URL consultato il 28 marzo 2016 (archiviato dall'url originale il 21 marzo 2016).
  35. ^ Bigelow Expandable Activity Module (BEAM), su nasa.gov, NASA, 16 marzo 2016. URL consultato il 3 aprile 2016.
  36. ^ BEAM: The Experimental Platform, su bigelowaerospace.com, Bigelow Aerospace. URL consultato il 26 aprile 2016.
  37. ^ Erin Mahoney, BEAM Facts, Figures, FAQs, su nasa.gov, NASA, 17 luglio 2015. URL consultato il 3 aprile 2016 (archiviato dall'url originale l'8 aprile 2016).
  38. ^ Bruce Lieberman, The Future of Construction in Space, Air & Space/Smithsonian, settembre 2015. URL consultato il 27 aprile 2016.
  39. ^ Loren Grush, How expandable astronaut habitats could pave the way for private space hotels, The Verge, 5 aprile 2016. URL consultato il 26 aprile 2016.
  40. ^ SpaceX CRS-8 Mission Overview (PDF), su nasa.gov, NASA. URL consultato il 26 aprile 2016.
  41. ^ Timothy J. Seppala, NASA to use the ISS as a testbed for inflatable living modules, Engadget, 25 marzo 2016. URL consultato il 26 aprile 2016.
  42. ^ Jennifer Robison, North Las Vegas-based Bigelow Aerospace lands $17.8 million NASA contract, in Las Vegas Review-Journal, 16 gennaio 2013 (archiviato il 16 febbraio 2013).
  43. ^ (EN) Hannah Dreier, Space station to get $18 million balloon-like room, Associated Press, 17 gennaio 2013.
  44. ^ (EN) Robert T. Bigelow, Orbital debris shield, su patents.google.com..
  45. ^ Karen H. Lyle e Gregory J. Vassilakos, Modeling of Local BEAM Structure for Evaluation of MMOD Impacts to Support Development of a Health Monitoring System (PDF), NASA Langley Research Center, novembre 2015.
  46. ^ Erik Seedhouse, Bigelow Aerospace: Colonizing Space One Module at a Time, Springer-Praxis, 2014, p. 26, DOI:10.1007/978-3-319-05197-0, ISBN 978-3-319-05197-0.
    «A middle layer was a closed-cell vinyl foam for radiation protection and thermal insulation.»
  47. ^ Understanding Space Radiation (PDF), su spaceflight.nasa.gov, NASA Facts, NASA Johnson Space Center, ottobre 2002, FS-2002-10-080-JSC. URL consultato il 3 aprile 2016 (archiviato dall'url originale il 30 ottobre 2004).
  48. ^ Marina Murphy, Lightweight radiation-proof fabric unveiled, New Scientist, 15 novembre 2002. URL consultato il 26 aprile 2016.
  49. ^ Carl Franzen, Inflatable Spacecraft's Other Goal: Space Walks For Tourists, in TPM LiveWire, Talking Points Memo, 17 gennaio 2013 (archiviato dall'url originale il 16 febbraio 2013).

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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