Oggi l’astronauta italiano Paolo Nespoli è partito per la sua terza missione in orbita, raggiungendo la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), il più grande laboratorio mai costruito dall’uomo intorno alla Terra. Il viaggio di Nespoli è iniziato alle 17:41 dalla base spaziale di Baikonur in Kazakistan, a bordo della capsula da trasporto Soyuz di Roscosmos, l’Agenzia Spaziale Russa. Con Nespoli, che fa parte dell’Agenzia Spaziale Europea, ci sono l’astronauta statunitense Randy Bresnik della NASA e il cosmonauta russo Sergej Rjazanskij (Roscosmos). In nove turbolenti minuti, Nespoli e il resto dei membri dell’Expedition 52/53 hanno raggiunto l’orbita terrestre e nelle prime ore di sabato hanno attraccato all’ISS.

Chi è Paolo Nespoli

Milanese, 60 anni, Paolo Nespoli è entrato nell’esercito italiano nel 1977, dove è diventato sottoufficiale e ha lavorato come istruttore di paracadutismo presso la Scuola Militare di Paracadutismo di Pisa. Ha poi prestato servizio nei primi anni Ottanta a Beirut, in Libano, con il contingente italiano della Forza multinazionale di pace. Tornato in Italia e diventato ufficiale, Nespoli ha iniziato a maturare interessi per l’aviazione e in seguito per l’ingegneria spaziale.

Come ha raccontato Piero Angela nel suo recente libro autobiografico, nel 1984 fu contattato da Nespoli, su consiglio della giornalista Oriana Fallaci che aveva una relazione con lui, per avere un appuntamento:

Ci vedemmo nel mio ufficio. “Mi dica” lo incoraggiai. “Vorrei fare l’astronauta…” disse lui. Gli spiegai che non era così semplice: conoscevo un aspirante astronauta e sapevo quanto la selezione fosse difficile. “Lei ha esperienza come pilota collaudatore, o cose simili?” “No.” “Ha una laurea in una materia scientifica, come ingegneria o fisica?” “No.” “Parla inglese e russo?” “Il russo no, l’inglese abbastanza”. Lo vidi motivato e pieno di volontà e gli diedi alcuni consigli per non deluderlo, sapendo però che era un caso disperato”.

Nespoli si mise a studiare sodo, riprendendo l’Università e conseguendo un Master di Scienza all’estero e iniziando le prime collaborazioni con l’ESA in qualità di formatore degli astronauti. Dopo un’esperienza presso i centri di sviluppo della NASA, negli Stati Uniti, nel 1998 è stato selezionato come astronauta e ha iniziato l’addestramento, compreso quello necessario per essere assegnato alle missioni a bordo degli Shuttle, le astronavi che decollavano in verticale come un razzo e tornavano sulla Terra planando come un aeroplano, pensionate dalla NASA sei anni fa. Per dirla come Piero Angela nel suo libro, quello di Nespoli è “veramente un esempio eccezionale di impegno e perseveranza”.

Le missioni di Nespoli

Paolo Nespoli ha viaggiato per la prima volta nello Spazio nel 2007, a bordo dello Space Shuttle Discovery, in un’importante missione per consegnare e assemblare il Nodo 2 della Stazione Spaziale Internazionale, all’epoca in costruzione. Nel dicembre del 2010 Nespoli è nuovamente partito verso la ISS, questa volta nell’ambito della missione italiana MagISStra, per condurre esperimenti e dimostrazioni nello Spazio. È rimasto in orbita per 159 giorni, tornando sulla Terra nel maggio del 2011.

L’Expedition 52/53 che inizia oggi prevede che Nespoli e i suoi tre compagni di viaggio restino a bordo della ISS per cinque mesi. Insieme ai suoi colleghi (tre sono già sulla Stazione), nell’ambito della Missione Vita Nespoli si occuperà della manutenzione degli strumenti di bordo e parteciperà a esperimenti di vario tipo, molti dei quali dedicati a valutare gli effetti sull’organismo della permanenza in condizioni di microgravità per lungo tempo. Come tra il 2010 e il 2011, Nespoli avrà anche l’occasione di raccontare la sua esperienza tramite i suoi account sui social network.

Come si viaggia verso la ISS

Il cosmodromo di Baikonur è nel mezzo delle steppe del Kazakistan, a 200 chilometri dal lago d’Aral: fu costruito ai tempi dell’Unione Sovietica ed è la base di lancio più antica del mondo, piena di storia e storie dell’esplorazione spaziale. Da Baikonur partirono nel 1957 lo Sputnik 1, il primo satellite artificiale, e nel 1961 Yuri Gagarin, il primo uomo a volare nello Spazio, seguito due anni dopo da Valentina Tereškova, la prima donna di una missione spaziale. La base ospita edifici e infrastrutture di vario tipo, dai grandi hangar per preparare i razzi lanciatori alle aree con i tecnici, gli ingegneri e gli astronauti, che di solito arrivano a Baikonur un paio di settimane prima della partenza e sono tenuti in parziale isolamento (per ridurre il rischio di malanni dell’ultimo minuto).

Soyuz

L’astronave che porta gli astronauti sulla ISS si chiama Soyuz, ed è uno dei sistemi più rodati e utilizzati per il trasporto di esseri umani nella storia delle esplorazioni spaziali. Soyuz in russo vuol dire “unione”: il nome fa riferimento sia al lanciatore (l’insieme dei razzi per il lancio) sia alla navetta, la parte che ospita l’equipaggio e che attracca alla ISS. Gli astronauti seguono un addestramento molto scrupoloso per imparare a utilizzare i sistemi di bordo: anche se molte manovre sono eseguite automaticamente dal computer, l’equipaggio deve potere intervenire manualmente nel caso in cui qualcosa vada storto.

Il razzo che vince la forza di gravità terrestre e spinge la navetta in orbita è lungo circa 50 metri, con un diametro massimo di 10 metri e una massa di 310 tonnellate. È formato da tre parti (“stadi”) ognuna dotata di motori: al momento della partenza si attiva la sezione inferiore, il primo stadio, poi si stacca e si attiva il secondo stadio e infine il terzo. Questo sistema consente di mantenere una costante spinta e al tempo stesso di non portarsi dietro le parti più pesanti del razzo man mano che si prende quota. I motori del lanciatore usano una miscela di kerosene e ossigeno liquido, che bruciando insieme producono un’enorme potenza. Seduti sulla punta di questo focoso gigante ci sono i tre astronauti nella Soyuz vera e propria, racchiusa all’interno di un involucro protettivo, che si apre una volta superato il turbolento attraversamento dell’atmosfera.

La navicella è formata da tre parti: il modulo orbitale, a forma di sfera, in cui si trovano le strumentazioni e i materiali da portare sulla ISS; il modulo di rientro, che ospita gli astronauti sia per il viaggio di andata sia per quello di ritorno; il modulo di servizio, che contiene altre strumentazioni, i serbatoi e i motori per le manovre spaziali e quelle di rientro.

Sulla rampa di lancio

Terminata la preparazione del lanciatore e della navetta, la Soyuz lascia il suo hangar e viene trasportata su binari verso la rampa di lancio, dove con l’aiuto di grandi bracci meccanici viene messa in posizione verticale. Gli astronauti di solito raggiungono la rampa di lancio un paio d’ore prima della partenza, già con le tute addosso (servono per protezione, ma sono meno solide e ingombranti rispetto a quelle usate per le attività extraveicolari, quando gli astronauti lavorano all’esterno della ISS). Un ascensore porta l’equipaggio a 50 metri di altezza, fino alla navetta spaziale che li ospiterà per il viaggio.

Partenza

Eseguiti tutti i controlli, viene dato il via libera per spedire tre esseri umani seduti su 300 tonnellate di propellente oltre l’atmosfera, quella piccola ed evanescente buccia intorno al nostro pianeta senza la quale non potremmo esistere. Finito il classico conto alla rovescia, i quattro razzi ausiliari (booster) laterali e quelli del blocco centrale si accendono, mentre i bracci che tenevano ferma la Soyuz sulla rampa si aprono svincolando il lanciatore. La grande spinta verticale fa staccare la Soyuz dal suolo e avvia l’ascesa che in pochi minuti porterà gli astronauti in orbita. L’accelerazione subita dall’equipaggio nei primi secondi è di 1,5 g, pari quindi a una volta e mezzo l’accelerazione di gravita media al suolo.

Dopo 45 secondi, il lanciatore ha ormai raggiunto la velocità di 1.600 chilometri orari e un’altitudine di 11 chilometri: la Soyuz vibra e dà scossoni come se stesse percorrendo una strada accidentata, l’equipaggio intanto deve fare i conti con i 2 g che lo schiacciano verso i sedili. Passano due minuti e l’altitudine è di oltre 40 chilometri: i booster del primo stadio hanno bruciato tutto il propellente, si spengono e la sezione si separa automaticamente dal resto del lanciatore, essendo ormai diventata un’inutile zavorra: precipiterà al suolo, finendo in un’area disabitata del Kazakistan. Intanto si attiva il secondo stadio con una repentina spinta che porta a 3,5 g (per qualche secondo gli astronauti pesano tre volte e mezzo quanto pesano normalmente sulla Terra).

Il secondo stadio continua a spingere verso l’orbita il resto della Soyuz, che intanto si libera dell’involucro che mantiene al riparo la navetta. Per la prima volta dal lancio, il veicolo è totalmente esposto all’ambiente spaziale e la luce può entrare all’interno dell’abitacolo dagli oblò. È un momento di tregua per gli astronauti che dura poco, perché indica che sta per arrivare l’ultima grande spinta. Il secondo stadio si stacca e si attiva il terzo, che resta acceso per 4 minuti, portando la Soyuz a un’altitudine di 220 chilometri, mentre la velocità raggiunge progressivamente i 13.250 chilometri orari. Sono ormai passati 9 minuti dalla fine del conto alla rovescia a Baikonur, la Soyuz è nell’orbita desiderata e può quindi staccarsi dal terzo e ultimo stadio, che le ha dato una mano ad arrivare fino a lì.

Spazi angusti e stretti della navetta a parte, il viaggio per gli astronauti diventa molto più confortevole e tranquillo. Iniziano a sperimentare la microgravità, cioè l’assenza quasi totale di peso con cui dovranno convivere per i loro mesi di permanenza sulla ISS. Mentre l’equipaggio si guarda intorno, i sistemi di bordo della Soyuz fanno aprire i pannelli solari per dare energia aggiuntiva ed estendere le antenne per le comunicazioni.

Infine, la Stazione

Un tempo per raggiungere la ISS dalla Terra erano necessari in media due giorni di viaggio, poi le agenzie spaziali hanno rivisto procedure e sistemi per fare in modo che la Soyuz si sposti in minor tempo tra le varie orbite per raggiungere quella della Stazione, cosa che ha permesso di ridurre notevolmente gli stress per l’equipaggio e i rischi. In media un viaggio con il nuovo sistema richiede sei ore per essere completato. La ISS viaggia nella sua orbita a una velocità di 27.600 chilometri orari e, per poter compiere l’attracco, la Soyuz raggiunge la stessa velocità quando si colloca nella medesima orbita. Sulla Stazione ci sono diversi punti di attracco: nei momenti di massimo affollamento ci sono due Soyuz e dai due ai tre moduli di trasporto merci attaccati alla ISS.

La Soyuz si allinea a uno dei punti di attracco e si avvicina, molto delicatamente, utilizzando la sonda (una sorta di staffa) sulla sommità del modulo orbitale (quello sferico). Questa s’infila all’interno del sistema di attracco della ISS con una procedura automatica: la cavità non è cilindrica ma a forma di cono, in modo da compensare un eventuale disallineamento. La staffa viene agganciata all’interno del cono e inizia poi a ritrarsi, in modo da permettere al resto del “naso” della Soyuz di incastrarsi nella cavità. Quando l’allineamento è completo e i portelli della navetta e della ISS combaciano, è possibile aprire una via di comunicazione tra le due parti, pressurizzarla e infine permettere agli astronauti di salire a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.

Sicurezza

Con la fine del programma spaziale degli Shuttle della NASA nel 2011, le Soyuz russe sono rimaste l’unico sistema per trasportare gli equipaggi sulla Stazione Spaziale Internazionale. Le cose cambieranno nei prossimi anni, grazie ad alcune aziende private (SpaceX e Boeing) che hanno ricevuto l’incarico dalla NASA di realizzare nuovi sistemi per viaggiare verso la ISS.

Grazie a decine di voli, il sistema delle Soyuz è molto collaudato ed efficiente, ma con la scienza dei razzi c’è sempre il rischio che qualcosa vada storto. Il momento più pericoloso è quando si attivano i razzi del primo stadio: i serbatoi sono pieni di propellente e nel caso di un malfunzionamento si potrebbe produrre un’enorme esplosione. Per questo motivo sulla punta del razzo c’è la “torre di espulsione”, un piccolo razzo aggiuntivo che ha la capacità di separare la parte finale della Soyuz con l’equipaggio, proiettandola in pochi secondi lontano dalla rampa di lancio dove si sta verificando l’esplosione. L’espulsione di sicurezza può essere impostata per essere automatica o manuale. Il sistema è stato usato una sola volta nel 1983 e permise di portare al sicuro i due cosmonauti che si trovavano a bordo, che subirono un’accelerazione tra i 14 e i 17 g per qualche istante, ma riuscirono a ristabilirsi e a partecipare ad altre missioni spaziali.