Configurazione in stile TKS / Gemini MOL

Buonasera a tutti,

Vi propongo una domanda meramente tecnica su cui ho trovato poco materiale in giro, forse a causa della banalità della questione, non so..

Come è facile intuire dal mio nick trovo le configurazioni della TKS (Navicella VA + Modulo FGB) sovietica e della Gemini B + MOL (Gemini opportunamente modificata + Manned Orbiting Laboratory) americana molto affascinanti, ma altrettanto razionali, in quanto permettono di portare in orbita contemporaneamente con un solo lancio

• il modulo di comando
  
• un modulo abitabile di dimensioni importanti (45 m3 di volume abitabile nella TKS contro i soli 9 m3 della soyuz comprensiva di modulo orbitale - fonte wiki)
  

con i vantaggi di

• non dover effettuare rocambolesche operazioni di docking in orbita (in stile LEM + modulo di comando Apollo, per intenderci), grazie ad un tunnel d'accesso che li collega sin dalla configurazione di lancio ed un portello situato direttamente sullo scudo termico;
  
• poter svincolare il modulo abitativo orbitale da un eventuale Launch Escape System, in modo da allontanare la sola capsula di rientro con l'equipaggio dal razzo vettore in caso di failure al decollo e non sovradimensionare così il suddetto sistema di emergenza.
  

Aimè, nessuna di queste navicelle ha mai volato con equipaggio a bordo, ne queste configurazioni hanno avuto una qualche diffusione nei progetti odierni, che io sappia...  anzi sarei felicissimo di essere smentito .


Vi chiedo: come mai? 
Ho cercato di farmi un'idea sulle motivazioni e, a mio modesto ed ignorante parere, possono essere solo due:

1. Non vi è più interesse in profili di missione di questo tipo, data la permanenza in orbita di strutture come la ISS in grado di garantire sufficiente spazio abitabile per lunghe permanenze e la fine della Guerra Fredda (a questo punto vorrei sapere se, secondo voi, non sia un escamotage economicamente allettante per le future compagnie di turismo spaziale private o per profili di missione di lunga durata lontano dall'orbita terrestre);
   
2. L'apertura di un portello attraverso uno scudo termico di tipo ablativo comporta rischi maggiori durante il rientro. Questa è più che altro una domanda: sono a conoscenza, leggendo qua e là, di un presunta accesa discussione avvenuta tra il team di Korolev, restio a violare l'integrità dello scudo termico, ed il gruppo di ingegneri fedeli a Chelomei, ideatori della TKS e sostenitori di una tale configurazione forti dei vantaggi di cui sopra. 
   

• PS: specifico ablativo perchè la TPS dello Space Shuttle ad assorbimento termico presenta numerose aperture sullo scafo e non mi risulta ci siano mai stati problemi legati a questa cosa... sarà per via della prevista possibilità di rientro esclusivamente da LEO..?
  

Voi cosa ne pensate a riguardo?
Grazie

Ti rispondo al volo per quanto riguarda il Gemini-MOL. Il progetto nacque quando ancora non c'era la diffusione attuale di satelliti da osservazione, e sarebbe servito per osservare gli allora "nemici" russi. Nel periodo di tempo necessario allo sviluppo del MOL lo sviluppo dei satelliti da osservazione rese molto meno costoso e più facilmente accessibile lanciare un satellite anziché mandare un orbita un complesso Gemini-MOL.

Per quanto riguarda gli scudi termici ciò che conta effettivamente è come dici tu, la velocità di rientro che per orbite LEO è nettamente più bassa che quella dal rientro dallo spazio profondo. Non è però per questa motivazione che lo scudo termico ablativo è di forma integra mentre quello dello Shuttle era a mattonelle. Qui conta il differente profilo di rientro, uno di tipo balistico o semibalistico (capsule), l'altro un rientro a discesa controllata in planata (Shuttle) con variazioni dell'angolo di incidenza che ti permettevano di scaricare parte del calore prima da una parte e poi dall'altra.

EDIT: Riguardo al secondo punto mi è venuto in mente che, ad esempio, parte della protezione termica della nuova Orion (se mai verrà realizzata) dovrebbe essere appunto a mattonelle come lo Shuttle, pure essendo una capsula con capacità di rientro di tipo balistico o semibalistico.

Ciao Pete

Risposta mooolto esaustiva, grazie infinite! 
Beh d'altronde la scelta di uno scudo termico "modulare" e almeno in parte riutilizzabile come quello dello space shuttle (a parte la ovvia necessità di disporre dei gap termici in scudi ad assorbimento di calore)  è stata in qualche modo anche una scelta obbligata, dettata dalle dimensioni importanti della navicella.. Cioè cambiare qualche mattonella è una cosa, ripristinare l'intera pancia dell'orbiter con del materiale ablativo ad ogni rientro è tutta un'altra storia, immagino..

Leggendo tra le righe della tua risposta, correggimi se sbaglio, mi è parso di capire due cose molto interessanti:

1) le paure di Kolorev erano infondate: non vi è nessun problema nel ricavare un portello direttamente sullo scudo termico 

2) se la Orion sarà realizzata con scudi ad assorbimento termico modulari, significa che è possibile utilizzare questi sistemi di protezione anche su navicelle in rientro da orbite lunari e/o dallo spazio profondo

Sto dicendo fandonie?

Una piccola precisazione riguardo le mattonelle dello Shuttle: cambiate sicuramente poche, controllate (smontandole e rimontandole) una per una dopo ogni rientro invece sì, ed infatti questo ha fatto lievitare i costi dei lanci Shuttle in maniera abnorme.
Riguardo le tue due domande

1. non sono in grado di dire (non sono un tecnico, sono un appassionato di storia dell'astronautica) se Korolev potesse essere in errore nell'aver paura con uno scudo termico "bucato", certo è che l'originale progetto americano "Big Gemini" prevedeva proprio un hatch posteriore nello scudo termico:





2. lo scudo termico della Orion è di tipo classico ablativo a blocco unico


solo le protezioni laterali (quelle nelle quali il plasma del rientro arriva indirettamente di rimbalzo) sono a mattonelle tipo quelle dello Shuttle. Ciò per permette (da progetto originale, bisognerà vedere se sarà attuato) la riusabilità della capsula.


P.S. Mi chiamo Vittorio, "Pete" è solo il nickname mutuato da un grande dell'astronautica.

In parte mi ha anticipato Vittorio, ma rispondo anche io:

1) non ci sono problemi di sorta ad aprire portelli nello scudo termico, perlomeno di un veicolo che deve sopportare "solo" le temperature di rientro dalla LEO.
Pure lo Shuttle li aveva: i portelli dei carrelli e degli attacchi all'external tank.
Se isoli bene quegli elementi, si può fare tranquillamente senza rischi aggiuntivi.
Peraltro mi sembra di ricordare che la Gemini-B provata in volo col mock-up del MOL ebbe proprio lo scudo termico col portello e non ebbe problemi al rientro, seppur solo da una traiettoria suborbitale.

2) Orion avrà le "mattonelle" nella parte superiore, conica. Lo scudo termico principale, sul "fondo" della capsula, che è quello che deve sopportare la stragrande maggioranza del calore, è invece monoblocco e ablativo e andrà buttato via dopo ogni rientro. Del resto dopo le ultime review progettuali, la Orion, da capsula riutilizzabile 10 volte (se ben ricordo) è diventata praticamente una capsula usa e getta come l'Apollo. Recupereranno l'hardware interno, credo le mattonelle laterali e butteranno tutto il resto dopo ogni volo.

Pare che stiano spingendo sugli elementi riutilizzabili per la capsula Dragon (versione 2), ma io non sono un fanboy di spacex (tutt'altro ;-) quindi prima la voglio vedere volare e poi ne riparliamo

Grazie infinite e scusate se rispondo solo ora, ma ho avuto parecchio da fare in questi giorni .. A dir poco illuminanti, grazie ancora