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Commercial Crew Development

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Commercial Crew Program logo
Il primo gruppo dei nove astronauti selezionati per il programma Commercial Crew Development e i due veicoli selezionati, il Boeing CST-100 Starliner (sinistra) e lo SpaceX Crew Dragon

Il Commercial Crew Development (CCDev) è un programma di sviluppo di tecnologie spaziali, con multiple fasi, finanziato dal governo statunitense e gestito dalla NASA. Lo scopo del programma è di incentivare lo sviluppo di veicoli con equipaggio di aziende private lanciati in orbita terrestre bassa. Il programma è gestito dal Commercial Crew and Cargo Program Office (С3РО).[1]

Nel 2010, nella prima fase del programma, la NASA fornì un totale di 50 milioni di dollari a cinque aziende statunitensi; il denaro avrebbe dovuto essere utilizzato per la ricerca e sviluppo in concetti e tecnologie del volo umano nel settore privato. A ottobre dello stesso anno, la NASA richiese una seconda serie di proposte per progetti di sviluppo tecnologico con una durata massima di 14 mesi.[2] Ad aprile 2011, la NASA annunciò che premierebbe con circa 270 milioni a quattro aziende che soddisfassero gli obiettivi del CCDev 2.

Ad agosto 2012, NASA conferì Space Act Agreements per la terza fase, chiamata CCiCap; sarebbe durata fino al 2014.[3] CCiCap è seguita dalla quarta e ultima fase, chiamata CCtCap, con i contratti della Part 15 della Federal Acquisition Regulation (FAR). I contratti sono stati assegnati a SpaceX e a Boeing a settembre 2014.[4] I test flight di entrambi i veicoli sono programmati per il 2019.[5] I contratti prevedono che SpaceX e Boeing forniscano sei voli di rifornimenti alla ISS tra il 2019 e il 2024.[6] Il primo gruppo di astronauti assegnato a volare sui due veicoli furono annunciati il 3 agosto 2018.[7]

Requisiti

I requisiti principali dei veicoli per questo programma sono:

  • Portare quattro astronauti e la loro attrezzatura alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS);[8][9]
  • Assicurare il ritorno dell'equipaggio in caso di emergenza;[8]
  • Servire da rifugio sicuro per 24 ore in caso di emergenza;[8][9]
  • Capace di rimanere agganciato per 210 giorni—[8][9] lo Space Shuttle poteva rimanere agganciato solo per un massimo di 12 giorni.[10]

Panoramica del programma

 
Bandiera lasciata sulla ISS dall'equipaggio del STS-135 sarà recuperata dal prossimo equipaggio lanciato da un veicolo statunitense

Il programma CCDev segue Commercial Orbital Transportation Services (COTS), un programma per lo sviluppo di lanci commerciali di merci in orbita terrestre bassa. A dicembre 2009, NASA ha fornito la seguente descrizione del programma CCDev:[11]

(inglese)
«The objectives of the Commercial Crew & Cargo Program are to implement U.S. Space Exploration policy with investments to stimulate the commercial space industry; facilitate U.S. private industry demonstration of cargo and crew space transportation capabilities with the goal of achieving safe, reliable, cost effective access to low-Earth orbit; and create a market environment in which commercial space transportation services are available to Government and private sector customers.[11]

The Commercial Crew & Cargo Program is applying Recovery Act funds to stimulate efforts within the private sector to develop and demonstrate human spaceflight capabilities. NASA plans to use funds appropriated for "Exploration" under the American Recovery & Reinvestment Act of 2009 (ARRA) through its C3PO to support efforts within the private sector to develop system concepts and capabilities that could ultimately lead to the availability of commercial human spaceflight services. These efforts are intended to foster entrepreneurial activity leading to job growth in engineering, analysis, design, and research and to promote economic recovery as capabilities for new markets are created.[11]

ARRA provided $400 million for space exploration related activities. Of this amount, $50 million is to be used for the development of commercial crew space transportation concepts and enabling capabilities. This effort is known as CCDev. The purpose of this activity is to provide funding to assist viable commercial entities in the development of system concepts, key technologies, and capabilities that could ultimately be used in commercial crew human space transportation systems. This development work must show, within the timeframe of the agreement, significant progress on long lead capabilities, technologies and commercial crew risk mitigation tasks in order to accelerate the development of their commercial crew space transportation concept.[11]»

I finanziamenti per il programma CCDev sono diversi dai finanziamenti consueti usati per i programmi Space Shuttle, Apollo, Gemini, e Mercury. I contratti sono stati ideati esplicitamente per finanziare lo sviluppo di tecnologia di sottosistemi che la NASA desidera per i suoi scopi; tutte le altre tecnologie sviluppate sono finanziate dall'appaltatore. I contratti sono istituiti per tappe intermedie a prezzo fisso. "Il contributo della NASA è fissato".[12]

Finanziamenti e l'effetto sulla tabella di marcia

 
Comparazione tra finanziamenti richiesti (blu) e approvati (arancio)

Il primo volo del programma CCDev sarebbe dovuto accadere nel 2015, ma è stato posticipato per mancanza di fondi.[13][14] L'amministratore della NASA Charles Bolden attribuì i ritardi ai finanziamenti insufficienti dal Congresso.[15][16] Anche Michael López-Alegría, presidente della Commercial Spaceflight Federation, attribuì i ritardi a problemi di finanziamenti.[17]

Per il budget dell'anno fiscale (AF) 2011, il programma richiedeva 500 milioni di dollari, ma il Congresso ne concesse solo 270 milioni.[18] Per l'AF 2012, sono richiesti 850 milioni ma il Congresso approvò un budget di 406, e di conseguenza il primo volo del CCDev fu posticipato al 2017.[14] Per il budget del 2013, sono stati richiesti 830 milioni e sono stati approvati 488 milioni.[19] Per l'AF 2014, sono stati approvati 696 milioni a fronte degli 821 richiesti.[13][20] Per l'AF 2015, la NASA ha ricevuto 805 milioni, il 95% degli 848 richiesti.[21]

Pausa dopo lo Space Shuttle

  Lo stesso argomento in dettaglio: Abbandono dello Space Shuttle.
 
Il Saturn IB montato sulla piattaforma "milkstool". Il suo volo del 1975 è stato l'ultima missione umana statunitense fino al 1981

Dopo l'ultimo volo del programma Space Shuttle (STS) nel 2011, ci fu una pausa dei voli spaziali statunitensi.[22] La pausa precedente era stata di circa sei anni, tra il 1975 (un lancio del Saturn IB) e il primo volo del STS ad aprile 1981.[22] A differenza della scorsa pausa, gli Stati Uniti hanno comprato voli del lanciatore russo per partecipare al progetto congiunto della Stazione Spaziale Internazionale.[22] Il Congresso era consapevole che sarebbe avvenuta la pausa, quindi accelerò i finanziamenti nel 2008 e nel 2009 in preparazione al ritiro dello Shuttle.[23] Al tempo, il primo volo con equipaggio del lanciatore Ares I non sarebbe avvenuto fino al 2015, e il suo primo uso per la ISS fino al 2016.[23] Furono stati presi provvedimenti per estendere le operazioni del STS oltre il 2010.[23] Tuttavia, nel 2010 l'Ares I fu cancellato in favore dello Space Launch System e del commercial crew program.[24] Nel 2016 il primo volo con equipaggio del SLS pianificato è la Exploration Mission 2, e il lancio sarebbe avvenuto al minimo al 2021.[25] Nel 2016 una missione commerciale con equipaggio poteva accadere già nel 2018.[26][27] Se la NASA avesse accesso al suo lanciatore potrebbe riuscire a vendere voli invece di comprarli, o le due nazioni potrebbero organizzare un'altra vendita.[27] La NASA comprò voli per il 2018, e potrebbe doverli comprare anche per il 2019.[27]

La NASA comprò dei posti sul lanciatore russo anche mentre lo Space Shuttle era in attività, e i partner nella Stazione Spaziale Internazionale avevano bisogno di allenarsi con entrambi le attrezzature e i lanciatori.[28] Quando finì il programma STS, questo aspetto di partecipazione alla ISS continuò, e la NASA aveva un contratto per voli almeno fino al 2017.[29] Il prezzo è cambiato nel tempo, e una partita di posti dal 2016 al 2017 è costata 70,7 milioni per passeggero per volo.[29] L'uso da parte della NASA del lanciatore russo Sojuz era una parte del programma ISS organizzata negli anni 1990 quando il progetto fu pianificato: è usato come imbarcazione di emergenza nella stazione anche prima del ritiro dello Space Shuttle così tutti quelli nella stazione dovettero allenarsi su quel veicolo.[30] Il primo volo Sojuz alla ISS nel 2000 includeva un astronauta statunitense (Sojuz TM-31 come parte della Expedition 1). Gli astronauti statunitensi hanno volato regolarmente sul Sojuz mentre lo Shuttle era in attività alla Stazione. Allo stesso modo i russi e gli altri partner internazionali volarono sullo Space Shuttle e sul Sojuz, a volte solo in una direzione del viaggio.[31] A prescindere da ciò, durante il suo sviluppo, i "posti" del CCDev sono stati spesso paragonati ai prezzi del Sojuz.[32] Non avendo altri lanciatori disponibili, la NASA forse dovrà comprare dei posti di volo fino al 2019 per accedere alla Stazione Spaziale Internazionale.[27] L'altro partner principale nella ISS, l'ESA, annullò lo sviluppo del suo sistema di lancio umano, il mini-shuttle Hermes, nel 1992.[33] L'ESA aveva precedentemente scambiato hardware di Spacelab per voli sullo Space Shuttle.[34] C'è stato interesse dall'Europa per i partecipanti al CCDev, soprattutto per Dream Chaser, con un partito che dice che era il "..veicolo ideale per una vasta gamma di applicazioni spaziali."[35] Gli U.S.A. stavano lavorando a un veicolo per la fuga di emergenza, chiamato HL-20 Personnel Launch System ma fu cancellato nel 1993 in favore dell'utilizzo di veicoli Sojuz extra; non sviluppare altri veicoli era visto come modo per risparmiare denaro in conseguenza alla ristrutturazione del progetto Space Station Freedom quando l'URSS fu dissolta nel 1991.

Fasi

CCDev 1

 
La costruzione del recipiente in pressione del CST-100 era uno degli obiettivi del CCDev 1 per la Boeing

Nella fase 1 del CCDev, la NASA ha avviato degli Space Act Agreements con molte aziende che lavoravano su tecnologie e sistemi adatti al volo spaziale umano. I finanziamenti erano forniti come parte dell'American Recovery and Reinvestment Act of 2009. Nel 2010, fu assegnato a cinque aziende statunitensi un totale di $50 milioni, con lo scopo di promuovere la ricerca e lo sviluppo di nuove idee e tecnologie per il volo umano nel settore privato.[36][37][38] Il totale della fase 1 sarebbe dovuto essere di $150 milioni, la maggior parte dei quali fu deviato al programma Constellation dal senatore Richard Shelby (R-AL).[39] Tutti i 53 obiettivi per le cinque aziende avrebbero dovuti essere raggiunti entro la fine del 2010.[12]

Proposte selezionate

NASA assegno i fondi di sviluppo del CCDev 1 alle seguenti cinque aziende:

  • Blue Origin: $3.7M per un innovativo Launch Abort System (LAS) e recipienti in pressione in materiale composito.[40] Nel 2011, con la fine del secondo test a terra, Blue Origin completò il lavoro sul sistema di fuga come da contratto. Completò anche "il lavoro sull'altro aspetto del suo contratto, un lavoro di riduzione dei rischi su un recipiente in pressione composito" per il suo veicolo.[41]
  • Boeing: $18M per lo sviluppo della capsula CST-100 Starliner che mostrò nell'ottobre 2010.[42] Secondo il sito della NASA furono raggiunti tutti gli obiettivi.[43]
  • Paragon Space Development Corporation: $1.4M per una Environmental Control and Life Support System (ECLSS) Air Revitalization System (ARS) Engineering Development Unit (un sistema di supporto vitale, controllo HVAC e di rivitalizzazione dell'aria).[44] Con il completamento dei test a metà dicembre 2010 del suo "Commercial Crew Transport Air Revitalization System", un sistema di supporto vitale progettato per l'utilizzo in molti veicoli commerciali, Paragon ha completato tutto il suo lavoro come da contratto.[41]
  • Sierra Nevada Corporation: $20M per lo sviluppo del Dream Chaser,[45] uno spazioplano riutilizzabile che può trasportare sia merci sia persone (fino a un massimo di otto) in orbita terrestre bassa.[46] Sierra Nevada completò il lavoro previsto dal suo contratto nel dicembre 2010, con il test strutturale del suo veicolo di test .[41]
  • United Launch Alliance: $6.7M per un Emergency Detection System (EDS) per certificare al trasporto umano i sui Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV).[47] A dicembre 2010, ULA effettuò una dimostrazione del suo Emergency Detection System;[41] secondo il sito della NASA furono raggiunti tutti gli obiettivi.[48]

Proposte ricevute

La NASA ricevette proposte per il CCDev 1 dalle seguenti aziende:[49]

CCDev 2

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Commercial Crew integrated Capability (CCiCap)

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Certification Products Contract (CPC) fase 1

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Certification Products Contract (CPC) fase 2

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Voli

 

A gennaio 2017 la NASA ordinò dodici missioni per portare astronauti alla ISS, sei per fornitore.[6] La selezione degli astronauti per le prime quattro missioni fu annunciata il 2 agosto 2018.[7][50]

Veicolo Missione Descrizione Equipaggio Data
Dragon 2 SpaceX Demo 1 Test flight senza equipaggio Nessuno 2 marzo 2019[51]
CST-100 Boe-OFT Test flight senza equipaggio Nessuno non prima di aprile 2019[52]
Dragon 2 Test di abbandono in volo Test di abbandono in volo a max Q Nessuno giugno 2019[52]
Dragon 2 SpaceX Demo 2 Test flight con equipaggio Robert Behnken, Douglas Hurley luglio 2019[52]
CST-100 Boe-CFT Test flight con equipaggio Michael Fincke, Christopher Ferguson, Nicole Aunapu Mann non prima di agosto 2019[52]
Dragon 2 USCV-1 Prima missione Dragon di trasporto dell'equipaggio di una Expedition Michael Hopkins, Victor Glover agosto 2019
CST-100 USCV-2 Prima missione CST-100 di trasporto dell'equipaggio di una Expedition Sunita Williams, Josh Cassada, Soichi Noguchi febbraio 2020

Riassunto dei finanziamenti

Di seguito è tabulato il finanziamento di tutti gli appaltatori, diviso per ogni fase del programma CCDev — i valori del CCtCap sono massimi e comprendono i voli post-programma.

Riassunto dei finanziamenti (milioni di $ americani)
Fase

(anni)

CCDev1[53] (2010–2011) CCDev2[54][55](2011–2012) CCiCap[3][56] (2012–2014) CPC1[57](2013–2014) CCtCap[58] Totale

(2010–2017)

Produttori di navicelle
The Boeing Company 18,0 92,3 + 20,61 460,0 + 203 9,9 4200,0 4820,9
Blue Origin 3,7 22,0 – – – 25,7
Sierra Nevada Corporation 20,0 80,0 + 25,61 212,5 + 153 10,0 – 362,1
SpaceX – 75,0 440,0 + 203 9,6 2600,0 3144,6
Excalibur Almaz – 02 – – – 0
Produttori di lanciatori
United Launch Alliance 6,7 0 – – – 6,7
Alliant Techsystems (ATK) – 0 – – – 0
Altri
Paragon Space Development Corporation 1,4 – – – – 1,4
Total: 49,8 315,5 1167,5 29,6 6800,0 8362,4
1 Quantità aggiuntiva ottenuta nel 2011.

2 Space Act Agreement firmato nel 2011 nell'ambito del CCDev2.[59]

3 Quantità aggiuntiva ottenuta nel 2013.

Note

  1. ^ (EN) Erling Holm, Commercial Crew & Cargo Program Office, su NASA, 3 luglio 2013. URL consultato il 4 marzo 2019.
  2. ^ (EN) NASA Seeks More Proposals On Commercial Crew Development, su nasa.gov, 25 ottobre 2010.
  3. ^ a b (EN) Kay Grinter: KSC, NASA Announces Next Steps in Effort to Launch Americans from U.S. Soil, su nasa.gov. URL consultato il 4 marzo 2019.
  4. ^ (EN) American Companies Selected to Return Astronaut Launches to American Soil, su blogs.nasa.gov. URL consultato il 4 marzo 2019.
  5. ^ (EN) SpaceX delays commercial crew test flights to latter half of 2018, su SpaceNews.com, 11 gennaio 2011. URL consultato il 3 marzo 2019.
  6. ^ a b (EN) Boeing, SpaceX Secure Additional Crewed Missions Under NASA’s Commercial Space Transport Program, su GovCon Wire. URL consultato il 3 marzo 2019.
  7. ^ a b (EN) NASA Assigns Crews to First Test Flights, Missions on Commercial Spacecraft, su nasa.gov, NASA, 3 agosto 2018.
  8. ^ a b c d Rob Bayt, Commercial Crew Program: Key Driving Requirements Walkthrough, su commercialcrew.nasa.gov, NASA, 26 luglio 2011. URL consultato il 27 luglio 2011 (archiviato dall'url originale il 28 marzo 2012).
  9. ^ a b c (EN) Commercial Crew Program – fact sheet (PDF), su nasa.gov, NASA, febbraio 2012. URL consultato il 14 luglio 2012.
  10. ^ Ed Memi, Space Shuttle upgrade lets astronauts at ISS stay in space longer, su boeing.com, Boeing, luglio 2005. URL consultato il 16 dicembre 2011.
  11. ^ a b c d NASA (a cura di), Selection Statement For Commercial Crew Development (PDF), in JSC-CCDev-1, 9 dicembre 2008. URL consultato il 12 marzo 2019.
  12. ^ a b Moving Forward: Commercial Crew Development Building the Next Era in Spaceflight (PDF), in Rendezvous, NASA, 2010, pp. 10–17. URL consultato il 14 febbraio 2011.
    «"Just as in the COTS projects, in the CCDev project we have fixed-price, pay-for-performance milestones," Thorn said. "There's no extra money invested by NASA if the projects cost more than projected."»
  13. ^ a b Guy Norris, NASA Chief Repeats Warnings On Commercial Crew Delays (XML), su aviationweek.com, Aviation Week, 31 maggio 2013. URL consultato il 10 agosto 2013.
  14. ^ a b Stephen Clark, Reduced budget threatens delay in private spaceships, su spaceflightnow.com, Spaceflightnow, 23 novembre 2011. URL consultato il 18 aprile 2012.
  15. ^ Charles Bolden, Launching American Astronauts from U.S. Soil, su blogs.nasa.gov, 30 aprile 2013. URL consultato il 1º maggio 2013.
    «If NASA had received the President's requested funding for this plan, we would not have been forced to recently sign a new contract with Roscosmos for Soyuz transportation flights. Because the funding for the President's plan has been significantly reduced, we now won't be able to support American launches until 2017. Even this delayed availability will be in question if Congress does not fully support the President's fiscal year 2014 request for our Commercial Crew Program, forcing us once again to extend our contract with the Russians.»
  16. ^ Dan Leone, NASA Making Plans for Russia's Secession From ISS, su spacenews.com, SpaceNews, 4 marzo 2015. URL consultato il 5 marzo 2015.
    «Had we gotten the funding that was first requested when I became the NASA administrator [in 2009], we would have been all joyously going to the Kennedy Space Center later this year to watch the first launch of some commercial spacecraft with our crew members on it.»
  17. ^ CSF President Michael Lopez-Alegria Statement on NASA Contract Extension with Roscosmos, su commercialspaceflight.org, Commercial Spaceflight Federation, 2 maggio 2013. URL consultato il 2 maggio 2013.
  18. ^ Senate Panel Cuts Commercial Crew, Adds Funds for Orion and Heavy Lift, su spacenews.com, Space News, 21 luglio 2010. URL consultato il 18 aprile 2012.
  19. ^ Phillip McAlister, Commercial Spaceflight Update (PDF), su nasa.gov, NASA, 18 aprile 2013. URL consultato il 10 agosto 2013.
  20. ^ Joe Pappalardo, Is the Relationship Between NASA and Private Space About to Sour?, in Popular Mechanics, 16 settembre 2014.
  21. ^ Stephen Clark, NASA gets budget hike in spending bill passed by Congress, in Spaceflight Now, 14 dicembre 2014. URL consultato il 15 dicembre 2014.
  22. ^ a b c Denise Chow, NASA Faces Awkward, Unfortunate Spaceflight Gap, in Space.com, 14 aprile 2011. URL consultato l'11 marzo 2019.
  23. ^ a b c Extra NASA funds: An initial step towards gap reduction options/extension, su nasaspaceflight.com.
  24. ^ Brooke Boen, NASA Announces Design for New Deep Space Exploration System, su nasa.gov, 6 giugno 2013.
  25. ^ Gary Daines, First Flight With Crew Will Mark Important Step on Journey to Mars, su nasa.gov, 1º dicembre 2016.
  26. ^ Boeing, SpaceX update progress on commercial crew spacecraft – SpaceFlight Insider, su spaceflightinsider.com.
  27. ^ a b c d NASA officials mulling the possibility of purchasing Soyuz seats for 2019, su arstechnica.com.
  28. ^ Time running out for space station deal, su nbcnews.com, 1º aprile 2005.
  29. ^ a b NASA to Pay $70 Million a Seat to Fly Astronauts on Russian Spacecraft, su space.com.
  30. ^ Sandra May, What Is the Soyuz Spacecraft?, su nasa.gov, 20 maggio 2015.
  31. ^ HL-20 – Lifting Body Spaceplane for Personnel Launch System, su aerospaceguide.net, 4 agosto 2016.
  32. ^ Commercial Crew To Cost More Than Soyuz, su americaspace.com.
  33. ^ esa, History: Hermes spaceplane, 1987, su esa.int.
  34. ^ Space Transportation System – HAER No. TX-116 – p. 46. Quote: "..Later, NASA purchased LM2, the second lab"
  35. ^ Peter B. de Selding, DLR Renews Cooperation with SNC on Dream Chaser, in Space News, 17 aprile 2015. URL consultato il 21 aprile 2015.
  36. ^ Selection Statement For Commercial Crew Development (PDF), su hobbyspace.com, 9 dicembre 2008. URL consultato il 10 febbraio 2011.
  37. ^ NASA Selects Commercial Firms to Begin Development of Crew Transportation Concepts and Technology Demonstrations for Human Spaceflight Using Recovery Act Funds, 1° febbraio 2010. URL consultato il 2 febbraio 2010.
  38. ^ Commercial Crew and Cargo Program (PDF), su aiaa.org (archiviato dall'url originale il 5 marzo 2010).
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  41. ^ a b c d CCDev awardees one year later: where are they now?, 4 febbraio 2011. URL consultato il 5 febbraio 2011 (archiviato dall'url originale il 5 giugno 2013).
  42. ^ NASA Selects Boeing for American Recovery and Reinvestment Act Award to Study Crew Capsule-based Design, su boeing.mediaroom.com.
  43. ^ Boeing CCDev, in Commercial Crew & Cargo, NASA. URL consultato il 28 febbraio 2013.
  44. ^ CCDev Information, su nasa.gov, 20 luglio 2010.
  45. ^ SNC receives largest award of NASA's CCDev Competitive Contract, su sncorp.com, 1° febbraio 2010 (archiviato dall'url originale il 7 febbraio 2010).
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  51. ^ (EN) Demo-1 Flight Readiness Concludes, su blogs.nasa.gov.
  52. ^ a b c d (EN) NASA, Partners Update Commercial Crew Launch Dates – Commercial Crew Program, su blogs.nasa.gov. URL consultato il 4 marzo 2019.
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  54. ^ (EN) NASA Awards Next Set Of Commercial Crew Development Agreements, in NASA, 18 aprile 2011. URL consultato il 5 marzo 2019.
  55. ^ (EN) NASA Releases Commercial Crew Draft RFP, Announces CCDEV2 Optional Milestones, in NASA, 19 settembre 2011. URL consultato il 5 marzo 2019.
  56. ^ (EN) NASA Announces Additional Commercial Crew Development Milestones, su spaceref.biz, 15 agosto 2013. URL consultato il 5 marzo 2019.
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