LAutomated Transfer Vehicle (ATV), ovvero Veicolo di Trasferimento Automatizzato, è stato un veicolo spaziale sviluppato dall'Agenzia Spaziale Europea nell'ambito del programma ISS (International Space Station - Stazione Spaziale Internazionale).
Il lancio della prima missione dell'ATV, denominata Jules Verne fu più volte rinviato per essere poi effettuato il 9 marzo 2008 alle 6:03 GMT; il rendezvous con la ISS fu eseguito con successo il giorno 3 aprile, dopo alcune prove di manovra in volo libero e la conclusione della missione STS-123 dello Space Shuttle; .
Il compito fondamentale di questo gigante automatico era quello di rifornire, teoricamente senza controllo dalla stazione di terra, la stazione spaziale di acqua, aria, cibo, carburante, pezzi di ricambio e attrezzatura scientifica. Altro compito era quello di riportare nella giusta orbita la ISS, infatti la stazione a causa dell'attrito con l'atmosfera terrestre perde quota; infine dopo essere stato riempito con i rifiuti prodotti ed accumulati sulla stazione veniva lasciato bruciare sopra l'oceano Pacifico durante il rientro nell'atmosfera.
Il programma ATV si è concluso il 15 febbraio 2015, con il rientro distruttivo in atmosfera della quinta ed ultima missione prevista ATV-005.
Sviluppo L'appaltatore principale per l'ATV era la EADS Astrium Space Transportation, che guidava un consorzio di molti subappaltatori. I contratti e gli accordi furono firmati nel 2004 per cinque unità, lanciate circa ogni due anni. Il primo ATV giunse allo spazioporto dell'ESA a Kourou, nella Guyana francese il 31 luglio 2007 dopo un viaggio di due settimane da Rotterdam e fu lanciato il 9 marzo 2008. La EADS costruiva gli ATV in una fabbrica a Brema. La RKK Ėnergija ha firmato un contratto da 40 milioni di euro con uno dei principali subappaltatori di EADS, l'azienda italiana Thales Alenia Space, per la fabbricazione del sistema di docking russo, il sistema di rifornimento ed il sistema di controllo dell'equipaggiamento. Inoltre era responsabile della produzione della sezione pressurizzata, che avveniva a Torino.
Descrizione
L'ATV è stato pensato come parziale sostituto dei Progress russi ma aveva una capacità tripla rispetto a questi. Analogamente ai Progress, l'ATV poteva caricare sia generi di sostentamento per la Stazione spaziale internazionale che carichi scientifici tenuti in ambiente pressurizzato, dove gli astronauti possono entrare senza bisogno di usare tute spaziali. Inoltre, sempre analogamente ai Progress, l'ATV veniva riutilizzato come "secchio" della spazzatura prodotta sulla ISS, disintegrandosi durante il rientro nell'atmosfera.
Sezione cargo
La sezione pressurizzata era basata sul Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) di costruzione italiana, precedentemente in uso come modulo di trasporto dallo Space Shuttle. I rifornimenti erano suddivisi in dry cargo e fluid cargo. Il dry cargo comprendeva cibo, vestiti, materiali per esperimenti scientifici, ed era contenuto nella sezione pressurizzata dell'ICC. Questa sezione, di volume rappresentava il 90% del volume dell'ICC, e poteva contenere otto rack standard. In questa sezione gli astronauti potevano entrare per scaricare i rifornimenti e caricare i rifiuti.
Il fluid cargo, contenuto nella sezione non pressurizzata dell'ICC, era contenuto in 22 serbatoi sferici. In essi c'erano l'acqua potabile, i gas (aria, ossigeno, azoto), il propellente per il rifornimento dei serbatoi della stazione spaziale e il propellente per il proprio sistema di propulsione. I fluidi erano trasferiti alla stazione spaziale tramite tubazioni. All'incirca il 60% del propellente veniva utilizzato per raggiungere la stazione spaziale, le manovre orbitali e quelle per rientrare nell'atmosfera.
A partire dall'ATV-002 erano state migliorate le procedure di carico della navetta, tramite l'uso di un montacarichi speciale che permetteva di aggiungere del carico nella sezione pressurizzata dell'ATV quando esso era già stato installato sul lanciatore Ariane 5. Il montacarichi, chiamato Late Cargo Access Means (LCAM) permetteva ai tecnici l'accesso al vano pressurizzato dell'ATV per poter alloggiare gli ultimi rifornimenti, che venivano chiamati "Late Cargo", qualche settimana prima del lancio. Tali rifornimenti erano, ad esempio, cibi maggiormente deperibili oppure cavie per gli esperimenti. La capacità di carico dell'ATV è stata aumentata con il susseguirsi della missioni, tramite un maggiore sfruttamento degli spazi all'interno del vano pressurizzato.
L'ATV era progettato per trasportare fino a di cargo. In base alle necessità poteva contenere diverse combinazioni dei seguenti rifornimenti (i valori indicati rappresentano il massimo carico trasportabile per un determinato tipo di rifornimento): di acqua potabile di gas di propellente per il rifornimento della stazione spaziale di propellente utilizzato dalla navetta per raggiungere la stazione spaziale, eseguire le manovre orbitali e rientrare di dry cargo (cibo, equipaggiamento, esperimenti scientifici, ecc.)
L'ATV poteva trasportare due tipi di gas in base alle esigenze della stazione: un tipo nel serbatoio 1, con una capacità di e un secondo tipo nei serbatoi 2 e 3, che erano connessi e avevano una capacità totale di . I gas trasportabili erano ossigeno, aria e azoto. L'ossigeno veniva trasferito per aumentare la pressione parziale dell'atmosfera della stazione, mentre l'aria era utilizzata per aumentare la pressione totale. Quest'ultima diminuisce leggermente a causa delle ripressurizzazioni delle camere di equilibrio e all'arrivo e alla partenza di una navetta.
I serbatoi dell'ATV potevano trasportare due tipi di acqua potabile, perché l'agenzia spaziale statunitense e russa non hanno lo stesso standard per l'acqua. La NASA richiede un'acqua con basso residuo fisso e disinfettata con iodio. Lo standard di Roscosmos invece prevede la presenza di una certa quantità di sali minerali come calcio, magnesio e fluoruro, e la disinfezione utilizzando l'argento.
L'ATV trasportava inoltre due tipi di propellente. Quello per il rifornimento dei serbatoi della stazione era composto da dimetilidrazina asimmetrica (UDMH) e tetrossido di diazoto (N2O4), mentre quello utilizzato dai motori dell'ATV era costituito da monometilidrazina (MMH) e ossidi di azoto misti (MON3) (soluzioni di monossido di azoto NO, biossido di azoto NO2 e tetrossido di diazoto N2O4)
Sistema di docking La parte anteriore dellIntegrated Cargo Carrier conteneva il sistema di docking russo, i sistemi avionici e i sistemi per il controllo della propulsione. Il docking era automatizzato e utilizzava un videometro e un telegoniometro costruiti dalla Sodern, due sensori stellari e i propulsori per il controllo di assetto. In aggiunta era presente un'antenna ridondante di costruzione russa che forniva ulteriori dati, fabbricata dalla azienda ucraina, Kurs. Le immagini video erano fornite da una telecamera posta sul modulo Zvezda. Questo sistema era simile a quello utilizzato sia nelle navette Sojuz che nelle navette Progress. Il sistema di docking permetteva il docking dell'ATV al modulo Zvezda tramite il portellone dedicato per le navette Progress e Sojuz. Tale meccanismo collegava anche i sistemi elettrici e le connessioni per il trasferimento del propellente. Una volta agganciata alla stazione, l'equipaggio poteva entrare attraverso il portello del modulo Zevzda all'interno del vano pressurizzato per accedere al carico.
Modulo di servizio La parte non pressurizzata del modulo di servizio conteneva il sistema di propulsione, il sistema elettrico che comprendeva i quattro pannelli solari, i computer di volo, i sistemi di comunicazione e la maggior parte dell'avionica.
Avionica L'hardware dedicato all'avionica della navetta era contenuto in un anello cilindrico alto posizionato nella parte superiore del modulo di servizio. Era costituito da componenti critici come computer di volo, giroscopi, sistemi di guida, navigazione e controllo e equipaggiamento relativo alle telecomunicazioni. Il sottosistema avionico era protetto dalle variazioni di temperatura attraverso un sistema di tubi di calore.
Sistema elettrico Il modulo di servizio conteneva i quattro pannelli solari, che erano dispiegati dopo 100 minuti dal decollo. Lunghi complessivamente , alimentavano le batterie ricaricabili interne, necessarie per fornire energia alla navetta quando si trovava nei periodi in cui il Sole è occultato dalla Terra. I pannelli solari avevano una superficie complessiva di (4 × ) e producevano in media . Ogni pannello ruotava indipendentemente dagli altri per avere la migliore angolazione rispetto al Sole tramite un sistema di tracciamento.
Sistema propulsivo
Il sistema propulsivo portava la navetta dall'orbita iniziale in cui era stata lanciata verso l'orbita della stazione spaziale, navigando in modo completamente automatico. Il sistema era costituito da quattro propulsori principali che fornivano una spinta di , e 28 propulsori più piccoli per il controllo di assetto, che fornivano una spinta di . Una volta agganciata alla stazione spaziale, i propulsori potevano essere usati per il controllo di assetto della stazione, l'innalzamento della sua orbita o per evitare detriti orbitali. Al completamento della missione, il sistema di propulsione faceva uscire dall'orbita la navetta per il rientro atmosferico. Erano presenti 8 serbatoi in titanio per il propellente e 2 serbatoi in fibra di carbonio contenente elio, situati tra i propulsori principali e l'hardware relativo all'avionica.
Lanciatore L'Ariane 5 ES è composto da un primo stadio (o stadio principale), un secondo stadio (o stadio superiore), e due razzi ausiliari a propellente solido. Il vettore ha una altezza complessiva di , un diametro di e una massa di al decollo. La versione ES ha lo stesso primo stadio e razzi ausiliari della versione ECA, mentre il secondo stadio è stato riprogettato per poter trasportare l'ATV
I razzi ausiliari (Etages d'accelération à Poudre - EAP) pesano a vuoto, sono alti e hanno un diametro di . L'involucro in acciaio è formato da tre segmenti, può contenere un totale di 238 tonnellate di propellente. Forniscono una spinta di (il 92% della spinta totale al decollo) Il propellente solido è costituito da perclorato d'ammonio, alluminio in polvere e polibutadiene. Gli ugelli possono essere orientati fino a 7,3° dal proprio asse. Dopo 132 secondi dal lancio, mentre l'Ariane si trova a di altezza, dei dispositivi pirotecnici distaccano i razzi ausiliari dal lanciatore e dei piccoli propulsori li allontanano. Infine, rientrano sulla Terra, ammarando nell'oceano Atlantico, dove sono recuperati.
La parte del lanciatore relativa al primo stadio, chiamato Etage à Propergol Cryogénique (EPC), ha una altezza di e ha una massa a vuoto di . Contiene un serbatoio in alluminio separato in due compartimenti, uno contenente di ossigeno liquido e uno contenente di idrogeno liquido. Il primo stadio è spinto da un propulsore Vulcain 2 che fornisce di spinta (l'8% della spinta totale al decollo) e resta acceso per 10 minuti.
La parte relativa al secondo stadio, chiamato Etage à Propergols Stockables (EPS), è alta e pesa circa 11 tonnellate a pieno carico. È costituita da una struttura portante, due serbatoi e il propulsore Aestus. Il propellente utilizzato è monometilidrazina e tetrossido di diazoto. L'ugello può essere orientato fino a 16° rispetto al suo asse.
Il Vehicle Equipment Bay (VEB), situato sopra il primo stadio, si interfaccia direttamente con lo stadio superiore, ed ha una forma cilindrica con diametro di . Il VEB gestisce in modo autonomo il lanciatore, e comanda l'accensione del propulsore, la separazione dai razzi ausiliari, e il rilascio del carico utile. Possiede anche un sistema autonomo di controllo di assetto.