Analisi tecnica dello Space Shuttle Main Engine

L’oggetto di studio di questa relazione conclusiva del mio percorso triennale in ingegneria aerospaziale è il motore principale dello Space Shuttle: lo “Space Shuttle Main Engine”, il cui acronimo è SSME ed il cui nome tecnico è “Aeroject Rocketdyne RS-25”. Prima di analizzare nei dettagli l’SSME, nel capitolo 1 introdurrò il vasto mondo della propulsione spaziale, cercando di riassumerne i fondamenti teorici su cui si basa ed elencando i parametri prestazionali fondamentali dei sistemi propulsivi spaziali. Nel capitolo 2 descriverò brevemente le varie soluzioni di sistemi propulsivi più diffuse, cercando di delinearne i rispettivi vantaggi, svantaggi e le applicazioni tipiche; per poi concentrarmi in modo particolare sull’analisi dei sistemi propulsivi liquidi, ai quali appartiene l’SSME stesso e dei quali studierò le principali componenti e classificazioni nel capitolo 3. Nel capitolo 4 introdurrò quindi il sistema dell’SSME, analizzandone dapprima il flusso di propellente, i principali elementi che lo compongono e, successivamente, nel capitolo 5, le turbomacchine utilizzate, non prima di aver introdotto le dinamiche e le richieste prestazionali che concorrono nella scelta delle macchine rotodinamiche da adottare in un sistema propulsivo liquido. L’obiettivo della tesi consiste proprio nel dimostrare la comprensione degli elementi di base della propulsione spaziale e di essere in grado di effettuare una progettazione preliminare delle turbopompe impiegate. A questo scopo, nel paragrafo 5.5 dimensionerò la pompa e la turbina di una delle quattro turbopompe dell’SSME. Nel capitolo conclusivo racconterò i successi ed i traguardi del motore dello Space Shuttle Main Engine fino ad oggi, quando, dopo una carriera caratterizzata da 135 missioni spalmate in un arco di vita trentennale conclusosi il 21 luglio 2011, riappare protagonista dell’ambizioso programma Artemis della NASA.