Successo a metà per il primo test di volo di Starship, il più grande sistema di trasporto spaziale progettato riutilizzabile di SpaceX che punta ad aprire una nuova era nei voli spaziali: i 33 motori Raptor sono riusciti a far decollare il vettore senza distruggere la piattaforma ma poi qualcosa è andato storto.
Il lancio del 20 aprile alle 15.33 ora italiana dalla base di SpaceX di Boca Chica in Texas, è avvenuto tre giorni dopo che il primo tentativo di lancio è stato annullato all’ultimo minuto a causa di problemi di pressione, ovvero il congelamento di una valvola che regola l’afflusso del propellente. Quest’ultimo è composto da ossigeno e metano liquidi.
Ma qualcosa è andato storto anche nel test effettivo: dopo tre minuti dal decollo, il booster Super Heavy avrebbe dovuto separarsi, ma non è successo. Invece Starship ha iniziato a roteare in modo incontrollato, precipitando nel cielo per poi esplodere. Poi SpaceX ha dichiarato di aver fatto esplodere la navetta di proposito per motivi di sicurezza.
COS’È SUCCESSO NEL PRIMO TEST DI VOLO
Sebbene il lancio di prova sia terminato prematuramente con l’esplosione del razzo, SpaceX ha ottenuto alcuni successi. Questa è stata la prima volta che il booster – il grande serbatoio cilindrico del carburante che contiene il propellente necessario per liberarsi dalla gravità terrestre – è effettivamente volato in aria. E SpaceX ha comunque raccolto preziosi dati in volo che la compagnia sarà in grado di applicare al suo prossimo volo di prova del sistema di lancio.
A metà salita, forse cinque dei motori Raptor sul razzo non si sono accesi. Gli ingegneri di SpaceX hanno affermato, tuttavia, che semplicemente vedere il veicolo volare lontano dalla torre di lancio (cosa che ha fatto Starship) era considerata una vittoria.
Inoltre, come sottolinea Quartz, “le aspettative erano basse: è probabile che il primo volo di qualsiasi razzo vada storto, e questa è una macchina insolitamente complessa, con il maggior numero di motori a razzo mai azionati da un veicolo di lancio”.
IL MOTORE RAPTOR
SpaceX ha studiato e sviluppato il motore Raptor per quasi un decennio, attraversando una serie di iterazioni. Al suo interno è come altri motori, che bruciano combustibile chimico per produrre spinta. Ma il suo uso di ossigeno liquido e metano – qualcosa di in gran parte senza precedenti nell’industria missilistica – e il suo design innovativo significano che potrebbe essere l’asso nella manica di SpaceX quando si tratta di esplorare il Sistema Solare, scriveva nel 2019 Wired.
RIUTILIZZABILE
Un aspetto chiave del Raptor è il fatto che sia riutilizzabile, poiché Musk ha affermato che ogni motore deve essere in grado di volare fino a 1.000 volte per supportare le ambiziose operazioni di Starship. Questa è una grande sfida; i motori più riutilizzati nella storia dell’esplorazione spaziale sono stati i motori principali di ogni Space Shuttle, che hanno volato fino a poche decine di volte ciascuno.
Inoltre, Raptor utilizzerà ogni goccia di propellente disponibile, rendendolo uno dei motori a razzo più efficienti mai costruiti.
A METANO (E OSSIGENO)
Ma l’altra grande innovazione di Raptor rispetto al suo predecessore Merlin è l’uso del metano. La maggior parte dei motori a razzo precedenti si basava sull’utilizzo di carburanti come il cherosene al posto del metano. Ma il vantaggio principale dell’utilizzo del metano è che ha prestazioni più elevate rispetto ad altri combustibili, il che significa che il razzo può essere più piccolo.
SpaceX non è l’unica azienda che passa al metano. Anche la società rivale Blue Origin, guidata dal ceo di Amazon Jeff Bezos, sta sviluppando il proprio motore a metano, chiamato Blue Engine 4 (BE-4).
Dall’altra parte dell’Atlantico, anche ArianeGroup sta sviluppando un motore a razzo riutilizzabile a bassissimo costo, Prometheus, che utilizza propellenti a ossigeno e metano liquidi. E lo scorso maggio Avio, la società italiana leader nella propulsione spaziale che realizza il vettore Vega, ha testato il motore “verde” M10. Quest’ultimo è alimentato da ossigeno e metano liquido, destinato al futuro razzo Vega E della Avio. Il propulsore, sviluppato da Avio con una classe di spinta di 10 tonnellate, è il primo del suo genere ad essere testato con successo in Europa.
UNA DELLE FUTURE SFIDE DA SUPERARE SARÀ IL RIFORNIMENTO
Ma in vista delle futuri missioni spaziali in cui Starship trasporterà astronauti sulla Luna (e forse un giorno su Marte), il rifornimento sarà sicuramente una sfida.
“Portare questa bestia in orbita è una sfida, continuerà ad essere una sfida fino a quando non lo faremo in modo affidabile. Ma penso che il rifornimento di carburante sia probabilmente la prossima grande sfida, se si pensa alla pura tecnologia” aveva dichiarato Gwynne Shotwell, Chief Operating Officer di SpaceX, in una conferenza del settore a Washington lo scorso febbraio.
Affinché Starship si rifornisca a metà viaggio, SpaceX prevede di costruire tre varianti del velivolo, sottolinea Bloomberg. Il primo sarà per lo stoccaggio del propellente: si lancia e viene parcheggiato nell’orbita terrestre bassa. Il secondo è un’autocisterna, che trasporterà il propellente al deposito. È possibile che SpaceX abbia bisogno di più di una dozzina di navi cisterna per trasportare abbastanza propellente per alimentare un viaggio sulla luna e ritorno. Al momento la Nasa e SpaceX non hanno rilasciato un numero preciso.
IL PROPELLENTE DEI MOTORI RAPTOR DI STARSHIP
Come spiega Bloomberg, riempire i serbatoi non sarà semplice come pompare benzina. Il carburante dell’astronave è composto da due propellenti estremamente freddi: ossigeno liquido e metano liquido. Devono essere mantenuti a 260 gradi F negativi a 300 gradi F negativi per rimanere liquidi e funzionare secondo necessità. Se diventano troppo caldi, si trasformeranno in gas e bolliranno.
L’ambiente spaziale non rende facile mantenere fresco il propellente. Mentre il deposito orbita attorno alla Terra, trascorrerà metà del suo tempo al freddo buio e metà alla luce solare diretta. Il veicolo avrà bisogno di un adeguato isolamento all’interno, schermatura all’esterno e refrigerazione per combattere il caldo.
MANTENERLO FREDDO DURANTE STOCCAGGIO E TRASFERIMENTO
Infine, SpaceX dovrà anche trasferire questi liquidi estremamente freddi dalle navi cisterna al deposito e quindi al velivolo che trasporta gli esseri umani. Solo l’atto di spostare i propellenti da un serbatoio all’altro li fa riscaldare. E gli ingegneri non hanno mai lavorato con questi propellenti su tale scala in assenza di gravità prima.
Finora, esperimenti nello spazio con il trasferimento e lo stoccaggio di propellenti simili si sono svolti su scala molto piccola sulla Stazione Spaziale Internazionale, ricorda ancora Bloomberg. Ciò che SpaceX sta immaginando per lo stoccaggio e il trasferimento del propellente è molto più complesso.
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