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PRESTO I PRIMI VIAGGI SPAZIALI

PRESTO I PRIMI VIAGGI SPAZIALI SpaceX
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presto torneremo a viaggiare .... e andremo molto molto più lontano ! 

Cosa sta progettando e costruendo Elon Musk per noi viaggiatori ?

sn8

Copyright dell'immagine: REUTERS     Il prototipo dell'astronave SN8, raffigurato nella struttura di SpaceX a Boca Chica, in Texas, il 1 ° dicembre 2020

Elon Musk ha in programma di lanciare presto il prototipo di un veicolo che potrebbe essere un punto di svolta per i viaggi spaziali. Starship, come è noto, sarà un sistema di trasporto completamente riutilizzabile in grado di trasportare fino a 100 persone sul Pianeta Rosso. L'etica fondante della compagnia spaziale privata SpaceX di Elon Musk è di rendere la vita multi-planetaria. Ciò è in parte motivato da minacce esistenziali come una collisione di asteroidi abbastanza grande da spazzare via l'umanità.

Stabilirsi su altri pianeti metterebbe alcune uova in altri cesti, come suol dirsi, salvando la civiltà umana se la Terra (il “cesto” dove siamo nati) dovesse subire un cataclisma. Nel 2016, l'imprenditore aveva delineato la sua logica in una conferenza internazionale in Messico: "La storia si biforcherà lungo due direzioni. Un percorso è che restiamo sulla Terra per sempre, e un altro è che ci sarà un evento di estinzione finale", disse.  "L'alternativa è diventare una civiltà che viaggia nello spazio e una specie multi-pianeta, spero voi siate d'accordo che è la strada giusta da percorrere".

Musk ha spesso parlato del suo sogno di costruire città su Marte. Crede che gli insediamenti avrebbero bisogno di un gran numero di persone per diventare autosufficienti. Realizzare questo sogno richiede un veicolo all'altezza del compito. L'astronave è una combinazione di razzi e veicoli spaziali in grado di trasportare più di 100 persone alla volta sul Pianeta Rosso. Il sistema è progettato per essere completamente riutilizzabile, il che significa che i principali elementi hardware non vengono scartati in mare o lasciati bruciare, come accade con alcuni altri sistemi di lancio, ma vengono invece recuperati dallo spazio. Possono quindi essere rinnovati e volati di nuovo, riducendo i costi dell'intera impresa.

Starship: una panoramica

La parte del razzo del sistema si chiama Super Heavy, mentre la parte del veicolo spaziale si chiama Starship. Il sistema combinato sarà alto 120 m (394 piedi) ed è indicato anche come Starship.Prendiamo prima la navicella spaziale. Con la sua punta e le pinne di atterraggio, il veicolo in acciaio inossidabile ricorda le astronavi dell'età d'oro della fantascienza. L'imbarcazione lunga 50 m (160 piedi), nota anche come stadio superiore, ha un enorme vano di carico utile vicino alla parte anteriore che sarà in grado di trasportare grandi carichi o persone verso destinazioni nello spazio profondo.

razzi vettore

Verso la metà dell'imbarcazione ci sono i serbatoi del propellente. Questi alimentano metano liquido (CH4) e ossigeno liquido (O2) a sei motori Raptor nella parte posteriore del veicolo. Il metano è il carburante e l'ossigeno agisce come un ossidante, una sostanza chimica che fa bruciare il carburante. La combinazione è soprannominata methalox. La scelta del carburante è insolita per i motori a razzo, ma il metano può generare molta spinta. È anche una scelta prudente alla luce dei progetti di Musk su Marte. Il fondatore di SpaceX afferma che il CH4 potrebbe essere sintetizzato dall'acqua del sottosuolo marziano e dall'anidride carbonica atmosferica (CO2), utilizzando un processo chimico noto come reazione di Sabatier. SpaceX ha speso più di un decennio nello sviluppo del nuovo motore Raptor altamente efficiente. La combustione avviene in più fasi e il design del motore riduce la quantità di propellente sprecata.

motori raptor

Copyright dell'immagine:SPACEX             L'astronave è alimentata da motori Raptor, che bruciano metano come carburante

Rifornire l'astronave per il viaggio di ritorno sulla Terra utilizzando risorse marziane conferirebbe un certo livello di autosufficienza, rendendo i viaggi più fattibili ed economici. Ora, passiamo al razzo. Misurando 70 m (230 piedi) di lunghezza, Super Heavy sarà riempito con 3.400 tonnellate (6,8 milioni di libbre) di metalox criogenico (refrigerato). Sarà alimentato da circa 28 motori Raptor (questa specifica è cambiata più volte), fornendo circa 16 milioni di libbre (72 Meganewton) di spinta massima. Dovrebbe essere in grado di sollevare almeno 100 tonnellate di carico utile, e possibilmente fino a 150 tonnellate, nell'orbita terrestre bassa.Ciò renderà Super Heavy più potente dell'immenso lanciatore Saturn V utilizzato per le missioni Apollo Moon negli anni '60 e '70.

Lancio e riempimento

Mentre parte dalla rampa di lancio, il sistema combinato di Starship inizia a librarsi verso l'orbita prevista.Quando lo stadio superiore si separa nello spazio, Super Heavy si ribalta ricadendo verso la Terra.Durante la discesa, Super Heavy schiererà strutture in acciaio chiamate "grid fins", a forma di cialda di patate, dai lati del booster. Questi aiuteranno a riportare lo stadio del razzo verso la sua rampa di lancio in modo che possa essere lanciato di nuovo. In precedenza, SpaceX aveva voluto testare i motori Raptor di Super Heavy per guidarlo verso un atterraggio di precisione su sei gambe d'acciaio. SpaceX ha fatto già qualcosa di simile con i primi stadi dei suoi razzi Falcon 9, facendoli atterrare in sicurezza su piattaforme di atterraggio e navi drone dopo un lancio.

Ma Elon Musk ha recentemente twittato per dire che questo pensiero è cambiato. SpaceX ora prevede di catturare il booster che cade usando un braccio sulla torre di lancio.Questa è la struttura che fornisce agli ingegneri e ai membri dell'equipaggio l'accesso al veicolo spaziale e al razzo mentre sono seduti sulla piattaforma prima del lancio. Tuttavia, resta da vedere come funzionerà esattamente questo "meccanismo di cattura".

starship

Copyright dell'immagine:SPACEX                 Starship dopo la separazione da Super Heavy

Nel frattempo, lo stadio superiore dell'astronave potrebbe essere inserito in una "orbita di parcheggio" dopo la separazione, consentendo di riempirlo nuovamente di propellente."Se voli [la nave stellare] in orbita e non fai alcun rifornimento, è abbastanza inutile: sprecherai 150 tonnellate nell'orbita terrestre bassa e non avrai carburante per andare da nessun'altra parte", ha spiegato Musk durante una conferenza nel 2017."Se invii navi cisterna in orbita, potresti riempire nuovamente i serbatoi e ottenere 150 tonnellate [di carico utile] fino a Marte".Per rifornirsi di carburante, la navicella attraccherebbe, o si accoppierebbe, con un'altra nave stellare - che sta già girando intorno alla Terra - che funge esclusivamente da deposito di propellenti. "Le due navi si accoppierebbero effettivamente nella sezione posteriore. Userebbero la stessa interfaccia di accoppiamento che usano per connettersi al booster al decollo", ha detto Musk nel 2017. "Trasferire il propellente diventa molto semplice: usi i propulsori di controllo per accelerare nella direzione che vuoi svuotare."

la versione Artemis 

Copyright dell'immagine:SPACEX         SpaceX ha progettato una versione della nave stellare Artemis per i voli della Nasa verso la Luna

Per cosa verrà usata la Starship?  Per i viaggi a lungo raggio su Marte e ritorno - che potrebbero richiedere fino a nove mesi a tratta - Musk sta cercando di installare circa 40 cabine nell'area del carico utile vicino alla parte anteriore del palco superiore. "Si potrebbe plausibilmente avere cinque o sei persone per cabina, se si volesse davvero ammucchiare le persone. Ma penso che per lo più ci aspetteremmo di vedere due o tre persone per cabina, e quindi nominalmente circa 100 persone per volo per Marte", ha detto Musk.

La baia del carico utile ospiterà anche aree comuni, spazio di stoccaggio, una cambusa e un rifugio dove le persone potrebbero riunirsi per proteggersi dalle tempeste solari, dove il Sole erutta particelle cariche dannose nello spazio. L'astronave potrebbe anche svolgere un ruolo nel programma Artemis della Nasa, che mira a stabilire una presenza umana a lungo termine sulla Luna. Nel 2020, SpaceX ha ricevuto 135 milioni di dollari dalla Nasa per far avanzare il progetto Starship in modo che potesse essere utilizzato come lander lunare con equipaggio.

verso Giove

Copyright dell'immagine:SPACEX   Musk prevede di utilizzare l'astronave per viaggi nel "più grande Sistema Solare", ma questo è un obiettivo a lungo termine

La versione su misura per i voli Artemis non avrebbe lo scudo termico o le alette necessarie per un viaggio di ritorno sulla Terra. Invece, lo Starship Human Landing System rimarrebbe nello spazio dopo il suo lancio iniziale dalla Terra, per essere utilizzato per più viaggi tra l'orbita lunare e la superficie della Luna. La versione senza equipaggio, o cargo, di Starship presenta una baia di carico che si apre come la bocca di un coccodrillo. Ciò consentirebbe di utilizzarlo per il lancio di satelliti. SpaceX afferma che l'enorme capacità di carico offre possibilità per nuovi tipi di missioni scientifiche robotiche, inclusi telescopi più grandi dell'osservatorio James Webb, il prossimo successore di Hubble. Il sistema potrebbe anche essere utilizzato per viaggi ad alta velocità tra diverse destinazioni sulla Terra. Musk dice che l'astronave potrebbe eventualmente trasportare persone verso destinazioni nel "più grande Sistema Solare", compresi i giganti del gas come Giove. Ma questo rimane un obiettivo a lungo termine.

Come atterra lo stadio superiore?

Per riportare altri veicoli spaziali sulla Terra, gli ingegneri si sono affidati ai paracadute o hanno progettato il veicolo in modo che possa atterrare su una pista. Ma lo stadio superiore dell'astronave hanno un approccio diverso. Quando è pronta per l'atterraggio, la nave rientra inizialmente nell'atmosfera con un angolo di 60 gradi e poi "cade a pancia in giù" a terra in posizione orizzontale. Questa modalità di ritorno si basa interamente sull'atmosfera per rallentare la discesa del veicolo. Lo svantaggio è che, in questa configurazione, Starship è intrinsecamente instabile.

rientro

Copyright dell'immagine:SPACEX    L'astronave "fluttua" sulla Terra prima di accendere i motori per portarla in posizione verticale

Il veicolo utilizza quindi quattro flap di atterraggio in acciaio, posizionati vicino alla parte anteriore e posteriore del veicolo, per controllarne la discesa. È molto simile a un paracadutista che usa le braccia e le gambe per controllare una caduta libera. "È abbastanza diverso da qualsiasi altra cosa ... stiamo facendo una caduta controllata", ha detto Elon Musk durante un aggiornamento di Starship nel 2019. "Stiamo cercando di creare resistenza piuttosto che portanza: è davvero l'opposto di un aereo." Quando l'astronave si avvicina al suolo, dovrebbe essere abbastanza lenta da eseguire una accensione del motore che fa girare il veicolo in posizione verticale. Quindi utilizza i Raptors come retro-razzi per guidare il veicolo verso un atterraggio sicuro. Musk afferma che questo approccio generale potrebbe essere utilizzato per far cadere l'astronave in sicurezza su qualsiasi superficie planetaria del Sistema Solare, compreso Marte.

Quando volerà?

Negli ultimi anni, SpaceX ha testato vari prototipi dello stadio superiore dell'astronave nella sua struttura di Boca Chica in Texas.L'azienda iniziò con un "razzo prova" alto 39 metri chiamato Starhopper, che aveva una leggera somiglianza con una torre dell'acqua. Da quando ha portato questo veicolo a 150 m dal suolo, SpaceX ha sviluppato prototipi di astronave sempre più complessi. Nel dicembre 2020, SpaceX ha lanciato un altro razzo test chiamato SN8 (Starship numero 8), il primo a presentare un nasello e alette. Dopo aver raggiunto un'altitudine di 12,5 km, la pancia SN8 è ricaduta sulla Terra, fornendo a SpaceX preziosi dati ingegneristici sulla parte finale del ritorno dell'astronave dallo spazio.

starhopper

Copyright dell'immagine:GETTY IMAGES       Starhopper fu un primo prototipo costruito da SpaceX

Era stato quasi un volo da manuale, ma il veicolo si è avvicinato alla piattaforma di atterraggio un po' troppo velocemente e con forza, facendolo accartocciare ed esplodere. SpaceX ha lanciato il suo successore, SN9, nel gennaio 2021. Ha volato a 10 km (6 miglia) di altezza, ma, ancora una volta, non è riuscito a compiere l'atterraggio.

Nell'ottobre 2020, Elon Musk ha detto che SpaceX mirava a lanciare l'astronave con un volo senza equipaggio su Marte nel 2024. Alcuni osservatori notano che le scadenze di Musk a volte sono ottimistiche. Ma lui si è costruito una solida reputazione per aver alla fine raggiunto i suoi obiettivi, non importa quanto ambiziosi.

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