Evoluzione della Starship e Collaborazione con la NASA
Nell’ultimo episodio della nostra serie, abbiamo esplorato l’evoluzione del concetto di Starship e la decisione della NASA di collaborare con SpaceX per il Sistema di Atterraggio Umano (HLS) nell’ambito del Programma Artemis. Abbiamo anche discusso alcuni problemi tecnici emersi durante i test di volo orbitale, come malfunzionamenti dei motori e limitazioni nella capacità di carico. Oggi, ci concentreremo su questioni critiche, in particolare sulle incertezze riguardanti il rifornimento orbitale, che hanno sollevato preoccupazioni da parte della NASA sulla fattibilità della navetta spaziale. Inoltre, esamineremo le problematiche legate all’architettura della missione proposta da SpaceX per Marte. Con così tanto in gioco per lo sviluppo di questo sistema di lancio super pesante, le difficoltà riscontrate non rappresentano semplicemente ostacoli, ma potrebbero aumentare significativamente il rischio di fallimento.
Il Volo di Test Orbitale e le Sfide del Rifornimento Orbitale
Il nono volo di test orbitale è programmato per il 27 maggio 2025, e l’attenzione è rivolta alla struttura di lancio Starbase di SpaceX a Boca Chica, in Texas. Un aspetto che potrebbe complicare ulteriormente le operazioni di SpaceX e della NASA è il rifornimento orbitale, essenziale per portare a termine missioni verso la Luna e Marte. La Starship, con una massa a secco di 606.000 libbre (circa 275 tonnellate metriche), richiederà un rifornimento in orbita per effettuare un’iniezione translunare o una manovra di iniezione verso Marte. Secondo SpaceX, il piano prevede il lancio di serbatoi Starship in orbita, dove si accoppieranno e trasferiranno carburante a un Deposito di Propellente. Una volta lanciata, la Starship HLS si incontrerà con il deposito per rifornirsi durante il viaggio verso la Luna.
Stime di Rifornimento e Discrepanze con la NASA
Le stime attuali suggeriscono che sedici voli di rifornimento siano estremamente improbabili. La Starship ha un carico utile in orbita di circa 150 tonnellate, il che implica che sarebbero necessari fino a otto voli per riempire i serbatoi da 1.200 tonnellate della Starship lunare. Tuttavia, senza alette e scudo termico, la Starship risulta molto più leggera. Le gambe di atterraggio lunari non aggiungono un peso significativo, considerando che la gravità sulla Luna è solo un sesto di quella terrestre. Pertanto, potrebbe essere sufficiente rifornirla solo a metà, richiedendo così solo quattro voli di rifornimento. Basandosi sulle dichiarazioni precedenti di Elon Musk, si stima che sarebbero necessari al massimo otto serbatoi per rifornire completamente una Starship.
Problemi di Boiloff e Rifornimento in Orbita
Queste stime, però, sono in netto contrasto con quelle fornite dall’Ufficio di Responsabilità Governativa (GAO) e dalla NASA, che indicano un numero di viaggi di rifornimento compreso tra sedici e diciannove. Una parte significativa di questa discrepanza è legata al fenomeno del “boiloff”, un problema ricorrente con i propellenti criogenici, che si riferisce alla loro sublimazione a causa di lievi variazioni di temperatura. Questo non solo implica un aumento del numero di lanci di serbatoi, ma richiede anche che SpaceX lanci i serbatoi in rapida successione per minimizzare il boiloff. Anche se l’azienda prevede di aprire un secondo sito di lancio per la Starship presso il Complesso di Lancio 39A al Kennedy Space Center in Florida, realizzare diciannove lanci in un breve lasso di tempo si prospetta come una sfida ardua.
Complessità del Trasferimento di Carburante nello Spazio
In aggiunta, il trasferimento di carburanti criogenici rappresenta un compito complesso anche sulla Terra. Come ha sottolineato Alex Longo, studente di dottorato e scienziato planetario, la situazione diventa ancor più complicata nello spazio. Il docking, ovvero l’accoppiamento dei veicoli, è solo il primo passo. Secondo i piani attuali di SpaceX, i serbatoi Starship e i depositi di propellente si accoppieranno affiancati. Ogni veicolo misura circa 50 metri, il che rende l’unione e il collegamento sicuro delle linee di trasferimento del propellente un’operazione complessa, ben più difficile rispetto a manovre simili, come il docking con la Stazione Spaziale Internazionale. Successivamente, è necessario trasferire ossigeno liquido e metano liquido da un veicolo all’altro. Durante questo processo, i propellenti devono essere mantenuti a temperature inferiori ai loro punti di ebollizione; altrimenti, inizieranno a trasformarsi in gas, aumentando la pressione all’interno delle linee di propellente e il rischio di rottura. Durante l’intera operazione, le linee di trasferimento devono essere impermeabili alle perdite.
Probabilità di Successo e Rifornimento Orbitale
Durante il terzo volo integrato della Starship, SpaceX ha dimostrato un trasferimento di propellente intraveicolare in orbita, il che significa che il carburante è stato trasferito all’interno della navetta spaziale. Sebbene sia previsto un dimostratore di trasferimento di propellente interveicolare per il 2025, al momento non ci sono certezze. Considerando i fallimenti delle Starship durante i voli IFT-7 e ITF-8 e le preoccupazioni ambientali emerse, è lecito dubitare che SpaceX possa condurre 25 lanci quest’anno, come affermato in precedenza da Musk. Come ha dichiarato lo stesso Musk durante il 67° Congresso Astronautico Internazionale nel 2016, “Senza rifornimento in orbita, avresti un impatto di mezzo ordine di grandezza, grosso modo, sul costo.” L’obiettivo finale di SpaceX con la Starship è abilitare missioni regolari verso Marte, rendendo l’umanità una civiltà multi-planetaria.
Analisi della Fattibilità dell’Architettura della Missione
Tuttavia, come per il rifornimento orbitale, l’architettura della missione proposta da Musk potrebbe rivelarsi eccessivamente ottimistica. In un recente studio, un team di ricercatori del Centro Aerospaziale Tedesco (DLR), dell’Università di Brema e della Cattedra di Sistemi Spaziali dell’Università Tecnica di Dresda ha valutato la fattibilità dei piani di SpaceX. La loro analisi ha esaminato informazioni concettuali pubblicate sul sito ufficiale dell’azienda, presentazioni a conferenze e il manuale utente della Starship. Rogrido Schmitt, un dottorando del Centro per i Sistemi Integrati in Aerospazio presso la Purdue University, ha presentato questo articolo a settembre 2024, evidenziando che il reale budget di massa per l’architettura della missione proposta da SpaceX non si allinea con le stime ufficiali dell’azienda.
Conclusioni e Prospettive Future per SpaceX
Attualmente, tutto ciò suggerisce che SpaceX potrebbe non essere in grado di adempiere ai propri obblighi nell’ambito del Programma Artemis nei tempi previsti. Inoltre, come Musk ha condiviso in diverse occasioni, la Starship è fondamentale per il futuro di SpaceX. Questo include il dispiegamento di future costellazioni Starlink, il trasporto di equipaggi e carichi commerciali sulla superficie lunare e l’invio di passeggeri su Marte per creare la prima città autosufficiente al di là della Terra. Con il futuro di SpaceX che dipende da questo sistema di lancio, ulteriori ritardi o difficoltà potrebbero rappresentare una seria minaccia per l’azienda che Musk ha fondato nel 2002 con il sogno di realizzare missioni verso Marte. In alcuni aspetti, potrebbe trattarsi di un semplice caso in cui Musk ha preso più di quanto possa gestire, mentre la sua azienda raggiunge i limiti di ciò che può offrire. Qualunque sia la situazione, i risultati saranno certamente affascinanti!
