Devo ancora riprendermi dalla sorpresa. Circolavano alcune indiscrezioni fra gli addetti ai lavori, ma ora è ufficiale: la NASA ha scelto la Starship di SpaceX come veicolo per il prossimo allunaggio umano. Il PDF della NASA con i dettagli tecnici della selezione è qui.
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Chiarisco subito un concetto importante: la Starship non sarà il veicolo usato dagli astronauti per andare dalla Terra alla Luna. Sarà solo (si fa per dire) il veicolo che porterà i prossimi esseri umani sulla superficie lunare. Il viaggio dalla Terra fino all’orbita lunare verrà effettuato con una capsula Orion, trasportata da un vettore SLS. Da questa capsula, due dei quattro astronauti si trasferiranno alla Starship, che sarà preposizionata in orbita lunare, e useranno la Starship per scendere fino alla superficie lunare, vicino al polo sud selenico, e ripartirne una settimana più tardi.
La Starship sarà insomma una sorta di scialuppa, con la particolarità che la scialuppa sarà enormemente più grande della nave che fa il grosso del viaggio. Ma è comunque un successo sensazionale per SpaceX, che ha battuto i concorrenti Dynetics e Blue Origin contro i quali era in gara, come avevo descritto ad aprile 2020.
Starship a confronto con i veicoli concorrenti (sì, sono in scala). Credit: John MacNeill.
La NASA darà 2,9 miliardi di dollari a SpaceX per sviluppare la Starship in versione lunare (denominata HLS o Human Landing System) e per fornire due voli: il primo sarà senza equipaggio e il secondo avrà a bordo degli astronauti.
Le date di questi voli non sono ancora state precisate, ma un allunaggio con equipaggio entro il 2024 è ormai impensabile con il budget assegnato alla NASA dal Congresso statunitense (850 milioni contro i 3,3 miliardi necessari per rispettare la scadenza).
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Se avete familiarità con Starship, vi starete probabilmente chiedendo come mai la NASA ha scelto di far fare il viaggio agli astronauti su un veicolo separato: perché non usare direttamente la Starship, che tanto deve partire comunque dalla Terra?
La ragione è al tempo stesso politica e tecnica: politica perché se SpaceX riesce a far volare Starship fino alla Luna, allora il costosissimo vettore gigante SLS che la NASA sta sviluppando da anni per fare la stessa cosa non è più necessario e quindi si perdono tutti i posti di lavoro (e i conseguenti voti e finanziamenti) sparsi nei vari stati impegnati nella costruzione e nel collaudo di SLS, per cui politicamente è inaccettabile rinunciare all’SLS (che è anche protetto da leggi apposite). Tecnica perché la NASA ritiene (giustamente) che il punto debole della Starship sia la sua necessità di fare rifornimento in orbita, cosa di cui SLS non ha bisogno.
La Starship, infatti, viene portata in orbita terrestre da un vettore gigante Super Heavy, ma per raggiungere la Luna ha bisogno di essere rifornita mentre è in orbita intorno alla Terra da una seconda Starship attrezzata come astronave-cisterna, che ha bisogno a sua volta di un altro vettore Super Heavy. Sincronizzare due lanci di due vettori giganti è già un rischio; travasare grandi quantità di propellente mentre il veicolo è nello spazio è una cosa complicatissima e mai tentata prima.
Lanciando l’equipaggio separatamente si ha il vantaggio che la Starship può essere lanciata e anche rifornita prima che gli astronauti lascino la Terra. Se qualcosa va storto nella complessa coreografia di SpaceX, non ci sono rischi per l’incolumità dell’equipaggio.
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Va detto che Starship e Super Heavy, come del resto SLS, devono ancora volare e dimostrare di essere affidabili. Ma la scelta di Starship come veicolo di discesa e risalita dalla Luna comporta un salto di prestazioni enorme rispetto alle alternative: Starship può portare sulla Luna decine di tonnellate di cargo con una singola missione (contro gli 850 kg di Blue Origin, per esempio). Questo rende pensabile costruire una base permanente.
Dal documento tecnico della NASA emergono parecchi particolari interessanti sulla Starship lunare:
- dovrebbe avere la capacità di piazzarsi autonomamente in orbita lunare e restarvi per 100 giorni prima dell’arrivo dell’equipaggio (quiescent lunar orbit operations capability): questo offre ampi margini in caso di problemi e rinvii nel lancio degli astronauti dalla Terra.
- Le sue dimensioni consentono di portare sulla Luna carichi pesanti e ingombranti impensabili con i veicoli concorrenti.
- Un suo aspetto critico è che i suoi finestrini e il suo portello di uscita ed entrata saranno a oltre 30 metri dal suolo, mentre i concorrenti li piazzavano a pochi metri.
- Avrà propellente in eccesso che le consentirà di raggiungere l’orbita lunare più rapidamente in caso di ritorno anticipato in emergenza, ed è in grado di operare anche con uno o più motori fuori uso.
- Avrà due airlock (camere stagne per entrare e uscire).
- Potrà ospitare quattro astronauti per soggiorni prolungati senza aver bisogno di risorse esterne.
- È un approccio monolitico e più semplice rispetto alla proposta di Blue Origin, che prevedeva addirittura tre stadi (discesa, salita e trasferimento); quella di Dynetics era anch’essa a stadio singolo, ma molto più piccolo.
- La NASA è ben consapevole di aver scommesso su una Starship i cui prototipi attualmente si schiantano all’atterraggio, ma ha capito che SpaceX sta risolvendo questi problemi nella fase iniziale dello sviluppo invece di doverli affrontare più avanti, con costi maggiori, come dovrebbero fare i concorrenti, che non hanno ancora fatto neanche un volo di test.
- L’ente spaziale statunitense sembra aver scelto SpaceX anche perché la sua proposta era l’unica che rientrasse nel budget assegnato dal Congresso.
La Starship è alta 50 metri, ha un diametro di 9 metri e un peso a vuoto stimato di circa 120 tonnellate (1320 se carica di propellente): un colosso rispetto al Modulo Lunare degli anni Sessanta, che era alto sette metri e pesava a vuoto circa sette tonnellate. La versione lunare della Starship ha inoltre parecchie differenze rispetto alla versione “standard”:
- Non avrà uno scudo termico.
- Sarà priva di ali per la planata atmosferica, dato che opererà esclusivamente nel vuoto dello spazio.
- Avrà dei motori supplementari a metà altezza, usati per la fase finale di allunaggio e per la ripartenza dalla Luna. Questa soluzione consente di ridurre il rischio che i loro getti scaglino polvere e rocce della superficie in direzioni pericolose per il veicolo e per eventuali strutture umane adiacenti.
- Avrà un ascensore esterno per calare gli astronauti e l’equipaggiamento fino alla superficie.
- Sarà dotata di un anello di pannelli fotovoltaici per generare energia elettrica sulla Luna.
Certo che per SpaceX è una bella soddisfazione. Una startup senza alcuna tradizione aerospaziale bagna il naso alle aziende tradizionali del settore due volte. Non solo per questo contratto lunare con la NASA, ma anche perché SpaceX è già adesso il fornitore commerciale attuale dei voli non russi verso la Stazione Spaziale Internazionale, mentre la rivale Starliner di Boeing è ancora in attesa di dimostrare la propria affidabilità.
Fonti aggiuntive: IEEE Spectrum, Technology Review, Ars Technica.
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