Starship, pochi giorni al 'volo'

 Stavolta sembra proprio che ci siamo, la SpaceX ha rilasciato martedì 11 aprile 2023 un comunicato che questa settimana non avrebbe eseguito una prova finale del conto alla rovescia (WDR il termine tecnico per Wet Dress Rehseal) per il nuovo gigantesco veicolo di lancio di Starship e potrebbe lanciare il razzo - alto quasi 40 piani sulla sua piattaforma di lancio in Texas – nel volo di prova intorno al mondo, o OFT (Orbital Flight Test) già all'inizio della prossima settimana.

 Il lancio è previsto a partire da lunedì 17 aprile, ma il programma dipenderà da diversi fattori, come il completamento dei test finali sul razzo e le condizioni meteorologiche. Nella giornata di sabato 15 aprile è arrivata anche la tanto attesa approvazione della licenza di lancio commerciale da parte della Federal Aviation Administration (FAA).

Il razzo, alto 120 metri, sarà il veicolo di lancio più grande e potente che abbia mai volato quando decollerà dallo spazioporto privato Starbase di SpaceX sulla costa del Golfo del Texas, superando le dimensioni e la spinta del motore del razzo lunare Saturn 5 della NASA e lo sfortunato lanciatore N1 dell'Unione Sovietica più di 50 anni fa. Supererà anche lo Space Launch System (SLS) della NASA, che ha eseguito il volo di prova Artemis 1 intorno alla luna nella sua missione a novembre.

 Trentatré motori Raptor alimentati a metano, che bruciano metano refrigerato e ossigeno liquido, spingeranno il razzo fuori dalla sua piattaforma di lancio con oltre 7.400 tonnellate di spinta a piena potenza. Se il razzo funzionerà come previsto, l'astronave girerà nello spazio per più di un'ora, sfrecciando intorno al globo a quasi 8 km al secondo prima di rientrare nell'atmosfera sopra l'Oceano Pacifico e precipitare a nord delle Hawaii. Ma il primo volo di qualsiasi razzo corre un rischio di malfunzionamento superiore al normale. Lo scopo del test di volo integrato di Starship è quello di raccogliere dati sulle prestazioni del razzo, dei suoi motori, computer e sistemi di terra, aiutando gli ingegneri a iterare i progetti per i test futuri e, infine, le missioni operative per schierare i satelliti in orbita e trasportare il carico nello spazio profondo.

 SpaceX ha lanciato prototipi del veicolo Starship - che si trova in cima al booster Super Heavy sul razzo completamente impilato - in cinque voli di prova ad alta quota svoltisi fra il 2020 e il 2021. Durante il volo di prova finale, nel maggio 2021, il veicolo Starship venne lanciato a un'altitudine di circa 10 chilometri e poi dimostrò con successo la sua manovra di atterraggio, che comporta un capovolgimento dall'orientamento orizzontale a quello verticale utilizzando un riavvio dei suoi motori Raptor prima di stabilirsi sulla sua piattaforma di atterraggio intatta nel complesso missilistico del Texas meridionale.

 Con i voli di prova in scala ridotta alle spalle, gli ingegneri di SpaceX hanno rivolto la loro attenzione alla costruzione di una nuova piattaforma di lancio in Texas per il booster Super Heavy e il veicolo Starship completamente impilati. Gran parte del lavoro dell'ultimo anno si è concentrato sui test a terra dello stadio Super Heavy, a sua volta alto quanto il razzo Falcon 9, cavallo di battaglia di SpaceX, e del veicolo Starship assegnato al primo lancio che mira a raggiungere lo spazio. Il Super Heavy per il test di volo integrato OFT è noto come Booster 7 (B7) nell'inventario dei razzi di SpaceX. L'astronave invece, con mattonelle di protezione termica resistenti al calore per proteggerla dall'attrito del rientro atmosferico, è nota come Ship 24 (S24).

 Dopo una lunga serie di test a terra di crescente complessità, tutti seguiti e documentati dall'amico Marco Di Lorenzo, l'8 settembre scorso SpaceX ha testato tutti e sei i motori del veicolo Ship 24 presso il complesso di lancio dell'azienda. Il 23 gennaio SpaceX ha poi riempito l'intero razzo, con Ship 24 sopra Booster 7 - con un pieno carico di propellenti a metano e ossigeno liquido per la prima volta.

Nella foto Starship S24/B7 completa sulla Orbital Launch Mount in attesa dell'Orbital Flight Test. Credito: SpaceX

 Le squadre di tecnici hanno poi rimosso S24 dalla cima di B7 prima di un test di accensione di 31 motori Raptor sul booster eseguito il 9 febbraio. Due dei 33 motori non si sono accesi e il test ha limitato i motori al loro livello di potenza del 50%. “Oltre ai test dello stadio superiore di Starship, il team ha condotto numerosi test del razzo Super Heavy, che includono accensioni statiche sempre più complesse che hanno portato a un test di 31 motori Raptor di durata completa: il maggior numero di accensioni simultanee di motori a razzo nella storia," aveva riportato SpaceX.

 SpaceX ha poi riportato S24 e B7 negli edifici di assemblaggio dell'azienda per i controlli finali all'interno di uno dei molteplici hangar che si sono alzati dalle aride piane del sud del Texas, a circa 3 chilometri nell'entroterra dalla rampa di lancio. Nel frattempo, le squadre sul sito di lancio hanno rinforzato l'armatura in acciaio inossidabile del supporto di lancio (la OLM – Orbital Launch Mount) per proteggerla dall'esplosione di calore dei motori Raptor del booster Super Heavy al momento dell'accensione simultanea. All'inizio di questo mese, i veicoli sono tornati al sito di lancio e sono stati accatastati insieme sul supporto di lancio il 5 aprile. La S24 è poi stata rimossa dal B7 ancora una volta il 12 aprile per consentire ai tecnici di completare l'armamento del sistema di terminazione del volo, ila carica esplosiva che verrebbe attivata se il razzo deviasse dalla rotta in volo e minacciasse le persone. Nella notte di sabato (il pomeriggio in Texas) la S24 è stata di nuovo issata sopra B7 per completare le fasi preparatorie al lancio. 

 Elon Musk, fondatore e CEO di SpaceX, ha affermato che il volo di prova completamente integrato del veicolo di lancio di Starship "tende verso la fine della terza settimana di aprile". Gli avvisi emessi ai marinai e pubblicati sull'avviso del piano operativo della FAA indicano che la finestra di lancio giornaliera presso la struttura di SpaceX nel sud del Texas, nota come Starbase, si apre alle 7:00 CDT (le 12:00 UTC). Il sito di lancio si trova a est di Brownsville, in Texas, pochi chilometri a nord del confine tra Stati Uniti e Messico in un luogo chiamato Boca Chica Beach. SpaceX ha affermato che il programma di lancio dipende dall'approvazione normativa da parte della FAA, che autorizza le operazioni di lancio commerciale e di rientro per le società statunitensi. 

 "I team sono concentrati sulla prontezza al lancio in vista del primo test di volo integrato di Starship la prossima settimana, in attesa dell'approvazione normativa," ha twittato SpaceX martedì. La FAA ha affermato che l'apparizione della data di lancio dell'astronave sul sito Web delle operazioni dell'agenzia "non dovrebbe essere interpretata come un indicatore del fatto che è stata presa o è imminente la decisione di rilasciare una licenza. "L'agenzia prenderà una decisione solo dopo che SpaceX soddisferà tutti i requisiti di sicurezza e altri requisiti normativi," ha detto un portavoce della FAA.

 La FAA aveva annunciato lo scorso anno la richiesta a SpaceX di intraprendere più di 75 azioni per ridurre gli effetti ambientali del volo del suo razzo Starship dal sud del Texas. Ma non tutte le misure di mitigazione sono necessarie prima che la FAA rilasci una licenza di lancio commerciale a SpaceX per il primo volo di prova orbitale di Starship.

 Intanto SpaceX ha rilasciato martedì nuovi dettagli sull'imminente volo di prova sul sito Web dell'azienda. "Questo sarà il primo test di volo di una Starship completamente integrata e di un razzo Super Heavy, un sistema di trasporto completamente riutilizzabile progettato per trasportare sia l'equipaggio che il carico verso l'orbita terrestre, aiutare l'umanità a tornare sulla Luna e viaggiare su Marte e oltre," ed inoltre ha aggiunto. "Con un test come questo, il successo è misurato da quanto possiamo imparare, il che informerà e migliorerà la probabilità di successo in futuro man mano che SpaceX avanza rapidamente nello sviluppo di Starship".

 Dopo aver liberato la sua torre di lancio, alta quasi 150 metri, Super Heavy e Starship vireranno su una traiettoria a est da Starbase sul Golfo del Messico. Il razzo supererà la velocità del suono e la massima pressione aerodinamica (MaxQ) in meno di un minuto, quando Starship sopporterà i carichi strutturali più duri della sua ascesa nello spazio. SpaceX ha affermato che il completamento di ogni traguardo non è necessario per ottenere un volo di prova di successo. "Ma ogni pietra miliare completata costituirà sicuramente un test entusiasmante," ha affermato la società.

 I 33 motori del booster Super Heavy si spegneranno dopo quasi tre minuti dall'inizio del volo, consentendo allo stadio del booster di staccarsi dallo stadio superiore dell'astronave. Quindi i motori Raptor sul veicolo Starship si accenderanno, funzionando per la prima volta nel vuoto senz'aria dello spazio per iniziare una combustione pianificata di sei minuti e mezzo per accelerare fino a una velocità vicina a quella orbitale.

Nell'infografica le varie fasi dell'Orbital Flight Test. Credito: SpaceX

 L'orbita dell'astronave dovrebbe essere ellittica, o di forma allungata, con un punto alto, o apogeo, nello spazio e un punto basso, o perigeo, a un'altitudine all'interno dell'atmosfera terrestre. Questo per far si che, anche senza nessun intervento, la S24 rientri nell'atmosfera in una zona che non metta a rischio le popolazioni. Dopo essersi separato dal veicolo dell'astronave, a poco meno di tre minuti dall'inizio del volo, il booster Super Heavy riaccenderà alcuni dei suoi 33 motori per annullare la sua velocità ed eseguire un ritorno verso la costa, il cossiddetto "boost-back". Cadendo verso il Golfo del Messico, il razzo sarà programmato per riaccendere un sottoinsieme dei suoi motori appena prima di raggiungere il mare per rallentare fino ad un ammaraggio controllato.

 Intanto il veicolo Starship volerà per inerzia attorno al mondo, sorvolando lo Stretto della Florida, l'Oceano Atlantico, l'Africa, l'Oceano Indiano, l'Indonesia e il Pacifico prima di un rovente rientro nell'atmosfera a nord delle Hawaii. SpaceX spera di raccogliere dati durante il rientro della nave spaziale, ma il profilo della missione pubblicato dalla compagnia martedì non indica che il veicolo accenderà i motori per rallentare prima dell'impatto nel Pacifico. Entrambi gli stadi del veicolo di lancio di Starship sono progettati per essere completamente riutilizzabili, un passo avanti rispetto ai razzi Falcon 9 e Falcon Heavy parzialmente riutilizzabili di SpaceX, che richiedono nuovi stadi superiori su ogni volo.

 Il concetto di SpaceX per recuperare il booster Super Heavy prevede di catturarlo con bracci articolati a "bacchette" sulla torre di lancio alta 146 metri. L'astronave utilizzerà anche i suoi motori per tornare attraverso l'atmosfera e atterrare sulla Terra, o raggiungere le superfici di altri corpi planetari come la Luna o Marte. Il primo volo di prova orbitale di Starship, tuttavia, non includerà alcun tentativo di recupero e riutilizzo. "La navicella spaziale Starship e il razzo Super Heavy di SpaceX - collettivamente indicati come Starship - rappresentano un sistema di trasporto completamente riutilizzabile progettato per trasportare sia l'equipaggio che il carico verso l'orbita terrestre, la Luna, Marte e oltre," afferma SpaceX sul suo sito web. "Starship sarà il veicolo di lancio più potente al mondo mai sviluppato, con la capacità di trasportare, in modalità riutilizzabile, fino a 150 tonnellate metriche in orbita terrestre e fino a 250 tonnellate metriche se a perdere".

 SpaceX vuole utilizzare il veicolo Starship per lanciare i satelliti Internet Starlink dell'azienda, facendo volare versioni più pesanti e di nuova generazione delle stazioni di trasmissione a banda larga rispetto ai veicoli spaziali lanciati finora dal più piccolo razzo Falcon 9. Un'animazione rilasciata da SpaceX ha mostrato il concetto dell'azienda per il dispiegamento di satelliti Starlink da un veicolo Starship in orbita, utilizzando un meccanismo che funziona come un gigantesco distributore.

 SpaceX ha anche vinto un contratto da 2,9 miliardi di dollari con la NASA per sviluppare l'astronave in un lander per umani per le missioni lunari Artemis dell'agenzia. Un derivato lunare della Starship, assistito da navi cisterna per il rifornimento di Starship, sarà utilizzato per un allunaggio con astronauti, un evento che secondo la NASA potrebbe accadere non prima del 2025. SpaceX ha anche un accordo con il miliardario giapponese Yusaku Maezawa per inviare un gruppo di cittadini intorno alla Luna su un volo Starship. I voli della Starship oltre l'orbita terrestre bassa richiederanno la capacità di rifornimento in orbita ancora non testata che SpaceX sta sviluppando per il razzo di nuova generazione.

 Musk ha affermato che SpaceX intende utilizzare la struttura Starbase in Texas come sito di test per il programma Starship. La società sta costruendo una seconda rampa di lancio di Starship presso il Kennedy Space Center della NASA in Florida, con l'intenzione di costruire più siti di lancio in futuro, fino a raggiungere la capacità di lanciare più voli di Starship al giorno. Con un rapido riutilizzo, SpaceX mira a ridurre i costi e offrire ai clienti un accesso allo spazio senza precedenti. Inoltre, se questa versione di Starship avrà successo non è escluso che SpaceX possa pensare di realizzare delle versioni ancora più grandi e potenti, come illustrato chiaramente da Marco Di Lorenzo nel suo articolo 'Starship Evolution' di alcuni giorni fa.

 Un passo importante per trasformare questo futuro in realtà potrebbe avvenire la prossima settimana nella Rio Grande Valley del Texas proprio con il volo OFT. "Il successo è tutt'altro che certo, ma l'entusiasmo è garantito," ha twittato Musk all'inizio di quest'anno.