Alle 15:33:08 UTC, le 08:33 in Texas, del 20 aprile 2023 il razzo più potente della storia è stato lanciato al suo secondo tentativo, il primo grande passo per rendere la vita multi-planetaria. Il decollo di Starship da Starbase, Texas, è arrivato dopo un tranquillo conto alla rovescia, con solo una sospensione a T-40 secondi prima di far ruggire i 33 motori Raptor 2 sul supporto di lancio.
Si è trattato della prima volta che tutti i motori sono stati accesi quasi alla massima potenza e, già nel video della diretta, e da più recenti immagini riprese dagli appassionati che si trovano nei pressi di Starbase, i danni alla torre di lancio ed alla OLM (la Orbital Launch Mount dove è poggiata Starship per la partenza) sono stati evidenti e pesanti. In alcune immagini, sotto la OLM, si vede un grosso cratere che è stato scavato fino a sotto le sue fondamenta.
Il veicolo è decollato già con tre motori Raptor 2 spenti, probabilmente danneggiati al momento dell'accensione, e ne ha persi altri tre durante la prima fase di salita, quando ha raggiunto la quota massima di 39 km di altezza, prima di iniziare a ruotare fuori controllo e poi essere distrutto dal Flight Termination System (FTS – il sistema di autodistruzione) a T+4 minuti e finire in una fiammata gigantesca a circa 30 km di quota. La separazione fra il Super Heavy e la Staship non è avvenuto ma non è dato sapere al momento se sia stata una decisione presa dal controllo missione o un altro guasto del sistema.
Ora ripulire il sito di lancio ed aver ottenuto i dati del primo stadio fornirà informazioni vitali agli ingegneri della SpaceX per il prossimo volo, si pensa con Booster 9 e Ship 26.
Nella foto la prima parte del volo di Starship S24/B7. Credito: SpaceX
Il tentativo di lancio è iniziato con le classiche familiari operazioni viste durante i test precedenti, a partire dalla chiusura della strada che porta sulla spiaggia di Boca Chica. Nei dintorni del sito di lancio, a distanza di sicurezza, erano migliaia gli appassionati radunati per assistere allo storico test. Anche la diretta di SpaceX in streaming ha raccolto oltre un milione e mezzo di visualizzazioni.
Una volta che SpaceX era pronta, le forze di polizia locali hanno iniziato a controllare la spiaggia di Boca Chica e l'area circostante per assicurarsi che non fosse presente personale non autorizzato nell'area durante il tentativo di lancio. Dopo che questo è stato completato, gli sceriffi hanno bloccato la strada in un punto predeterminato lungo l'autostrada 4 per assicurarsi che nessuno potesse transitare.
I dipendenti di SpaceX hanno completato il lavoro finale e le verifiche prima del volo. Al termine delle operazioni, tutti i lavoratori hanno lasciato il sito di lancio e hanno percorso l'autostrada 4 fino all'altro lato del posto di blocco messo in atto dalle forze di polizia locale.
Dopo che il pad è stato sgombrato, SpaceX ha messo in funzione la 'tank farm' che prepara i propellenti prima del carico sui veicoli di lancio. I grandi serbatoi dell'ossigeno liquido (LOX) e del metano liquido (CH4) della struttura che si trova vicino alla rampa sono stati avvolti dalle nubi di condensa e dagli sfiati quando i propellenti hanno iniziato a raffreddarsi. Questo viene fatto per consentire ai vari tubi, pompe, valvole, ecc. di raffreddarsi lentamente a una temperatura più vicina a quella di entrambi i propellenti criogenici per evitare qualsiasi shock termico che si possa verificare nei sistemi. Durante questo periodo, anche l'OLM e la torre di lancio (OLIT)hanno iniziato a sfiatare mentre le linee del propellente che corrono verso il booster e gli ombelicali a disconnessione rapida (QD) della nave si raffreddavano.
Al T-2:00:00 il direttore di lancio ha dato il go/no-go per il caricamento del propellente su entrambi i veicoli.
Nella foto un'altra immagine del volo di Starship S24/B7. Credito: SpaceX
Il caricamento del propellente è iniziato alle T-1:39:00, con ossigeno liquido e metano liquido che fluivano nel Booster 7. Una volta iniziato il caricamento, la brina ha iniziato a formarsi e ha continuato a salire su entrambi i serbatoi man mano che la quantità di liquido criogenico all'interno dei serbatoi aumentava.
Il caricamento di Ship 24 è iniziato al T-1:22:00 con il metano liquido che scorreva nel serbatoio del carburante della nave, seguito dal caricamento dell'ossigeno liquido poco dopo a T-1:17:00. Entrambi questi eventi sembrano simili a quello che si vede sul booster poiché il gelo si forma anche all'esterno della nave. Durante il primo tentativo di lancio, tutto andava secondo i piani fino a quando non è entrata in gioco una valvola bloccata, con il risultato che SpaceX ha colto l'occasione per condurre una prova generale (WDR) mentre annullava il tentativo di lancio.
Per il secondo tentativo, il raffreddamento dei motori Raptor 2 sul Booster 7 si è verificato a T-16 minuti e 40 secondi, con tutti i motori che hanno fatto scorrere una piccola quantità di propellente attraverso di essi per raffreddarli lentamente fino alla temperatura di esercizio. Questo viene fatto, proprio come con il sistema dei serbatoi e di caricamento del propellente, per evitare shock termici e danni ai numerosi componenti all'interno dei motori. A T-40 secondi, le interfacce fluide hanno iniziato la loro sequenza di sfiato. Ciò ha visto le linee del propellente che collegano sia il booster che i QD della nave sfogare qualsiasi propellente rimanente rimasto al loro interno per ridurre al minimo i danni durante il decollo.
La sequenza di avvio del motore Raptor è iniziata a T-8 secondi, dove tutti i 33 motori Raptor 2 sono iniziati con un avvio sfalsato prima di salire ai livelli di spinta di volo. Durante questo volo di prova, non era previsto che i motori funzionassero al 100% della spinta, ma funzionassero invece a una spinta leggermente inferiore, circa il 90%. A questo livello di spinta, Booster 7 è diventato ufficialmente il razzo più potente mai lanciato, producendo circa 67.000 kN (6.800 tonnellate) di spinta. Il record precedente era detenuto dal razzo N1 dell'Unione Sovietica, che aveva una spinta al decollo di 45.400 kN (4.626 tonnellate).
Quindi, i 20 morsetti di fissaggio che tenevano ancorato i l Booster 7 all'OLM sono stati rilasciati e il veicolo si è iniziato a sollevare dalla piazzola a T0.
Nell'immagine tratta dal webcast l'esplosione di Starship S24/B7. Credito: SpaceX
Proprio mentre si verifica il decollo, il braccio della nave QD incaricato di rifornire la S24 con il propellente si è scollegato ed ha iniziato immediatamente ad allontanarsi dal veicolo per evitare di essere colpito dal razzo, oltre a proteggere il braccio stesso dallo scarico infuocato del booster. Nel giro di pochi secondi, che sono sembrati lunghissimi, il veicolo ha superato la torre e ha iniziato lentamente a inclinarsi verso il Golfo del Messico mentre l'intero sistema iniziava la sua virata gravitazionale, il tutto seguito dalle urla e gli applausi del personale di SpaceX riunito nella sede della società a Hawthorne, in California. Durante i momenti del decollo si è visto chiaramente una serie di detriti scagliati dal razzo tutt'attorno alla rampa e, durante i primi due minuti di volo, anche lo scarico dei motori non è sembrato dei più puliti.
Booster 7 ha iniziato a perdere gli altri Raptor 2, fino a sei in totale, durante la prima fase di salita. Tuttavia, il veicolo ha superato con successo il MaxQ, ovvero il periodo di massimo stress aerodinamico sul razzo, circa 55 secondi dopo il decollo. Questo è stato un importante test della struttura complessiva sia di S24 che di B7 integrati. Poco dopo, il veicolo ha iniziato a roteare senza controllo, prima di essere distrutto dall'FTS.
Se fosse stato un profilo di missione completo, B7 avrebbe continuato a bruciare fino a circa due minuti e 49 secondi dopo il decollo. A questo punto, tutti i 33 motori si sarebbero spenti in un evento noto come booster engine cutoff. Se tutto fosse rimasto nominale, si sarebbe verificato quando il veicolo si trovava a un'altitudine di circa 64 km e stava salendo rapidamente. La S24 si sarebbe quindi separata da B7 circa quattro secondi dopo e si sarebbe allontanata dal booster per cinque secondi prima di tentare di accendere i suoi tre motori Raptor 2 a livello del mare ed i tre ottimizzati per il vuoto, situati all'interno della gonna di coda del veicolo.
Nell'immagine, tratta dal webcast, i motori di Super Heavy B7 in volo, si notino quelli spenti (6 e non 5 come indicato nello schema sottostante). Credito: SpaceX
Se tutti e sei i motori si fossero accesi con successo, la S24 avrebbe dovuto eseguire un'accensione di circa sei minuti e 23 secondi, ipotizzando un'accensione nominale di tutti i motori. Dato che si trattava di un volo di prova molto ambizioso, SpaceX aveva scelto di non inserire la S24 in un'orbita stabile, ma tenere acceso invece i suoi motori fino a poco prima del completo inserimento orbitale. Questo avrebbe portato il veicolo spaziale su una traiettoria di rientro nell'Oceano Pacifico, appena a nord-ovest delle Hawaii, senza che fossero necessari ulteriori accensioni del motore.
Mentre la S24 avrebbe eseguito la sua accensione, il B7 avrebbe iniziato a capovolgersi subito dopo la separazione degli stadi e riaccendere i suoi 13 motori interni per eseguire la manovra di 'boostback' poco più di tre minuti dopo il decollo. Questa accensione sarebbe durata circa 55 secondi e avrebbe messo il veicolo in rotta per schiantarsi nel Golfo del Messico a circa 31 km al largo della costa del Texas.
A differenza del Falcon 9, B7 non avrebbe eseguito un'accensione di ingresso. A causa della maggiore resistenza alla temperatura dell'acciaio inossidabile rispetto all'alluminio (che compone il Falcon 9), non è necessaria un'accensione di entrata in atmosfera. B7 avrebbe continuato la sua discesa utilizzando le sue quattro alette a griglia per mantenerlo orientato e dirigersi verso la zona di atterraggio mirata nel Golfo del Messico. Il veicolo si sarebbe dovuto diventare transonico circa sette minuti e mezzo dopo il decollo, con l'accensione per l'atterraggio finale che sarebbe iniziato circa 10 secondi dopo. L'atterraggio sarebbe durato circa 23 secondi e avrebbe utilizzato i tre motori più interni del veicolo con il booster che prevedeva di colpire l'acqua a circa 8,5 m/s .
I danni alle infrastrutture, causati dall'enorme pressione al decollo - Credits: LabPadre/NSF - Processing: Marco Di Lorenzo
L'obiettivo finale di SpaceX è riportare i booster Super Heavy al sito di lancio e utilizzare le grandi "bacchette" montate sulla torre di lancio per "catturare" i booster mentre scendono a terra. Si spera che ciò consentirà una rapida riconversione dei booster poiché non sono necessarie risorse di recupero e i veicoli possono essere riposizionati direttamente sul supporto di lancio poco dopo l'atterraggio. Se la S24 avesse raggiunto lo spegnimento dei motori, avrebbe volato d'inerzia per poco più di un'ora, durante la quale il veicolo avrebbe sfiatato quasi 14 tonnellate di propellente (10 tonnellate di LOX e quattro tonnellate di CH4) per mantenere una quantità corretta di zavorra durante il rientro.
Se il veicolo fosse sopravvissuto alla fase di rientro della durata di quasi 10 minuti, S24 sarebbe diventato transonico poco meno di un'ora e mezza dopo il decollo da Starbase. Per questo volo, simile a quello di B7, non sarebbe stato tentato alcun recupero del veicolo. Tuttavia, a differenza del booster, S24 non avrebbe eseguito un atterraggio e avrebbe dovuto colpire l'oceano a velocità terminale circa un'ora e mezza dopo il decollo, sempre se la missione fosse arrivata così lontano. La fase successiva dei test di Starship e Super Heavy dipende dai risultati del primo volo di prova.
La S24 e il B7 hanno trasmesso la telemetria in tempo reale al sistema Space Data Integrator della della FAA (Federal Aviation Administration), utilizzato dall'agenzia per il volo negli Stati Uniti per pianificare le restrizioni e i rilasci dello spazio aereo in tempo reale. SpaceX disponeva di risorse di tracciamento, comprese le antenne di Starbase, che lavoravano per effettuare il downlink della telemetria.
Indipendentemente dal risultato, SpaceX esaminerà attentamente i dati ottenuti e imparerà come si è effettivamente comportato il veicolo durante il suo volo. Il personale di Starbase installerà anche un sistema a pioggia d'acqua sotto il supporto di lancio orbitale da utilizzare durante i voli futuri, e questo lavoro potrebbe richiedere alcuni mesi per essere completato. I prossimi due voli di Starship al momento non saranno attrezzati per sopravvivere al rientro e il booster sarà programmato per finire nell'oceano in modo simile al primo volo di prova di Starship e Super Heavy. Si pensa che le S26 e S27 conducano questi voli, insieme a B9 e B10.
Le S26 e S27 non sono dotate di alette o piastrelle dello scudo termico, quindi non sarebbero in grado di sopravvivere a un rientro o di atterrare in seguito. I booster Super Heavy dal B9 in poi sostituiranno le centraline idrauliche – presenti sul B7 – con quelle alimentate da energia elettrica per il movimento del motore e altre funzioni.
Nell'immagine, tratta dal webcast, il momento del decollo di Starship S24/B7. Credito: SpaceX
Verranno probabilmente testati altri aggiornamenti sia delle Ship che dei booster, in linea con la filosofia di progettazione iterativa di SpaceX. L'astronave che volerà operativamente tra qualche anno sarà molto diversa da quella lanciata oggi. Per i prossimi due voli di prova, SpaceX ha designato una zona a 1.815 km a sud-ovest di Kauai dove cadranno i detriti della rottura delle S26 e 2S7. Le navi precipiteranno durante il rientro fino alla loro rottura, che avverrà tra i 50 e i 70 chilometri di altitudine.
Anche se il volo di S24 e del B7 fosse stato un completo successo, la capacità del sistema di entrare in un'orbita terrestre completamente bassa, riavviare i suoi motori Raptor nello spazio e condurre un'accensione dall'orbita dovrà essere testata a un certo punto. Anche il dispiegamento del carico utile e il rifornimento di propellente nello spazio attendono questi cruciali test orbitali.
Tuttavia, S26 e S27 sembrano essere attualmente pianificate per volare con un profilo simile alla S24. Ciò significa che nessuna delle due navi entrerà in un'orbita terrestre completamente bassa. La S26 non dispone di un sistema di rilascio per i satelliti Starlink (soprannominato "Pez Dispenser") mentre la S27 ne è dotata, ma non ci sono prove di alcun piano per dispiegare satelliti da essa.
Qualche tempo dopo il terzo volo di prova del sistema Starship, a seconda dei risultati dei voli del booster, verrà testato il processo per catturare un booster con le "bacchette" del Mechazilla. Il metodo di recupero dell'astronave stessa sarà ulteriormente sviluppato, soprattutto perché le gambe di atterraggio saranno eventualmente necessarie per il lander lunare HLS derivato dalla Staship. Elon Musk ha suggerito di utilizzare le bacchette anche per catturare le navi, tuttavia questa idea non si sentiva da tempo.
Nella foto lo 'stack' completo di Starship S24/B7 in attesa del lancio. Credito: SpaceX
I tempi e gli obiettivi dei prossimi due voli di prova faranno tesoro dai risultati del primo volo e dalle condizioni della piattaforma di lancio orbitale. Anche nella migliore delle ipotesi, probabilmente ci vorranno diversi mesi prima che il secondo volo di prova della Starship sia pronto.
Indipendentemente dal risultato del primo lancio di Starship nello spazio e dallo scetticismo di molti, l'umanità è sull'orlo di una nuova era di esplorazione spaziale. Stanno per iniziare i test su un veicolo spaziale progettato per diventare completamente riutilizzabile, il che potrebbe rendere possibili cose che oggi possiamo solo sognare.
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