Tutti noi, almeno una volta, abbiamo visto in TV il lancio di un velivolo spaziale. Quell’enorme torre dove, ad esempio, veniva agganciato lo shuttle e, al termine del conto alla rovescia, i potenti razzi necessari per vincere la gravita’ terrestre producevano quelle enormi colonne di vapore. Come e’ facilmente comprensibile, questi lanci prevedono una pianificazione nei minimi dettagli e l’investimento di enormi risorse sia umane che economiche.
Dai primi lanci spaziali ad oggi, questa tecnica per inviare missioni nello spazio e’ rimasta piu’ o meno invariata, mentre la tecnologia delle missioni e’ via via cresciuta sia dal punto di vista tecnico che scientifico.
Velivolo S3 su Airbus A300
Possibile che non ci sia un altro modo per inviare satelliti nello spazio?
In realta’, proprio in questi ultimi anni, diverse societa’, anche private, stanno studiando metodi alternativi, piu’ economici e semplici, per inviare piccoli oggetti in orbita. Al giorno d’oggi, non parliamo piu’ soltanto di grandi missioni di esplorazione, ma anche molte compagnie private necessitano di questo genere di lanci. Pensate soltanto alle telecomunicazioni, campo da sempre ad appannaggio di compagnie private. Per garantire la trasmissione dei segnali, sempre piu’ spesso si ricorre a satelliti geostazionari che orbitano sulle nostre teste.
Una valida alternativa al classico lancio, e’ in corso di sperimentazione molto avanzata per opera della “Swiss Space System”, una societa’ svizzera che gode della sponsorizzazione di molte importanti agenzie come la NASA e l’ESA.
Il metodo pensato dalla Space System e’ molto semplice. Satelliti fino a 250 Kg potranno essere portati nella parte alta della nostra atmosfera utilizzando un comune Airbus A300, si, proprio l’aereo utilizzato dalle compagnie di tutto il mondo per il trasporto di passeggeri.
Il satellite viene agganciato all’aereo che lo porta fino a circa 10 Km di quota, a questo punto la navetta viene sganciata e sale, mediante motori, fino a circa 80 Km di altitudine. A questo punto viene aperto il portellone superiore e viene fatto uscire il satellite che dunque sale fino all’orbita prestabilita.
Come avviene tutto questo? La scelta dell’A300 non e’ casuale. Questo aereo e’ gia’ certificato per i cosiddetti voli a gravita’ zero. La navetta spaziale che sale fino a 80 Km utilizza combustibile aereonautico standard consentendo livelli di inquinamento paragonabili a quelli di un comune volo di linea. Inoltre, durante la fase di discesa, la navetta spaziale plana come un aliante non richiedendo l’utilizzo dei motori ed e’ subito pronta per un nuovo lancio. Tutta la procedura e’ riassunta in questo disegno:
Le diverse fasi della messa in orbita
Cosa sarebbe un volo a zero gravita’?
Con questo termine si intende un volo in grado di ottenere la condizione di assenza di peso anche in presenza di gravita’. Per ottenere questo risultato si sfrutta la caduta libera ottenuta mediante un volo su traiettoria parabolica. L’aereo in questione sale molto velocemente con un’angolazione di circa 45 gradi e con una forte accelerazione. Arrivato nel punto piu’ alto della parabola, il pilota stacca i motori lasciando praticamente l’aereo in caduta libera. In questa condizione, i passeggeri si trovano in completa assenza di peso. Questa fase, generalmente, dura un intervallo di circa 20-30 secondi. Al termine di questa fase, il pilota riprende il controllo riaccendendo i motori e pronto, dopo un certo tempo, a ripetere l’operazione.
I voli a gravita’ zero vengono utilizzati per diversi scopi. Prima di tutto possono essere una buona palestra per i futuri astronauti per permettergli di sperimentare l’assenza di peso. Inoltre, anche dal punto di vista commerciale, questo genere di voli vengono utilizzati da compagnie private per testare in questa particolare condizione strumenti e soluzioni innovative, magari da lanciare in orbita per gli scopi piu’ disparati.
Volo zero gravity dell’ESA
La nostra agenzia spaziale europea dispone proprio di un A300 per questi scopi, mentre la NASA utilizza un C-9 in grado, in un volo di due ore, di descrivere circa 40 parabole e sperimentare l’assenza di peso per intervalli di 25 secondi. Solo per completezza, questo genere di velivoli vengono definiti in gergo tecnico “comete del vomito”. Visto come funzionano, non credo ci sia bisogno di spiegare l’origine del nome.
Tornando ai lanci spaziali, solo pochi giorni fa e’ stato fatto il primo volo di prova con la tecnica vista. I risultati sono stati molto promettenti al punto che la Space System ha promesso di iniziare i primi voli commerciali gia’ a partire dal 2017. Stando a quanto riportato sul sito della compagnia, il prezzo di questi lanci dovrebbe essere 4 volte inferiore a quelli tradizionali e la societa’ prevede di costruire il proprio spazioporto in Svezia anche se, per come viene pensato il lancio, il decollo puo’ essere fatto da un qualsiasi aeroporto.
Per chi fosse interessato, vi riporto direttamente il link della Space System in cui potete trovare tutte le informazioni sui voli insieme alal documentazione tecnica sul lancio:
– S3 Home
A questo punto non rimane che aspettare. Finalmente e’ stata portata un po’ di innovazione non solo alle missioni spaziali, ma anche nei sistemi di lancio che per troppo tempo erano rimasti fermi.
Bloghissimo
Il Bloggatore
psicosi2012 
Questo post é interessantissimo. Dopo la chiusura del programma Space Shuttle é rimasto un vuoto che deve essere colmato, il programma svizzero da lei presentato sembra un’ottima strada da seguire. Tuttavia non mi é molto chiaro quanto carico riesce a trasportare verso LEO, (orbita bassa) e con quali costi. Se non sono male informato, lo Shuttle poteva portare circa 22 tonnellate di carico utile, con un costo di circa 100.000 €/Kg (inclusi i costi di progettazione). Il progetto Skylon sembrerebbe abbastanza interessante e con costi molto contenuti, grazie ai nuovi propulsori Sabre, pur con una capacità di carico inferiore rispetto allo Shuttle (circa 15 tonnellate). Wikipedia riporta un costo previsto di 650 £/kg, circa 800 €/kg (questo dato mi sembra da verificare, mi semnbra davvero troppo basso visto che comprende anche le spese di progetto e sviluppo). Un’altra curiosità riguarda i progetti americani. Da quanto ho capito in questo momento c’è un po di confusione anche a causa dei tagli al budget del presidente Obama. Mi sembra di capire che siano allo studio dai 4 ai 6 progetti per il nuovo programma spaziale… Mi sembra un po’ troppo dispersivo. Vorrei una sua opinione su queste osservazioni. Grazie.
Caro Renato,
non posso che constatare nuovamente la puntualita’, la precisione e l’interessante spunto che i suoi commenti portano.
Veniamo a noi. Dopo la chiusura del programma Shuttle, la situazione americana e’ completamente fumosa e poco chiara. Ad oggi, l’America si trova in una situazione surreale a cui non era certamente abituata: non dispone di un suo mezzo per andare nello spazio. I programmi americani in corso, utilizzano vettori russi per andare in orbita, questo ovviamente con costi molto elevati, anche se nettamente inferiori a quelli che gli americani facevano pagare agli altri. Non per niente, le ultime missioni spaziali di ricerca (anche nel campo della fisica delle alte energie e della ricerca della materia oscura) sono partite con vettori russi.
La situazione americana e’ piu’ o meno questa. L’attuale amministrazione e’ costantemente in un braccio di ferro con la NASA per i continui tagli fatti. Vista la scarsita’ delle risorse attuali, la NASA tende a lasciare il trasporto in orbita bassa a compagnie private appunto per sponsorizzare i programmi di ricerca, ma senza portarli avanti da sola. In questo senso, ci sono stati pesanti finanziamenti della NASA alla Boeing, alla Sierra Nevada, alla Blue Origin e alla SpaceX. Ciascuna di queste compagnie e’ dedicata ad uno studio particolare con l’idea di arrivare a concepire un vettore per orbita bassa gestito da privati ma ovviamente con etichetta NASA. In questo senso, si dovrebbero diminuire molto i costi di lancio per gli americani senza rischiare molto in termini di ricerca. Per ottenere maggiori informazioni, per le dead line e per i piani di sviluppo di ciascuna societa’, basta cercare il programma CCDev e vedere i documenti liberi che circolano in rete.
Eliminata la gestione e lo sviluppo dell’orbita bassa, la NASA vorrebbe concentrarsi invece nell’esplorazione dello spazio profondo con programmi dedicati. In questo senso, il programma che si sta portando avanti e’ quello del SLS, Space Launch System. Si tratta di un vettore molto potente ed in grado di trasportare fino a 143 tonnellate di carico. Questo vettore, molto piu’ simile ad un Saturn che allo Shuttle, potrebbe essere appunto usato per l’esplorazione spaziale portando avanti il programma scientifico della NASA. In questo modo, ci sarebbe una divisione netta tra i voli commerciali e di servizio (ad esempio verso la stazione spaziale) e quelli di ricerca vera e propria.
Purtroppo, anche per quanto riguarda l’SLS, la situazione e’ molto dipendente dai fondi che l’amministrazione sara’ in grado di erogare. SLS e’ anche visto con attenzione dell’ESA e dall’ASI appunto per l’enorme capacita’ di carico e per le missioni che potrebbe trasportare. Purtroppo, ad oggi c’e’ solo un grande punto interrogativo anche in questo caso, aspettando l’evolversi dei finanziamenti e quindi della crisi economica americana.
Concludendo invece sulla Space System svizzera, l’idea e’ molto buona e consentirebbe di fare lanci economici e molto rapidi. In questo caso, la capacita’ di carico e’ limitata a soli 250 Kg, ma in questa portata rientrano molti dei satelliti commerciali e di ricerca in orbita bassa lanciati negli ultimi anni. Per conferma, molte ricerche in questo senso puntano ad utilizzare nano satelliti con pesi non superiori alla decina di Kg. Questo tipo di vettore sarebbe perfetto per lo scopo. I costi stimati, ad oggi, credo siano intorno alle 20000 euro/Kg. Nettamente inferiore a quello di altri concorrenti e probabilmente in diminuzione man mano che i voli entreranno in funzione e saranno sempre piu’ commerciali.
Personalmente, solo per concludere, credo che oggi ci troviamo in una fase di transizione. Veniamo da un periodo molto florido e ricco, ma in cui c’erano solo i grandi blocchi est-ovest che si litigavano lo spazio. Oggi ci sono tanti aspetti diversi. Prima di tutto, le compagnie private e sempre piu’ soggetti che vogliono mandare in orbita qualcosa. Inoltre, le nuove economie stanno guardando con molto interesse allo spazio. Questo sicuramente dara’ una spinta avanti al settore, creando, soprattutto per le orbite basse piu’ commerciali, un mercato di libera concorrenza in cui i prezzi diminuiscono e ci potrebbero essere soluzioni piu’ innovative e a minor impatto.
Spero di essere riuscito a rispondere ai quesiti mossi o meglio di aver mostrato il mio punto di vista su tutto. Purtroppo la situazione non e’ chiara ne tantomeno delineata. Bisognera’ attendere ancora qualche anno per capire che direzione prenderanno questo genere di voli.
Grazie davvero!
Matteo
Chiarissimo ed esauriente come sempre. Penso che il coinvolgimento di aziende private sia un notevole passo avanti, in linea di massima esse sono più agili e pronte a recepire le novità, da qualunque parte arrivino, con molta attenzione ai costi. Forse questo potrebbe portare a una reale convenienza nello sfruttamento intensivo dello spazio. Una sola domanda, secondo lei, le previsioni di Skylon, relative ad un costo di £ 650/kg, le sembra possibile? Sono alquanto scettico, ma se così fosse, sarebbe una vera “rivoluzione spaziale”.
Grazie per la sua disponibilità.
Concordo in pieno sull’ingresso delle societa’ private come stimolo e sicuro balzo in avanti della questione.
Riguardo a skylon, anche io avevo sentito quel prezzo, ma mi e’ sembrato subito assurdo. Ad oggi, il costo dell’intera operazione per arrivare al primo lancio sarebbe qualcosa come una decina di milardi di euro. Far pagare neanche 1000 euro al Kg, mi sembra piu’ uno spot che la realta’. O meglio, potrebbe anche essere un valore limite a regime del prezzo, ma sicuramente non applicabile nelle prime fasi del progetto. Sicuramente i costi di R&D nei primi anni faranno lievitare il prezzo. Magari, come detto, si potrebbe pensare di arrivare dopo qualche anno, con il sistema conosciuto e funzionante a regime, a prezzi molto inferiori a quelli a cui siamo abituati. Pero’, ripeto, la cifra che gira mi sembra piu’ che altro sensazionlistica!
Matteo
In effetti ero molto scettico e la sua risposta conferma i miei dubbi. La ringrazio per la disponibilità e la chiarezza con cui scrive.
Caro Renato,
Grazie a lei per questi importanti spunti di riflessione.
Purtroppo questi proclami di bassi costi sono l’altra faccia della medaglia commerciale. Non mi meraviglierei di vedere tra poco pubblicità in tv per mandare roba nello spazio. Allo stesso modo ora si sta iniziando con il turismo spaziale. Sicuramente tra poco questi diverrano argomenti fortemente commerciali.
Buona giornata,
Matteo