Sunday, 18 Nov 2018

I razzi sono costosi e pericolosi. Ci sono alternative all’uso dei razzi per i lanci spaziali?

Il 16 marzo 1926 ad Auburn, nel Massachusetts, Robert Goddard lanciò il primo razzo a combustibile liquido. Il volo durò solo 2,5 secondi e si è concluse con uno schianto in un campo di cavoli coperto di neve a 60 metri dal punto di lancio, eppure quel brevissimo volo si sarebbe rivelato uno dei più significativi della storia.

Novantadue anni dopo, i razzi a combustibile liquido sono la norma per i voli spaziali. Giganti torreggianti e esplosivi, sessanta volte più alti del razzo originale di Goddard, fanno salire esseri umani, satellii e strumentazioni varie oltre i confini dell’atmosfera terrestre. Ogni lancio è un vero spettacolo, che offre un omaggio al potenziale collettivo del genere umano, capace di superare le barriere e raggiungere nuove vette attraverso il cervello e la cooperazione.

Ma i razzi continueranno a essere il nostro principale mezzo di trasporto verso lo spazio nel futuro? O alla fine saranno sostituiti da nuovi metodi e tecnologie?

I razzi, dopo tutto, sono tutt’altro che perfetti, sono sette gli astronauti morti durante i lanci. Secondo il calcolo dell’ingegnere chimico Don Pettit, “sedere su un razzo è più pericoloso che stare seduti su una bottiglia di benzina!” Pettit ha compiuto ben cinque missioni sulla Stazione Spaziale Internazionale e ha totalizzato 369 giorni, 16 ore e 41 minuti nello spazio. All’età di 62 anni, è il più vecchio astronauta in attività della NASA.

Un altro svantaggio dei razzi è costituito dai costi elevati necessari per ogni lancio. Circa l’85 percento della massa di un razzo viene assorbita dal propellente, lasciando ben poco spazio per il carico. Ciò rende la prenotazione di un biglietto per lo spazio estremamente costoso, circa 10.000 dollari per chilogrammo solo per raggiungere l’orbita terrestre bassa.

Per molto tempo, anche i singoli missili sono stati intrinsecamente dispendiosi, le loro parti semplicemente cadevano sulla Terra, bruciavano al rientro attraverso l’atmosfera o si univano alla discarica spaziale attualmente in orbita attorno al nostro pianeta.

Questi problemi hanno spinto alcuni a speculare su possibili ipotesi per sostituire i razzi some strumento per raggiungere lo spazio. Uno dei più futuristici e inverosimili è l’ascensore spaziale. Immaginato per la prima volta dallo scrittore di fantascienza Arthur C. Clarke nel suo romanzo “Le fontane del paradiso“, è una delle idee preferite dagli appassionati di questa branca delal letteratura ma, purtroppo, quasi certamente rimarrà nel regno della finzione per molto, molto tempo. realizzare un ascensore spaziale è abbastanza semplice sulla carta: basta estendere un set di 22.000 miglia di cavi da una stazione spaziale in orbita geostazionaria ad una struttura corrispondente da qualche parte all’equatore terrestre. Apposite cabine saliranno e scenderanno verso e da l’hub nello spazio. Il problema, tuttavia, è che il sistema di cavi dovrà essere costruito con un materiale molto più forte di qualsiasi cosa conosciuta finoa. per realiazzare questa struttura si è immaginato di poter usare nanotubi di carbonio ma non sono ancora evoluti al punto di poter essere usati per un impiego simile. Forse un giorno lo saranno. Un ascensore spaziale potrebbe potenzialmente portare passeggeri e merci nello spazio in circa una settimana ad un costo sette volte inferiore rispetto al razzo Falcon Heavy di SpaceX, il razzo più economico disponibile.

Un’altra potenziale sostituto dei razzi vettori potrebbe essere lo StarTram.

Una navicella in grado di levitare magneticamente sarà spinta all’interno di un tubo curvo rivolto verso il cielo. Tutta l’aria sarà evacuata dal tubo per eliminare la resistenza. La navicella sarà spinta come nella posta pneumatica e uscirà dal tubo lungo alla velocità di 8,8 chilometri al secondo per sfuggire all’attrazione terrestre.

Una vera e propria catapulta spaziale. Anche questa precognizzata da un altro scrittore di fantascienza: Robert H. Heinlein nel suo romanzo “La Luna è una severa maestra“.

Il design dello StarTram di generazione 1 destinato al lancio delle navicelle da carico sarà caratterizzato da un tubo lungo circa 140 chilometri costruito sul fianco di una montagna per raggiungere un’altitudine di lancio tra i 5 ed i seimila metri.

La cosa bella di StarTram è che è sorprendentemente fattibile. Oggi tutta la tecnologia richiesta esiste. Ciò rende la costruzione dello StarTram una questione di tempo e denaro piuttosto che un volo di fantasia. Vale la pena attribuire allo StarTram preventivo tra i 20 ed i 50 miliardi di dollari? Probabilmente si. Potrebbe ridurre i costi di spedizione nello spazio intorno ai 35 dollari per chilogrammo, potenzialmente sbloccando trilioni di dollari in nuove industrie.

Un’altra idea è venuta alla JP Aerospace: Sostituire i potenti razzi, inquinanti e rischiosi, con dei giganteschi dirigibili in grado di salire dolcemente fino allo spazio. Un imponente velivolo “Ascender” a forma di V potrebbe traghettare merci e passeggeri verso la “Stazione del Cielo Oscuro” una stazione spaziale posizionata ai limiti dell’atmosfera. Da lì, un dirigibile “Orbital Ascender” alimentato da motori ionici completerebbe il viaggio fino all’orbita alta. JP Aerospace sta sviluppando questo progetto con fondi della US Air Force e aggiorna costantemente il proprio blog comunicando i propgressi fatti.

Quindi, una di queste idee potrebbe soppiantare i razzi? I dirigibili di JP Aerospace hanno probabilmente le migliori possibilità di esordire nel breve termine ma, probabilmente, dovrà fare i conti con la rapida crescita del settore dei razzi privati, avviando una competizione che potrebbe stimolare l’innovazione.

I costi del carico diminuiscono mentre le aziende perfezionano i propellenti e riducono i costi dei materiali. 

SpaceX ha recentemente sparigliato le carte del gioco creando dei razzi riutilizzabili che tornano intatti sulla Terra dopo aver lanciato il loro carico utile. Il nuovo Falcon Heavy dell’azienda di Elon Musk lancia il carico al prezzo “incredibilmente basso” di 1,411 dollari per chilogrammo, sottraendo ai concorrenti migliaia di dollari. È prevedibile che, nei prossimi decenni, i prezzi scenderanno ancora di più.

Quasi certamente, i razzi finiranno per accompagnarci nei nostri voli spaziali ancora per diversi decenni.

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