Il 30 gennaio 2024, un evento storico avrà luogo nello spazio: il lancio di un veicolo spaziale cargo Cygnus su un razzo Falcon 9. Si tratta della prima volta che queste due tecnologie spaziali, sviluppate da due società diverse, collaborano per una missione di rifornimento alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Il veicolo spaziale cargo Cygnus è una navicella spaziale senza equipaggio progettata e costruita da Northrop Grumman, una delle maggiori società aerospaziali e di difesa al mondo. Il suo scopo è trasportare merci, esperimenti scientifici e altri carichi utili all’ISS, dove viene agganciato al modulo Unity per circa due mesi, e al termine della sua permanenza, il cargo Cygnus si stacca dall’ISS e rientra nell’atmosfera terrestre, bruciando e disintegrandosi.
Il razzo Falcon 9 è un lanciatore riutilizzabile progettato e costruito da SpaceX, la società spaziale privata fondata da Elon Musk, l’imprenditore e visionario che ha anche creato Tesla, PayPal e Neuralink. Il suo obiettivo è ridurre i costi e aumentare l’accessibilità dello spazio, con la visione finale di colonizzare Marte.
Il Falcon 9 è composto da due stadi: il primo stadio, che contiene nove motori Merlin che generano una spinta enorme al decollo, e il secondo stadio, che contiene un motore Merlin che porta il carico utile in orbita. Dopo il lancio, il primo stadio si separa dal secondo e ritorna sulla Terra, atterrando su una piattaforma galleggiante o su una base di lancio, dove può essere ispezionato, rifornito e riutilizzato per altre missioni.
Il lancio della missione cargo NG-20, che trasporterà poco più di 3.700 chilogrammi di carico all’ISS, segna la prima volta che il cargo Cygnus vola sul Falcon 9. Tutti i precedenti lanci del cargo Cygnus sono avvenuti sul veicolo di lancio Antares di Northrop, ad eccezione di due missioni lanciate sull’Atlas 5 della United Launch Alliance dopo un fallimento nel lancio di Antares nel 2014.
Il passaggio al Falcon 9 è stato motivato da diversi fattori, tra cui la necessità di Northrop di trovare un’alternativa all’Antares, il cui primo stadio costruito in Ucraina alimentato da motori russi sta diventando obsoleto e difficile da procurare. Northrop sta lavorando con Firefly Aerospace su una nuova versione dell’Antares, sostituendo il primo stadio con uno stadio sviluppato da Firefly utilizzando i propri motori, e il lancio di quel veicolo, l’Antares 330, dovrebbe iniziare entro la metà del 2025.
Nel frattempo, Northrop ha deciso di sfruttare la disponibilità e l’affidabilità del Falcon 9, che ha dimostrato di essere un veicolo di lancio versatile e performante, capace di lanciare sia carichi utili commerciali che governativi, tra cui la navicella spaziale Dragon di SpaceX, che trasporta sia merci che astronauti all’ISS. Northrop prevede di lanciare almeno tre missioni cargo Cygnus sui razzi Falcon 9, a partire dalla missione NG-20.
La transizione verso Flacon 9 per cargo Cygnus
Il passaggio al Falcon 9 è stato relativamente agevole per Northrop:
“Non abbiamo dovuto apportare alcuna modifica al Cygnus”
secondo quanto ha affermato Cyrus Dhalla, vicepresidente e direttore generale dei sistemi spaziali tattici presso Northrop Grumman, durante un briefing della NASA il 26 gennaio.
La società ha apportato piccole modifiche al processo di carico del carico, che secondo lui è stato effettuato in una nuova struttura con attrezzature diverse, inoltre lo spostamento dei veicoli di lancio non altera le capacità del cargo Cygnus. La missione NG-20 trasporterà lo stesso tipo e quantità di carico della versione attuale del veicolo, che include materiale per esperimenti scientifici, rifornimenti per l’equipaggio, hardware per la stazione spaziale e alcuni satelliti CubeSat che verranno dispiegati dal cargo Cygnus dopo aver lasciato l’ISS.
SpaceX, tuttavia, ha dovuto apportare modifiche per accogliere cargo Cygnus, in particolare la sua capacità di “carico tardivo” di merci entro 24 ore dal lancio. Questa capacità consente di caricare merci sensibili –campioni biologici o alimenti freschi–, il più vicino possibile al lancio, garantendo la loro integrità e qualità.
L’Antares ha un’apertura “pop top” nella parte superiore della carenatura del carico utile del razzo, che consente l’accesso al cargo Cygnus all’interno per il carico del carico dopo che il veicolo spaziale è stato incapsulato.
Per fornire una simile capacità di carico tardivo per i lanci del Falcon 9 di cargo Cygnus, SpaceX ha creato quello che Bill Gerstenmaier, vicepresidente per l’affidabilità di costruzione e volo di SpaceX, ha chiamato “gigadoor” nella carenatura del Falcon 9. Si tratta di una porta 1,5 per 1,2 metri sul lato della carenatura che può essere aperto per fornire un accesso controllato dal punto di vista ambientale all’interno del cargo Cygnus.
“Questa sarà la prima volta che lo facciamo. Ci sono volute molte modifiche da parte nostra per preparare questo hardware al volo.”
ha detto Gerstenmaier, mentre la navicella spaziale Dragon di SpaceX viene lanciata senza carenatura, inoltre ha aggiunto che mettere la porta nella carenatura del carico utile non influisce sulla capacità di SpaceX di recuperarla e riutilizzarla, come ha fatto con successo per diverse missioni.
“Apprezziamo davvero il modo in cui SpaceX ha collaborato con noi per accogliere il flusso di merci e l’integrazione, e siamo stati in grado di riutilizzare molte delle nostre procedure”
ha affermato Dhalla.
Oltre allo sviluppo della porta della carenatura del carico utile per i lanci cargo Cygnus, SpaceX ha testato modifiche al suo trasportatore erettore presso il Launch Complex 39A, consentendogli di caricare metano liquido e propellenti di ossigeno. Ciò è necessario per l’imminente lancio del lander lunare IM-1 di Intuitive Machines, che sarà alimentato sulla piattaforma, all’interno della carenatura del carico utile, poco prima del lancio.
Questa capacità è importante per il lander lunare, che utilizza il metano come propellente principale e che ha bisogno di essere riempito il più tardi possibile per evitare perdite o congelamenti.
Il lancio del caego Cygnus su un Falcon 9 è quindi una sfida tecnica, ma anche una opportunità di collaborazione tra due società spaziali che hanno obiettivi e visioni diverse, ma che condividono la passione e l’impegno per l’esplorazione e lo sviluppo dello spazio. Northrop Grumman è una società consolidata, con una lunga esperienza e una vasta gamma di prodotti e servizi spaziali, che include satelliti, sonde interplanetarie, sistemi di lancio, veicoli spaziali cargo e abitativi, e persino il futuro modulo Gateway che orbita intorno alla Luna.
SpaceX è una società innovativa, con una forte cultura di ingegneria e una spinta a sperimentare e migliorare continuamente le sue tecnologie spaziali, che include razzi riutilizzabili, navicelle spaziali umane e cargo, costellazioni di satelliti per internet, e persino il progetto Starship, che mira a creare un veicolo spaziale in grado di trasportare centinaia di persone e tonnellate di carico su Marte e oltre.
Il lancio del cargo Cygnus su un Falcon 9 dimostra che queste due società spaziali possono lavorare insieme per il bene comune, sfruttando le rispettive competenze e capacità per fornire un servizio essenziale all’ISS e ai suoi abitanti. Si tratta anche di un esempio di come il settore spaziale sia diventato sempre più diversificato e competitivo, con una varietà di attori che offrono soluzioni diverse e complementari per soddisfare le esigenze e le aspettative dei clienti e degli utenti finali.
Il lancio del cargo Cygnus su un Falcon 9 è infine una testimonianza di come lo spazio sia diventato sempre più accessibile e dinamico, con una frequenza e una flessibilità di lancio mai viste prima. Grazie alla riutilizzazione dei razzi, alla standardizzazione delle interfacce, alla modularità dei veicoli spaziali e alla cooperazione tra le parti interessate, lo spazio si apre a nuove opportunità e sfide, che richiedono creatività, adattabilità e visione.
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