Quali sono le probabilità che un lancio spaziale abbia successo?

Ci sono molte cose che possono andare storte durante il lancio di un razzo. Nel corso dei decenni, tuttavia, il tasso di fallimento è stato sorprendentemente costante

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Quali sono le probabilità che un lancio spaziale abbia successo? Starship di SpaceX

Abbiamo visto di recente che atterrare sulla superficie lunare non è semplice e che solo le tre agenzie spaziali di Stati Uniti, Unione Sovietica e Cina ci sono riuscite fino ad oggi. Ma qual è la situazione in relazione ai lanci spaziali? Portare carichi utili in orbita è difficile, pericoloso e costoso, eppure sono ormai molte le compagnie private che si cimentano con successo in questa impresa. Quali sono le percentuali di successo e fallimento? Proviamo a capirlo.

Starship One è stato il più grande lancio dell’agenzia spaziale commerciale SpaceX fino ad oggi. Con un modello di prova della sua futuristica astronave Starship montato in cima all’enorme razzo Super Heavy, il lancio di debutto della Starship è stato oggetto di copertura mediatica globale. Quando il razzo è decollato in un’enorme nuvola di fumo e polvere dalla rampa di lancio di Boca Chica, in Texas, il 20 aprile 2023, ha inaugurato una nuova era di esplorazione spaziale.

Nel suo primo lancio orbitale, Starship avrebbe dovuto fare un giro quasi completo della Terra prima di effettuare un rientro controllato nell’atmosfera terrestre e precipitare nell’oceano Pacifico al largo delle Hawaii ma tre dei 33 motori del booster Super Heavy non si sono accesi al momento del lancio, e altri si sono guastati mentre raggiungeva una quota di 40.000 metri. Quasi quattro minuti dopo il lancio, il razzo è andato fuori controllo ed è stato deliberatamente fatto esplodere sopra il Golfo del Messico .

Starship One è stata una vittima di altissimo profilo nella nuova corsa allo spazio del 21° secolo. SpaceX ha affermato che il suo fallimento ha fornito molte lezioni chiave per il prossimo lancio, che avverrà solo nei prossimi sei mesi.

Ma i fallimenti – fallimenti come questo, rumorosi ed esplosivi – sono una pacchia per i media che, con video ed articoli spesso ottengono una copertura di pubblico più ampia di quella che si ottiene con le missioni di successo. La gente spesso ha un interesse morboso per catastrofi e tragedie.

Detto questo, sono ormai più di 75 anni che l’umanità ha iniziato a inviare razzi nello spazio, nonostante ciò, succede ancora che un lancio fallisca. Quanto è probabile, quindi che il lancio di un razzo abbia successo?



David Wade è un sottoscrittore presso Atrium Space Insurance, un’agenzia assicurativa che copre i rischi dei lanci spaziali commerciali. “L’anno scorso (2022) ci sono stati 186 lanci“, racconta alla BBC. Questi hanno portato in orbita 2.509 satelliti, la maggior parte dei quali appartengono a Starlink, la costellazione Internet satellitare di SpaceX. “I satelliti vengono lanciati fino a 60 alla volta su [SpaceX] Falcon 9“, afferma Wade. “Su 186 lanci avvenuti lo scorso anno, ci sono stati solo otto fallimenti“.

Ciò equivale a un tasso di fallimento di circa il 4%, uno su 25 lanci. Ma, secondo Wade. il 2022 è stato un’anomalia. L’anno scorso ha battuto record in termini di numero di lanci di razzi: per dare un’idea di quanto velocemente stia crescendo il traffico spaziale, ce ne sono stati 40 in più nel 2022 rispetto al 2021 e il doppio rispetto a cinque anni prima, nel 2017. Ma con quel traffico extra è arrivato anche un aumento del rischio.

Direi che l’anno scorso abbiamo visto più fallimenti che in alcuni anni, perché stiamo attraversando una fase in cui stiamo vedendo l’introduzione di parecchi nuovi veicoli di lancio“, afferma Wade. “E i primi voli dei veicoli di lancio sono sempre più problematici“.

Starship One e l’SLS del programma Artemis della Nasa, sono i più carismatici di questi nuovi veicoli di lancio. Ma sono solo la punta dell’iceberg. Con i nuovi veicoli di lancio arrivano più incertezze, specialmente neiprimi voli.

In genere, al primo o al secondo lancio, ti aspetti che qualcosa come il 30% fallisca“, afferma Wade. “Poi le cose iniziano a migliorare da allora in poi, quando arrivi al decimo volo, probabilmente stai osservando un tasso di fallimento inferiore al 5%.

È molto difficile individuare esattamente il motivo per cui alcuni falliscono, altri no“, afferma. “Vedi un grande sforzo nei primi due o tre lanci, enormi quantità di ricerca, un’enorme quantità di controllo di qualità, per assicurarsi che tutto vada bene. Eppure, vediamo ancora fallimenti, perché accade qualcosa di inaspettato, di solito entro i primi due voli”.

Il tasso di fallimento del lancio (di tutti i tempi) per le missioni con equipaggio/trasporto umano è inferiore a circa il 2% e solo l’1% circa comporta un fallimento totale dell’orbita“, afferma David Todd di Seradata, un analista dell’industria spaziale che ha monitorato i lanci di razzi orbitali dallo Sputnik nel 1957. “Questo tasso di fallimento inferiore è dovuto al fatto che il venerabile razzo russo Soyuz, che ha effettuato molti dei voli con equipaggio, è stato utilizzato per diversi decenni ed è molto affidabile. Inoltre, come ci si aspetterebbe, viene prestata particolare attenzione al volo spaziale umano. A proposito, consideriamo la fatale perdita al rientro dello STS-107 Columbia Space Shuttle nel 2003 come un “fallimento del lancio” perché il danno alla protezione termica si è verificato durante il lancio. Si noti inoltre che i veicoli spaziali con equipaggio oggi dispongono di sistemi di aborto dal lancio che possono salvare un equipaggio in caso di problemi: la Soyuz 18A nel 1975 ne è un esempio”.

Durante il 2022, SpaceX ha lanciato con successo i razzi Falcon 9 al ritmo di uno ogni sei giorni. Anche la Cina ha battuto il proprio record, lanciando 64 razzi di cui solo due hanno fallito. Persino la Nuova Zelanda, una new entry nel settore dei lanci spaziali, è riuscita a lanciare nove razzi da uno spazioporto sulla costa orientale dell’Isola del Nord.

Questa nuova raffica di attività offre sfide interessanti per il campo relativamente nuovo dell’assicurazione spaziale; Wade usa come esempio l’imminente razzo Ariane 6 dell’Agenzia spaziale europea“.

La modellazione computerizzata avanzata e decenni di esperienza nel portare i razzi in orbita significano che i progettisti hanno un’idea molto migliore di cosa aspettarsi, afferma Wade. Ma ogni nuovo sistema di lancio presenta incognite e il suo comportamento è ipotetico fino al primo lancio.

Più a lungo viene utilizzato un tipo di razzo, come Soyuz, minore è la probabilità di un fallimento del lancio (Credit: Getty Images)
Più a lungo viene utilizzato un tipo di razzo, come Soyuz, minore è la probabilità di un fallimento del lancio (Credit: Getty Images)

Hai gas caldi ad alta pressione, ambienti che cambiano molto rapidamente. Se qualcosa inizia ad andare storto, non puoi fare molto per evitare il fallimento“, dice Wade.

Ci sono aziende che monitorano i numeri dei lanci spaziali negli ultimi otto decenni e possono dipingere un quadro preciso di quanto sia probabile il fallimento. Ogni settimana, i nuovi lanci vengono inseriti nel database di Seradata, che viene inviato ai clienti, comprese le compagnie assicurative.

Per fallimento, Seradata include anche il carico utile del razzo che non raggiunge l’orbita prevista o che viene danneggiato in modo significativo durante il lancio, non solo il mancato raggiungimento dell’orbita. i tassi sono sorprendentemente diversi: dall’inizio degli anni ’60 questo numero ha iniziato a diminuire e da allora si è stabilizzato intorno allo stesso punto: circa il 7% (9% se si includono i fallimenti di lancio relativi ai satelliti).

“Hai sempre problemi iniziali all’inizio di una nuova tecnologia, grandi fallimenti”, dice Todd.

Tuttavia, lo stesso non si può sempre dire per i razzi fabbricati in paesi come la Russia. Il sistema di lancio Proton, che ha lanciato i moduli Soyuz per la ISS tra il ritiro dello Space Shuttle e il lancio della navicella spaziale Dragon di SpaceX, ha in qualche modo contrastato la tendenza. “Il veicolo di lancio Proton, che vola dal 1965, ha avuto un record scioccante“, afferma Wade.

Paragona il tasso di successo del Proton a quello del razzo europeo Ariane 4 e del razzo americano Delta II, che hanno entrambi totalizzato più di 100 lanci riusciti di fila. “Con Proton c’era un fallimento ogni 20 o 25 voli. Penso che in Russia, negli anni ’60, si vedessero molte persone entrare nel settore a causa della corsa allo spazio. Questi erano i le persone migliori e più brillanti appena uscite dall’università, i migliori laureati in assoluto“.

Wade afferma che la fine della corsa allo spazio e la caduta dell’URSS hanno drasticamente ridotto l’industria spaziale russa, lasciandola a corto di risorse monetarie.

Il fallimento di Starship One al suo primo volo non è fuori dall'ordinario: quasi un primo volo su due va storto (Credit: Getty Images)
Il fallimento di Starship One al suo primo volo non è fuori dall’ordinario: quasi un primo volo su due va storto (Credit: Getty Images)

Quando si tratta del lancio di debutto di nuovi razzi, il fallimento di Starship One sembra perfettamente plausibile: anche otto decenni dopo l’inizio dell’era dei razzi, il primo lancio di una nuova serie di razzi ha quasi una possibilità su due di fallire, afferma Todd. E l’industria spaziale in evoluzione ha richiesto un nuovo razzo dopo un nuovo razzo.

Uno dei problemi è il progresso“, afferma Todd. “I razzi iniziano male, ma alla fine diventano davvero buoni. Quindi ai progettisti di razzi viene chiesto di costruire un razzo migliore e così ricominciano“.

Wade, nel frattempo, ha scoperto un altro schema interessante nascosto tra i dati: la probabilità di un guasto aumenta improvvisamente al sesto lancio. “Vediamo in genere che due dei primi 10 voli falliscono, e il primo e il secondo in genere hanno un tasso di fallimento di qualcosa come il 30%. E poi segue una bella curva verso il basso”.

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