Perché la NASA ha scelto la Starship di SpaceX per far atterrare gli esseri umani sulla Luna

Scegliendo Starship per le missioni lunari, la NASA sta investendo nel programma Starship stesso, fornendo a SpaceX un'infusione di denaro per la stessa tecnologia e gli stessi sistemi di cui ha bisogno per raggiungere il Pianeta Rosso: una vera strategia "Moon-to-Mars"

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La scorsa settimana la NASA ha annunciato di aver selezionato la Starship di SpaceX per far riportare gli umani sulla Luna come parte del programma Artemis. Per sviluppare l’astronave per la Luna, la NASA non pagherà più di 2,9 miliardi di dollari a SpaceX nei prossimi anni, denaro che sarà eguagliato e forse superato dai fondi della stessa SpaceX.

Secondo i termini del premio, SpaceX volerà con l’astronave sulla superficie lunare senza equipaggio almeno una volta prima di trasportare gli astronauti. La NASA afferma che c’è ancora una possibilità che la missione possa avvenire nel 2024, sebbene l’agenzia stia attualmente conducendo una revisione dell’intero programma Aretmis.

Investire nella Starship aiuterà la NASA a tornare sulla Luna, ma farà anche qualcosa di più consequenziale. 

Starship è una nave progettata per andare su Marte. 

Scegliendo Starship per le missioni lunari, la NASA sta investendo nel programma Starship stesso, fornendo a SpaceX un’infusione di denaro per la stessa tecnologia e gli stessi sistemi di cui ha bisogno per raggiungere il Pianeta Rosso: una vera strategia “Moon-to-Mars“.

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Questa decisione non è priva di rischi: la NASA aveva precedentemente selezionato almeno due società per fornire servizi commerciali di carico e equipaggio alla Stazione Spaziale Internazionale al fine di preservare la concorrenza, controllare i costi e garantire la ridondanza. Selezionando solo SpaceX, la NASA mette tutte le sue uova nello stesso paniere.

Ma SpaceX ha già onorato i suoi contratti con la NASA. Negli ultimi 20 anni la società fondata da Elon Musk è cresciuta da piccola startup a principale compagnia aerospaziale del mondo, lanciando carichi e astronauti come se fosse un’agenzia spaziale nazionale. La NASA ora mette le vite dei suoi astronauti nelle mani di SpaceX per raggiungere la ISS, si affida alla compagnia per rifornire la stazione spaziale e colloca le sue preziose missioni scientifiche in cima ai loro razzi.

Se Starship riuscirà a riportare gli umani sulla superficie lunare, sarà la conferma definitiva del modello di partnership pubblico-privato. La NASA otterrà un lander lunare a una frazione del costo del modulo lunare dell’era Apollo, e SpaceX – un’entità privata – otterrebbe un accesso indipendente alla superficie lunare, un luogo precedentemente dominio di una singola nazione.

E nello stesso momento, entrambe le organizzazioni farebbero un passo verso Marte.

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Lo sfondo

Gli esseri umani non hanno viaggiato oltre l’orbita terrestre da quando il programma Apollo si è concluso nel 1972. La NASA ha ufficialmente cercato di tornare nello spazio profondo dal 2004, quando il presidente George W. Bush annunciò il programma Constellation che fu, però, cancellato nel 2010 dall’amministrazione Obama.

Due pezzi chiave del programma sono, però, sopravvissuti: la capsula Orion e un razzo che è diventato quello che ora è lo Space Launch System, o SLS. Entrambi i veicoli vengono sviluppati utilizzando i classici contratti “cost-plus”, in cui la NASA paga l’intero costo di sviluppo, anche se i costi superano di gran lunga le stime iniziali.

Il programma Artemis della NASA utilizzerà l’SLS per lanciare gli astronauti in orbita lunare a bordo di Orion, dove si incontreranno con un lander lunare precedentemente posizionato per viaggiare verso la superficie e tornare indietro. Orion in futuro attraccherà anche al Lunar Gateway, una piccola stazione spaziale in orbita lunare. Da lì, gli astronauti potranno effettuare esperimenti scientifici e condurre l’esplorazione lunare.

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Come far atterrare gli esseri umani sulla luna

L’astronave di SpaceX è progettata per essere molto più di un lander lunare: in realtà è un sistema di trasporto end-to-end progettato per trasportare persone su Marte. Il veicolo si lancia e atterra in posizione verticale, simile al modo in cui i booster Falcon 9 dell’azienda tornano sulla Terra per essere riutilizzati. 

SpaceX sta lavorando su Starship da anni, costruendo prototipi e distruggendoli a un ritmo rapido mentre perfezionano la capacità del veicolo di atterrare in posizione verticale.

Ma nonostante la capacità di Starship di lanciare gli umani direttamente dalla Terra sulla Luna o su Marte, non è così che la NASA la utilizzerà inizialmente.

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Per Artemis, Starship decollerà senza equipaggio per andarsi a posizionare in orbita lunare. Gli astronauti della NASA si lanceranno a bordo di Orion e SLS, quindi attraccheranno direttamente alla starship o vi si trasferiranno tramite il Gateway. Un equipaggio porterà l’astronave in superficie, rimarrà per circa una settimana, quindi tornerà in orbita lunare, dove si trasferirà su Orion per il ritorno sulla Terra.

I documenti di selezione della fonte della NASA hanno mostrato che Starship era sia più economica che più capace dei lander proposti da Blue Origin e Dynetics.

Implicazioni per il sistema di lancio spaziale

In teoria, se l’astronave di SpaceX può atterrare sulla Luna, può trasportare anche gli esseri umani lì. Non c’è affatto bisogno dello Space Launch System e di Orion.

In teoria. Ma la NASA non è ancora pronta a dire addio a quei veicoli, e con buone ragioni.

Innanzitutto, il lato tecnico: mentre SpaceX ha dimostrato di poter far atterrare in modo affidabile lo stadio di richiamo del suo razzo Falcon 9 in posizione verticale (anche se a volte uno manca il bersaglio), lo stadio di richiamo esaurito attualmente non atterra con una capsula dell’equipaggio pesante e pressurizzata su sopra di esso.

La Starship, nel frattempo, è un ordine di grandezza più grande del Falcon 9 e sta ancora cercando di perfezionare il suo atterraggio sulla Terra. Il suo lanciatore, il Super Heavy, deve ancora volare. La NASA non è ancora pronta a lanciare i suoi astronauti su un sistema così nuovo, anche se potrebbe decidere di farlo nel tempo.

Inoltre, i veicoli che tornano sulla Terra dalla Luna colpiscono l’atmosfera a velocità molto più elevate rispetto a quando tornano dall’orbita terrestre. La capsula dell’equipaggio Orion della NASA, che utilizza la tecnologia dello scudo termico legacy che risale al programma Apollo, ha testato con successo un rientro ad alta velocità durante il suo volo di prova del 2014. La Starship deve ancora atterrare con successo dall’orbita terrestre, figuriamoci dall’orbita lunare.

Questo ci porta alla seconda ragione: la politica.

SLS e Orion sono stati inseriti nella legge statunitense dal Senato nel disegno di legge di autorizzazione della NASA del 2010 e danno lavoro a decine di migliaia di persone in ogni stato. Il sostegno del Congresso ai progetti è rimasto forte nel corso degli anni, anche se i progetti hanno ritardato i loro programmi e fatto saltare le loro proiezioni di budget originali. Semplicemente flirtando con opzioni non SLS per l’invio di esseri umani sulla Luna, come ha fatto l’ex amministratore della NASA Jim Bridenstine due anni fa, l’agenzia ha incitato l’ira di potenti senatori.

L’attuale piano per Artemis è quindi un abile mix di compromessi politici e tecnologici. Tutti i principali appaltatori della NASA partecipano al programma, così come i principali partner internazionali dell’agenzia attraverso il programma Gateway. Artemis comprende sia i classici costi maggiorati sia nuovi contratti a prezzo fisso per i suoi componenti principali, con posti di lavoro distribuiti in tutto il paese. È il risultato inevitabile per un grande progetto che dipende da una spesa discrezionale supervisionata da un sistema politico rappresentativo.

Luna e Marte

Nonostante l’attuale attenzione alla Luna, i materiali di pubbliche relazioni della NASA ci ricordano costantemente che Marte non è stato dimenticato. Artemis è un programma “Moon to Mars“, anche se fino a questo annuncio la parte di Marte di questa affermazione era più ambizione che realtà.

La Luna e Marte rappresentano ambienti e sfide notevolmente diversi. La Luna è molto più vicina alla Terra, consentendo agli astronauti di avere quella che è fondamentalmente una comunicazione in tempo reale con la base operativa. Possono tornare a casa in pochi giorni se qualcosa va storto. Ci sono opportunità di lancio all’incirca ogni mese.

Marte non offre tali comodità. Le comunicazioni sono ritardate di decine di minuti, il che richiede un aumento significativo dell’autonomia del veicolo spaziale. Le finestre di lancio sono limitate a una volta ogni due anni quando Terra e Marte sono allineati in modo ottimale. L’atterraggio su Marte, con la sua atmosfera sottile e il significativo pozzo gravitazionale, è un problema molto più complesso dell’atterraggio sulla distesa senz’aria della Luna.

Tuttavia, la Luna (e più in generale, lo spazio cislunare) può essere utile per sviluppare e testare l’hardware e le tecniche necessarie per inviare gli esseri umani su Marte. Cioè, se le missioni sulla Luna vengono perseguite deliberatamente pensando a Marte, è fin troppo allettante (e più economico) per gli ingegneri ottimizzare le soluzioni solo per la Luna in un ambiente a budget ristretto.

L’aggiunta di Starship ad Artemis può respingere questa tentazione. SpaceX è una nuova generazione di società aerospaziale: una con ambizioni che vanno oltre quella di servire le esigenze del governo. In quanto azienda privata, è sotto il controllo quasi totale del suo fondatore, Elon Musk, che può perseguire la sua agenda fintanto che guadagna denaro. Il suo obiettivo è fondare insediamenti umani su Marte.

Se questo è un obiettivo realizzabile (o addirittura desiderabile) è oltre il punto. SpaceX ha una forza lavoro altamente capace. È ben capitalizzato. E sta costruendo una nave per Marte indipendentemente dal fatto che la NASA approvi o meno.

Quindi, scegliendo Starship, la NASA sta guadagnando un partner con obiettivi condivisi a lungo termine che andrà su Marte indipendentemente dalla politica interna attuale. Entrambe le parti ne traggono vantaggio. SpaceX godrà di una significativa infusione di denaro per lo sviluppo della Starship e avrà accesso alla superficie lunare. La NASA risparmia miliardi di dollari su un lander lunare mentre sostiene un’iniziativa per Marte.

Con Starship, la NASA sta acquistando la Luna, ma sta investendo su Marte.