Il processo produttivo per la realizzazione delle Starship sta diventando sempre più efficiente. Ora SpaceX riesce a costruire un nuovo prototipo in circa due settimane. Nell’articolo precedente abbiamo analizzato proprio come viene costruita una Starship e i processi per accelerarne il ritmo produttivo. Il mese scorso ci siamo lasciati con la distruzione di SN 3, e l’inizio dell’assemblaggio di SN 4. Vediamo quali sono stati gli sviluppi del mese di aprile.

La costruzione di SN 4

Ormai SpaceX sta diventando sempre più veloce nel costruire nuovi prototipi di Starship, tanto che in molti si chiedono dove le parcheggeranno prima di testarle. Ogni capannone a Boca Chica realizza una parte specifica: gli anelli, le cupole dei serbatoi e gli header tank. Tutte queste componenti sono poi inviate al VAB per essere assemblate. Musk ha pubblicato un’immagine che mostra l’interno del serbatoio che contiene il metano liquido e in cui possiamo vedere l’header tank. É la prima volta che riusciamo a vedere come venga posizionato questo componente. Questo piccolo serbatoio conterrà il metano che verrà utilizzato nella fase di rientro. Un secondo header tank è posto nel nose cone del razzo (la parte conica superiore) e conterrà ossigeno liquido, anch’esso fondamentale per il rientro della Starship.

Starship fuel header tank pic.twitter.com/CVj8057CY6

— Elon Musk (@elonmusk) April 6, 2020

Non tutta la Starship SN 3 è andata distrutta. Gli operai sono riusciti a recuperare l’anello più basso, alla quale erano montate anche le nuove gambe di atterraggio e lo hanno riutilizzato per SN 4. Su quest’ultimo prototipo hanno fatto nuovamente la loro comparsa le mattonelle che costituiranno lo scudo termico della Starship. SpaceX testò il materiale per queste mattonelle durante la missione CRS-18, applicandone 4 allo scudo termico della Dragon. Successivamente le vedemmo per la prima volta con la forma esagonale sullo StarHopper e ora sono state riproposte molto simili su SN 4.

La formula per la realizzazione di queste mattonelle è stata creata proprio da SpaceX e potranno essere molto sottili e leggere, in quanto accoppiate direttamente al corpo in acciaio inossidabile del razzo. Musk ha sottolineato il fatto che queste nuove mattonelle saranno attaccate meccanicamente alla Starship e non grazie ad una speciale colla. Ricopriranno solamente un lato del razzo, ovvero quello che impatterà contro l’atmosfera. Discorso diverso per il nose cone, che sarà interamente rivestito per mantenere la temperatura dell’header tank lì situato più bassa possibile.

Dopo esattamente 20 giorno dalla distruzione di SN 3, il nuovo prototipo è arrivato sul pad per iniziare i test il 23 Aprile 2020.

Le prove da superare

L’obbiettivo da portare a termine con questa nuova Starship è quello di riuscire a fare un piccolo volo, raggiungendo i 150 m di altezza. Per fare questo è necessario che SN 4 superi diversi fasi: pressurizzazione, accensione del motore e volo. 

Il primo test di pressurizzazione dei serbatoi ha avuto luogo il 26 aprile, utilizzando azoto a temperatura ambiente. Prova superata senza grossi problemi. Successivamente arriva il test che nessuna Starship ha mai superato: il riempimento dei serbatoi con azoto liquido a temperature criogeniche. Durante questi test, delle presse idrauliche poste sotto la Starship simulano la pressione che eserciteranno i motori, in modo da verificare la tenuta della struttura.

Il test è stato eseguito il 27 Aprile e SN 4 è il primo prototipo, oltre allo StarHopper, che non si distrugge in questa fase, facendo ben sperare in un possibile volo. Musk ha dichiarato che la pressione all’interno dei serbatoi ha raggiunto i 4,9 bar, sufficiente per le fasi successive nonostante i voli orbitali richiedano 6 bar.

SN4 passed cryo proof! 😅 pic.twitter.com/EJakThZRGF

— Elon Musk (@elonmusk) April 27, 2020

Per la prima volta quindi, SpaceX può passare alla fase successiva e per questo motivo, il primo maggio è stato installato un motore Raptor. SN 4 infatti, utilizzerà solamente uno di questi motori che basterà comunque ad eseguire un piccolo volo.

Dopo l’azoto, SpaceX è passata all’utilizzo di ossigeno e metano, entrambi allo stato liquido per il test chiamato wet dress rehesal (WDR). É una delle prime prove che simula le condizioni di utilizzo nominale del razzo. Successivamente si passa al test di preburn.

In questo caso non si verifica più la tenuta dei serbatoi ma la corretta integrazione tra questi e il motore. Combustibile e comburente sono utilizzati per azionare le turbopompe del Raptor, per assicurarsi che questo funzioni correttamente.

Questi ultimi due test sono stati eseguiti con successo il 4 maggio ed ora manca solamente lo static fire prima del volo effettivo. La medesima prova è stata ripetuta anche il 5 maggio. È possibile che SpaceX decida di effettuare altri WDR e preburner test prima di procedere con l’effettiva accensione del motore, che avviene solamente durante il test statico. Ciò avvenne, ad esempio, con lo StarHopper, quando SpaceX eseguì due pre-accensioni prima di “mettere in moto” il Raptor.

Per veder volare SN 4 dovremmo aspettare ancora un po’ però. Il problema non è tanto tecnico ma più burocratico. Starship è ancora un prototipo e durante il volo sarà completamente carico di ossigeno e metano. Un malfunzionamento trasformerebbe il razzo in una bomba, per questo motivo bisogna organizzare adeguatamente tutte le misure di sicurezza.

Nel mentre, per poter osservare i test effettuati su SN 4, gli operai hanno montato sulla cima dello StarHopper delle telecamere.

Progetti futuri

In una serie di tweet, Musk ha annunciato quali saranno i prossimi prototipi e quale sarà il loro ruolo. SN 5 sarà il primo razzo che testeranno dotato di nose cone. A Boca Chica ne sono stati realizzati alcuni, ma non sono associati ad una specifica Starship. Si tratta di una parte complessa a causa della sua geometria, quindi assemblarne molte solamente per eseguire dei test.

Con SN 6 invece, potremmo vedere il primo utilizzo delle ali per stabilizzare l’assetto del razzo durante la fase di rientro. Parlando proprio di queste superfici aerodinamiche, Musk ha dichiarato che hanno effettuato un “reset” del design. Questo servirà per semplificarle e ridurne il peso. Ha inoltre specificato che non servono per frenare il razzo, ma solo per controllarlo.

La parte che sta dando più problemi agli ingegneri è quella che viene chiamata thrust dome. Si tratta della cupola inferiore alla quale vengono agganciati i motori e che quindi deve supportare l’enorme spinta generata. Per questo motivo stanno cercando di ridisegnarla, in modo da rendere la struttura più solida ed evitare problemi come quelli di SN 1.

Per raggiungere l’orbita, Starship dovrà essere spinta dal SuperHeavy, un razzo della quale non si è visto ancora nulla di concreto. Rispetto agli ultimi render, Elon ha dichiarato che il booster non avrà più le ali alla base e le gambe di atterraggio saranno simili a quelle della Starship. Il numero dei motori passa da 37 a 31 ed anche per il SuperHeavy la parte che creerà più problemi sarà il dome. SpaceX sta sviluppando sempre più i suoi motori Raptor, che dovrebbero arrivare a generare 250 tonnellate di spinta. Ciò implica che il dome del SuperHeavy dovrà sopportare un totale di 7750 tonnellate di spinta.

Starship invece sarà dotata di due tipi di motori: 3 ottimizzati per lavorare a livello del mare e 3 per il vuoto. Questi ultimi dovrebbero iniziare ad essere testati tra circa un mese. Il 18 aprile invece, Musk ha dichiarato che SpaceX è riuscita a realizzare 26 motori Raptor e che saranno utilizzati presto.

Elon Musk inoltre, non è molto preoccupato per i fallimenti dei primi prototipi. Ha più volte  sottolineato il fatto che si tratta di test. Ha evidenziato anche la possibilità che la prima Starship che eseguirà la manovra di rientro in planata è molto probabile che esploda.

Moonship

Come accaduto con l’annuncio a sorpresa della Dragon XL, Space ha presentato un’altra novità attraverso un annuncio della NASA. Il 30 Aprile la NASA ha annunciato i lander selezionati per tornare sulla Luna e vincitori del Commercial Human Lander Award. Tra questi ha fatto la sua comparsa quella che è stata soprannominata Moonship: una Starship modificata per operare tra la stazione orbitante Gateway e la superficie lunare.

Basandoci sui render rilasciati, la Moonship sembra molto differente rispetto alla Starship mostrata fino ad adesso da SpaceX. Le caratteristiche principali sono: l’assenza delle superfici aerodinamiche, il fatto di non essere in acciaio inossidabile e di non possedere uno scudo termico. Quest’ultimo aspetto sarebbe dovuto al fatto che la Starship lunare non dovrebbe rientrare sulla Terra.

La caratteristica principale di Starship è quella di riuscire a trasportare fino a 100 tonnellate di carico sulla Luna. Per fare questo, l’astronave partirà con i serbatoi quasi vuoti, per poi essere rifornita in orbita. Mooship quindi potrebbe essere in grado di trasportare molti materiali per la realizzazione di una base stabile sulla Luna e, allo stesso tempo, fungere da base per gli astronauti.

Proprio come per la Dragon XL quindi, non si hanno molti dettagli ma si sa solamente che potrebbe essere un elemento fondamentale per l’esplorazione lunare. La NASA ritiene Moonship un progetto realizzabile nel breve periodo proprio grazie all’esperienza accumulata negli ultimi anni. Con i suoi Falcon 9, SpaceX ha dimostrato di riuscire a far atterrare i suoi razzi in  molte condizioni diverse tra loro. Grazie alla Dragon invece, l’azienda di Musk ha dimostrato l’affidabilità dei suoi sistemi di navigazione nello spazio.

La Luna torna ad essere una meta raggiungibile e SpaceX potrebbe essere uno dei principali protagonisti.

I progressi di Starship è una rubrica progettata e scritta da Andrea D’Urso e viene pubblicata il giorno 5 di ogni mese.