SpaceX in meno di un mese è riuscita a far volare due prototipi di Starship: SN 5 ed SN 6. Nell’articolo precedente di questa rubrica mensile dedicata a Starship, abbiamo analizzato il volo di SN 5 in dettaglio, comprese le manovre effettuate per compensare la spinta fuori asse del motore Raptor.

Vediamo ora quale sarà il destino dei prototipi SN 5 e 6 dopo il loro storico volo, e quali nuovi dettagli sono emersi al progetto Starship nel mese di agosto: il primo prototipo di Super Heavy si fa sempre più vicino.

Conta dei danni per Starship SN 5

Dopo lo storico balzo di 150 metri della Starship SN 5, SpaceX ha dovuto ispezionare a fondo il prototipo, per analizzare il comportamento della struttura. La parte maggiormente danneggiata è stata quella delle gambe di atterraggio.

Come si è potuto notare in alcune immagini, il prototipo era leggermente inclinato sul pad di arrivo. Questo è dovuto al fatto che gli ingegneri hanno progettato la prima versione delle gambe di atterraggio in modo da deformarsi per attutire gli urti. Ciò è accaduto con entrambe le Starship, siccome montavano gambe di atterraggio uguali. Musk ha dichiarato che queste sono solamente le prime versioni, aggiungendo alcuni dettagli di come saranno in futuro.

Saranno più lunghe del 60% rispetto a quelle attuali, con una campata più ampia e saranno in grado di livellare la Starship in caso di terreno sconnesso. Quest’ultimo fattore sarà molto importante per un futuro allunaggio.

Il prototipo numero 5 di Starship, l’11 agosto ha fatto ritorno alla zona dei capannoni, dove sarà ispezionato ed eventualmente riparato. Avrà bisogno sicuramente di nuove gambe di atterraggio. Inoltre è stato sostituito un COPV (Composite Overwrapper Pressure Vessel), uno dei piccoli serbatoi neri esteri, realizzati in materiale composito. Questi contengono azoto utilizzato per alimentare gli RCS (Reaction Control System) che servono a stabilizzare il volo della Starship.

Anche Starship SN 6 spicca il volo

SpaceX sta migliorando e velocizzando le procedure per effettuare i test e preparare i nuovi razzi al lancio. L’11 agosto, mentre SN 5 lasciava la zona dei pad, gli operai hanno iniziato a montare il thrust simulator sul pad appena liberato. Si tratta di una struttura composta da tre pistoni idraulici e utilizzata durante i test di pressurizzazione a temperature criogeniche.

Lo stesso giorno, SN 6 ha raggiunto la zona di volo ed i tecnici hanno potuto iniziare a prepararla per i test.

Starship SN 6 è praticamente identica al prototipo precedente, tranne che per le piastrelle che in futuro formeranno lo scudo termico. Queste sono state fissate in maniera differente, per analizzare le diverse tecniche di montaggio e capire quale sia la più efficiente. Musk ha dichiarato che saranno necessarie sezione di mattonelle più ampie per studiarne il comportamento. Le mattonelle infatti dovranno subire sbalzi termici e deformarsi insieme al corpo della Starship durante la pressurizzazione e lo svuotamento dei serbatoi.

Il test di pressurizzazione a temperature criogeniche è avvenuto con successo il 17 agosto e solo  successivamente è stato possibile installare il motore Raptor numero 29.

Il motore è stato accesso durante uno static fire test il 24 agosto, e dopo tre giorni gli operai hanno potuto installare la massa in cima al prototipo. Questa serve per simulare il peso del nose cone, in modo da alzare il baricentro e rendere il razzo più manovrabile con un solo motore.

Il meteo avverso ha costretto SpaceX a rimandare diverse volte il volo di SN 6, ma il 3 settembre l’hop è avvenuto con successo. Anche in questo caso, la Starship appariva storta dopo l’atterraggio per il cedimento di una gamba di atterraggio.

Starship SN 5 & SN 6 @Erdayastronaut @NASASpaceflight @BocaChicaGal pic.twitter.com/xdsPFdqYA8

— Andrea D’Urso (@andrydiurs) September 4, 2020

SN 5 e 6 ora verranno ispezionati entrambi a fondo e forse potremmo vederli volare nuovamente. Prima di passare a voli con altezza maggiore, Musk ha dichiarato che hanno bisogno di migliorare e fare più esperienza con le procedure di lancio. Per questa ragione, potremmo vedere altri piccoli balzi, sempre con i prototipi numero 5 e 6.

I voli di test potrebbero anche essere diversi da quelli eseguiti finora, con hop in rapida successione. Secondo Musk, potremmo vedere una Starship eseguire un balzo simile a quello di SN 5 e 6 e, dopo l’atterraggio, una nuova accensione del motore. Il secondo volo sarebbe in verticale e servirà per testare la rapida riaccensione del Raptor.

Nuovi prototipi in costruzione

La catena di montaggio di Boca Chica non si ferma un attimo e sono già in costruzione nuove Starship. La prossima che potrebbe arrivare sul pad per i test è quella con numero di serie 7.1. Non si tratta di una vera e propria Starship, ma di un serbatoio per i test proprio come SN 7. Questo test tank, proprio come il precedente, è realizzato con la nuova lega di acciaio inossidabile utilizzata da SpaceX ovvero l’AISI 304L. L’obbiettivo è quello di testare SN 7.1 fino a rottura, in modo da ricavare maggiori dati sul comportamento del nuovo acciaio utilizzato. Le nuove Starship infatti, saranno realizzate tutte con questo materiale, come la Starship SN 8.

Quest’ultima sarà la prima dotata sia di nose cone, che di superfici aerodinamiche per la stabilizzazione ed il controllo del volo. Diversi utenti si sono dilettati nel realizzare render non ufficiali del possibile volo di SN 8. Lo stesso Musk ha apprezzato uno di questi e ciò conferma come sarà il volo del nuovo razzo.

https://twitter.com/C_Bass3d/status/1295459409154498565?s=20

SN 8 monterà 3 motori Raptor che la spingeranno ad un’altezza di circa 20 km. Da qui la Starship potrà testare per la prima volta la manovra di rientro, posizionandosi parallela al terreno. Il volo verrà controllato dalle 4 ali e, grazie anche alla spinta orientabile dei motori, la aiuteranno a riposizionarsi verticalmente per l’atterraggio. Le gambe saranno più grandi di quelle viste su SN 5 e 6, che quindi potrebbero non doversi deformare per attutire l’impatto con il suolo.

E mentre si sta ultimando la costruzione di SN 8, gli operai hanno iniziato ad assemblare anche i vari anelli che costituiranno SN 9.

Dati tecnici per il motore Raptor

Musk scherzando ha dichiarato che il nome completo del nuovo motore di SpaceX sia Velociraptor, e Raptor sia solo il diminutivo. Fortunatamente, qualche giorno dopo, ci ha rivelato informazioni molto più interessanti. I

Il 4 settembre SpaceX ha inoltre dichiarato di aver prodotto il primo motore Raptor ottimizzato per funzionare nel vuoto, denominato RVac (Raptor Vacuum). 3 di questi verranno montati su Starship, insieme ad altri 3 sviluppati per essere utilizzati in atmosfera. Ora l’RVac verrà spostato allo stabilimento di McGregor, sempre in Texas, dove verrà testato per la prima volta, in modo da analizzare il corretto funzionamento del nuovo ugello.

Durante i test effettuati a McGregor ai precedenti Raptor, gli ingegneri hanno invece rilevato una pressione in camera di combustione del Raptor di 330 bar. L’anno scorso, in prove simili, il motore si era fermato a 269 bar. Ciò indica quanto SpaceX stia migliorando questi nuovi propulsori. I motori, quando inizieranno a compiere voli orbitali, dovrebbero raggiungere una pressione di circa 250 bar. Arrivare e superare i 330 bar consente a SpaceX di avere ampio margine di sicurezza ed una struttura in grado di sopportare pressioni elevate.

Tali pressioni consentono al momento di raggiungere una spinta di circa 225 tonnellate. I Raptor avranno una spinta regolabile, che andrà dalle 90 alle 225 tonnellate, in base alle diverse fasi di volo. SpaceX sta lavorando per migliorare la spinta massima e portarla a 250 tonnellate. Con questi dati, il nuovo motore di SpaceX raggiunge un rapporto tra peso e spinta pari a 200. Per fare un confronto, il Merlin utilizzato sul Falcon 9 arriva a 185, mentre l’F-1 del Saturn V si fermava a 94.1. SpaceX presto testerà il motore numero 40, con il quale sperano di superare i 330 bar di pressione in camera di combustione.

Presto arriverà il Super Heavy

Il primo stadio che porterà la Starship in orbita, il Super Heavy, è uno degli elementi che sta subendo maggiori trasformazioni. Attualmente non abbiamo ancora visto nessun prototipo di questo razzo. Musk ha però dichiarato che sperano di costruire il primo e farlo volare entro ottobre e ha poi aggiunto che durante questo test il primo prototipo di Super Heavy sarà spinto da due motori Raptor.

Il suo design è cambiato molto in questi mesi, come il numero dei motori che lo alimenteranno. Inizialmente il razzo ne avrebbe montati 37, ma a maggio Musk twittava che il numero era sceso a 31. Ora invece, tale numero è sceso nuovamente, per un totale di 28 Raptor per un singolo Super Heavy. Ciò è dovuto alle prestazioni sempre migliori raggiunte da tali motori e che quindi comporta un numero ridotto per avere una spinta maggiore.

Il Super Heavy sarà dotato di due tipologie di motori. 20 Raptor formeranno un anello esterno, saranno fissi e consentiranno una spinta massima di 250 tonnellate ciascuno. Gli 8 Raptor interni saranno invece dotati di gimbal, in modo da manovrare il razzo, ma avranno una spinta massima di 210 tonnellate.

Anche il numero delle ali, che fungeranno anche da gambe di atterraggio, è diminuito. Si è passati da 6 a 4, con una campanatura più ampia in modo da evitare interazioni con i gas di scarico dei motori nel vuoto. Le nuove gambe di atterraggio aggiungeranno 2 metri di altezza al Super Heavy, che quindi raggiungerà un’altezza di 72 metri. Il razzo composto da Starship e Super Heavy quindi sarà il più grande mai costruito, con un’altezza di 122 metri.

Per supportare i voli del Super Heavy, è iniziata la costruzione del pad di lancio per questo razzo, accanto a quello utilizzato per l’atterraggio di SN 5 e 6. Musk ha spiegato che la struttura attualmente in costruzione verrà utilizzata per supportare i lanci orbitali, che vedremo partire non prima del prossimo anno. SpaceX ha anche ottenuto un’autorizzato per la costruzione di una torre dell’acqua per la soppressione del rumore alta ben 76 metri.

Il mese prossimo Musk terrà una conferenza per annunciare tutte le novità riguardanti il progetto Starship. Prima di allora, spera di aver eseguito un volo con un prototipo di Super Heavy.

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

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