Il programma Human Landing System (HLS), rappresenta in questo momento il collo di bottiglia per permettere l’allunaggio della missione Artemis 3 entro il 2024. Non è certo l’unico elemento critico del programma, SLS e Orion su tutti, ma il programma HLS è quello che potrebbe rallentare il tutto “solo” per mancanza di finanziamenti ai tre progetti di lander. Andiamo con calma e partiamo dall’inizio. Cos’è il programma HLS?
Nell’aprile del 2020 la NASA ha assegnato tre contratti a tre diversi progetti di lander privati. Questi lander saranno quelli usati per scendere sulla Luna con la missione Artemis 3 e in futuro anche con le successive. I tre progetti vincitori sono stati quelli del National Team, di Dynetics e di SpaceX. Tutte queste tre aziende hanno ricevuto dei finanziamenti che non coprono la spesa del lander, ma solamente una prima fase di studio e di progettazione. Nei primi mesi del 2021 tutti questi progetti, e i progressi fatti, verranno controllati nuovamente dalla NASA, che ne selezionerà uno (anche se l’amministratore NASA ha detto che potrebbero continuare tutti e tre o anche in due).
E’ importante sottolineare innanzitutto che questi tre mezzi non avranno astronauti a bordo nel momento del lancio (a parte la Starship di SpaceX che rimane un’incognita). Una volta lanciati dovranno infatti effettuare un docking in orbita lunare con la capsula Starliner al cui interno si troveranno gli astronauti. Questo per lo meno è il piano di Artemis 3.
Blue Origin e il National Team
La prima proposta selezionata dalla NASA è quella del lander di Blue Origin e del National Team, chiamato Integrated Lander Vehicle (ILV). L’azienda di Jeff Bezos è infatti il prime contractor ma il lander è costruito in collaborazione con altre 3 aziende: Lockheed Martin, Northrop Grumman e Draper. Il contratto assegnato a questo progetto prevede un finanziamento di 579 milioni di dollari.
Questo lander è attualmente il favorito per la scelta finale, probabilmente per il fatto che parte del lander deriva da un altro progetto di Blue Origin: il lander Blue Moon, già in fase avanzata di progettazione. Vediamo ora il contributo di ognuno dei partecipanti del National Team.
Blue Origin
Blue Origin si occupa della costruzione del modulo di discesa, il modulo che toccherà il suolo, e rimarrà sulla Luna. Questo modulo è spinto da motori BE-7 LOX/idrogeno, anch’essi sviluppati da Blue Origin. Uno degli elementi più interessanti di questo lander è proprio il suo funzionamento a idrogeno. Avendo a disposizione idrogeno per i motori si ha anche la possibilità di produrre energia elettrica tramite l’utilizzo di celle a combustibile. Quest’ultima peculiare caratteristica permetterà al lander di non dipendere da luce solare, caratteristica fondamentale in vista delle lunghe notti lunari.
Lockheed Martin
Lockheed Martin costruisce invece il modulo di ascesa, oltre al modulo pressurizzato dove vivrà l’equipaggio durante la discesa/ascesa e la permanenza sulla Luna. Quest’ultima componente è basata sulla capsula Orion, che invece trasporterà gli astronauti dalla Terra all’orbita lunare e che sta costruendo la stessa Lockheed Martin.
Northrop Grumman
Northrop Grumman si è invece occupata del Transfer Element, che sposterà l’intero lander dalla sua orbita lunare alla superficie. Questo è basato sulla capsula cargo Cygnus che per anni ha rifornito la ISS. Questo modulo rimarrà in orbita lunare e non scenderà sulla superficie.
Draper Lab
Draper Lab si occuperà infine il sistema di guida, la navigazione e il controllo, l’avionica e i sistemi software, i quali si basano in gran parte su sistemi simili che l’azienda ha sviluppato per la NASA.
In questo video è presente un’animazione del funzionamento e di tutto il viaggio di andata e ritorno dalla Luna del lander del National Team.
Gran parte di questo lander è quindi derivata da sistemi già in lavorazione da parte di queste 4 aziende, un fattore che data la premura del progetto, potrebbe portare la NASA a scegliere loro. Allo stesso tempo però è giusto considerare anche che ne Blue Origin ne Lockheed Martin, hanno ottenuto grandi risultati in termini di velocità di sviluppo nei progetti precedenti a questo lander. Attualmente il National Team ha costruito un mockup di questo lander che si trova già al Johnson Space Center dove in collaborazione con personale NASA viene studiata la disposizione dei vari strumenti, e supporti vitali a bordo del lander e dello spazio pressurizzato. Il Lander del National Team potrà essere lanciato dal vettore Vulcan di ULA e dal New Glenn di Blue Origin.
Dynetics
Anche il lander di Dynetics è in realtà un “lavoro di gruppo”. L’azienda americana collabora con altre 25 società sparse per tutto il territorio statunitense, oltre che con Thales Alenia Space in Italia. Il progetto si chiama Dynetics Human Landing System e ad aprile ha ricevuto un finanziamento dalla NASA di 253 milioni di dollari. Il concetto di lander sviluppato da Masten è più innovativo e particolare. Non ci sono moduli di discesa e risalita ma tutto il lander scende e risale dalla superficie.
Il progetto è però modulare e quindi si alimentano i vari motori necessari nei vari punti della missione in modo separato. Non c’è quindi un solo grande motore che si accende con meno potenza, o per meno tempo, a seconda della spinta richiesta, ma direttamente motori separati.
Anche il modulo pressurizzato che ospiterà gli astronauti è modulare. A settembre anche Dynetics ha mostrato il primo mockup costruito, e ha comunicato che l’elemento pressurizzato potrà essere separato dal lander e inserito ad esempio nella scocca di un rover, creando così un rover pressurizzato in grado di muoversi sulla superficie Lunare. Ovviamente anche il progetto di Dynetics prevede la possibilità di integrarsi con la capsula Orion e con il Lunar Gateway.
Il lander di Dynetics può essere lanciato sia a bordo del SLS Block 1B che a bordo del Vulcan di ULA. Se sarà scelto per la missione Artemis 3, sarà proprio quest’ultimo vettore a lanciarlo. Molto probabilmente non partirà in un unico lancio, in quanto il lander necessita di un rifornimento di propellente in orbita lunare.
SpaceX
SpaceX è stata selezionata per la prima parte del programma HLS decisamente a sorpresa. Il “prodotto” che ha presentato è la Starship, in una nuova versione chiamata Moonship. SpaceX ha ricevuto il finanziamento più basso fra le tre proposte, un po’ per le richieste stesse dell’azienda, un po’ per il progetto in se, molto diverso dall’idea di lander di Dynetics e del National Team.
Una delle modifiche principali che la moonship avrà rispetto a quella per l’uso terrestre e marziano è la presenza di nuovi motori, montati lateralmente nella parte superiore. Nell’immagine superiore sono i fori neri sul lato. Questi saranno derivati direttamente dai Raptor, simili a degli RCS (Reaction Control System) ed alimentati con ossigeno e metano. La Moonship utilizzerà questi motori per allunare dolcemente, invece di sfruttare la potenza dei Raptor che, come conseguenza, potrebbero spargere molti detriti nell’area circostante e “inquinare” (con i detriti) aree circostanti per kilometri.
Queste prime Moonship saranno sprovviste di tutti quelli apparati necessari al rientro sulla Terra, per massimizzare il carico da trasportare sulla Luna. Non ci sarà quindi lo scudo termico e le superfici di controllo aerodinamico. Anche le gambe di atterraggio potrebbero essere diverse rispetto alla Starship, con una base molto più ampia ed in grado di livellarsi per una maggiore stabilità sul terreno sconnesso.
Se Starship non dovesse “vincere” nuovi finanziamenti ad inizio 2021 non è ancora dato sapere che fine farà il progetto Moonship. Sappiamo che il focus di Elon Musk è Marte, ma con il programma Artemis anche la Luna potrebbe diventare più affollata e offrire opportunità commerciali a questo modello di Starship al di fuori del programma HLS.
I problemi immediati di HLS
Il 21 settembre, durante una conferenza stampa dedicata ad Artemis, l’amministratore della NASA, Jim Bridenstine ha fatto il punto della situazione sui finanziamenti del programma.
Fin da subito Bridenstine ha chiarito che il programma Human Landing System (HLS), è la parte più costosa. L’intero programma Artemis arriverà a costare 27.9 miliardi di dollari per tutta la fase 1 (fino cioè ad Artemis 3 compresa). Di questi, il 60% sarà impiegato per finanziare i lander verso la superficie. Da questi 27.9 miliardi di dollari sono esclusi quelli spesi per l’SLS e per Orion.
La situazione dei finanziamenti al HLS preoccupa abbastanza l’amministratore della NASA, che ha dichiarato che il programma necessiterà di circa 3.2 miliardi nel 2021. Attualmente nella bozza di budget NASA per il 2021 ne sono previsti solo 600 milioni. Ricordiamo che questo Budget dovrà essere approvato entro il 31 dicembre, quindi sarà ancora piena competenza dell’amministrazione Trump anche nel caso in cui il Presidente dovesse perdere le elezioni di novembre.
Sempre Bridenstine ha dichiarato che ricevere questi fondi entro Natale permetterà di garantire ancora il 2024 come data programmata per Artemis 3. Se il tutto si rinvierà anche solo a Marzo il 2024 diventa già più improbabile.
Questo articolo dedicato ai progetti di lander del programma HLS è il quarto di sei mini-approfondimenti dedicati alle attività e ai programmi che affiancano Artemis, nella prossima esplorazione lunare della NASA e dei suoi partner internazionali. Tutti gli articoli sono raccolti qui, e usciranno durante la settimana dal 12 al 17 ottobre.
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