Tutti i mezzi lanciati da SpaceX. Credits: Tony Bela.
Il 2020 è stato uno degli anni più importanti per SpaceX. Nell’anno appena terminato hanno finalmente visto la luce i 3 grandi progetti dell’azienda, dopo mesi di studi, sperimentazioni e annunci. Crew Dragon, Starlink e Starship sono infatti stati i protagonisti del 2020. Abbiamo infatti visto ben due equipaggi volare a bordo della nuova capsula. Il servizio per portare internet in tutto il mondo ha iniziato a diffondersi in Nord America ed in Canada, con ben 953 Starlink portati in orbita. 3 prototipi di Starship hanno volato in importanti test e dimostrato che è possibile costruire un razzo in acciaio inossidabile. SpaceX ha anche iniziato a sfruttare a pieno le capacità di riutilizzo dei propri Falcon 9 ed è proprio grazie alla loro riutilizzabilità che l’azienda di Musk è riuscita a completare 26 missioni in questo turbolento 2020: il nuovo record annuale di SpaceX.
Ecco, quindi, un approfondimento su tutti i traguardi raggiunti da SpaceX nell’anno che si è appena concluso.
I successi ottenuti nel 2020 da SpaceX si devono in gran parte agli anni trascorsi per sviluppare un razzo in grado di essere riutilizzato più volte e velocemente. Negli ultimi mesi l’azienda californiana ha stabilito molti record proprio in fatto di riutilizzabilità.
Le 26 missioni effettuate sono state portate a termine utilizzando solo 11 Falcon 9, di cui 3 hanno volato solamente una volta. SpaceX è anche riuscita a rubare un record alla NASA, quello per il minore tempo tra due missioni. Il Falcon 9 B1058 ha volato per due volte in 51 giorni. Il minor tempo impiegato dalla NASA fra due missioni dello stesso mezzo fu di 54 giorni, utilizzando lo Space Shuttle Atlantis. Il B1049 invece, è stato il primo booster a completare con successo 7 missioni di fila, effettuando anche altrettanti atterraggi perfetti.
Tale affidabilità ha spinto diverse compagnie ed enti governativi ad affidare i propri carichi a booster che abbiano già volato, anche parecchie volte. Questo consentirà ai diversi enti di risparmiare sul costo di lancio, mentre SpaceX potrà aumentare i profitti, evitando di dover costruire molti Falcon 9 nuovi. Proprio quest’anno, con la missione Crew-2, vedremo il primo equipaggio partire a bordo di un Falcon 9 usato, il B1061, utilizzato per portare in orbita i 4 astronauti di Crew-1.
Non sono mancati però i problemi durante il 2020. Due Falcon 9 infatti, hanno mancato il rientro, causando a SpaceX diversi problemi e ritardi, dovendo riassegnare i razzi alle diverse missioni. Un booster è stato perso per la cattiva manutenzione ai motori Merlin, mentre l’altro a causa di errati parametri nella misura dei venti.
I razzi di SpaceX non hanno ancora mostrato tutte le loro potenzialità. Entro la fine di quest’anno potremmo vedere il primo Falcon 9 volare per 10 volte. Scopriremo quindi se tale cifra può essere raggiunta e superata tranquillamente oppure se i booster avranno bisogno di una manutenzione più approfondita.
Primo Stadio | B1046 | B1048 | B1049 | B1051 | B1056 | B1058 | B1059 | B1060 | B1061 | B1062 | B1063 |
Numero di voli nel 2020 (numero di voli totali) | 1 (4) | 1 (5) | 4 (7) | 5 (7) | 1 (4) | 4 (4) | 4 (5) | 3 (3) | 1 (1) | 1 (1) | 1 (1) |
La costellazione di satelliti Starlink è cresciuta a gran velocità. In un solo anno, SpaceX ha portato in orbita 833 satelliti per il suo servizio di connessione ad internet accessibile in ogni parte del mondo. In totale, sono 953 gli Starlink lanciati, anche se non tutti sono attualmente ancora in orbita. I primi 60 sono stati quasi tutti fatti deorbitare, poiché servivano solamente per effettuare i primi test.
L’azienda californiana ha anche dovuto lavorare velocemente per cercare di diminuire la luminosità di tali satelliti, in modo da non interferire con le osservazioni astronomiche. SpaceX ha quindi dotato gli Starlink di un “parasole”, in modo da tenere in ombra la parte più riflettente del satellite.
Dopo una prima fase beta, riservata solamente al personale di SpaceX e Tesla, il servizio è stato offerto a beta tester pubblici dalla fine dell’estate. Grazie a loro, abbiamo potuto conoscere le prestazioni e lo sviluppo del servizio nel corso dei mesi. Starlink è in grado di fornire un servizio di connessione con velocità molto elevate nella trasmissione di dati, superando i 200 Mbps in download e con un ping di 15 millisecondi. I satelliti inoltre sono in grado di garantire la connessione anche in caso di maltempo.
La beta pubblica è stata distribuita prima in Nord America, per poi arrivare nelle piccole comunità del Canada. Presto Starlink potrebbe arrivare anche nel Regno Unito, mentre SpaceX sta aprendo diverse sussidiarie in giro per il mondo. Anche in Europa iniziano comparire tali compagnie, come in Francia, Germania, Norvegia e Olanda. SpaceX ha iniziato anche a stipulare accordi con diverse aziende, per poter sfruttare questo sistema di connessione. È il caso di Microsoft, che ha annunciato il servizio Azure Space, un sistema che combina internet satellitare ad un servizio cloud per l’elaborazione di dati.
Il 2020 per SpaceX è iniziato letteralmente col botto, con l’ultimo importate test prima di poter trasportare un equipaggio con la Dragon. Lo scorso gennaio abbiamo assistito all’In-Flight Abort test, una simulazione di interruzione missione in volo. Tale prova ha comportato la distruzione in volo del Falcon 9 con una spettacolare esplosione e la fuga della Dragon dal vettore. A maggio, tutti i preparativi erano stati completati e finalmente Bob Behnken e Doug Hurley sono diventati i primi due astronauti a volare a bordo di una capsula privata. Con la missione Demo-2, SpaceX ha finalmente portato a termino uno dei suoi obbiettivi più ambizioni, trasportare l’uomo nello spazio. È iniziata così una nuova era dell’esplorazione spaziale per l’azienda di Musk.
Il successo di Demo-2 ha spinto diverse compagnie a stipulare contratti con SpaceX per organizzare voli turistici nello spazio. Le prime sono state Space Adventure ed Axiom Space. Quest’ultima ha già in programma la prima missione, AX-1, prevista per la fine del 2021. L’equipaggio sarà formato dal comandate Michael López-Alegría, astronauta della NASA, ed Eytan Stibbe, colonnello dell’Air Force di Israele. Non confermati ancora ufficialmente, gli altri due passeggeri dovrebbero essere l’attore Tom Cruise ed il regista Doug Liman.
La prima missione ufficiale di lunga durata supportata dalla Crew Dragon è iniziata poi il 16 novembre. La missione Crew-1 è la prima con un equipaggio composto da 4 astronauti. La nuova capsula di SpaceX è utilizzata in due diverse versioni Crew e Cargo. Quest’ultima serve per trasportare rifornimenti e nuovi equipaggiamenti sulla Stazione Spaziale Internazionale e presenta diverse modifiche rispetto alla versione Crew. Nella Cargo Dragon, infatti, mancano tutti i sistemi per il supporto vitale dell’equipaggio, e i motori SuperDraco. Per tutto il 2021 quindi, avremo attraccata alla ISS almeno una Dragon ed in alcuni casi, come in questi giorni, due capsule di SpaceX contemporaneamente.
Per quanto riguarda Starship, il 2020 è iniziato cercando di risolvere i problemi alle saldature avuti con la Mk1, esplosa il 21 novembre 2019. SpaceX per prima cosa ha iniziato a migliorare gli anelli, realizzandoli con un’unica lastra di acciaio inossidabile, a differenza di quelli di Mk1.
A Boca Chica, il sito in Texas selezionato per lo sviluppo del progetto, gli operai hanno costruito due serbatoi per i test, soprannominati Bopper. SpaceX ha effettuato dei test di pressurizzazione portando i due serbatoi a rottura, che sono poi esplosi rispettivamente il 10 gennaio ed il 29 gennaio. Insieme a questi due serbatoi, gli ingegneri hanno testato anche un header tank, simile a quello situato in cima al nose cone.
Il primo prototipo realizzato con le nuove tecniche produttive, SN1, ha raggiunto il pad per i test il 25 febbraio. Tre giorni dopo però, anche questa Starship è esplosa, sempre per un problema legato alla sua costruzione. SpaceX quindi ha deciso di realizzare un nuovo serbatoio per i test, questa volta più grande dei Bopper. Denominata SN2, è stata pressurizzata fino a raggiungere gli 8,5 bar e senza raggiungere il punto di rottura. Le prove effettuate con questo prototipo non sono però bastate, e sono state ripetute col successivo. Un errore nella programmazione del test di pressurizzazione di SN3 ne ha però causato la distruzione il 3 aprile.
SN4 è stata poi la prima Starship a cui a cui sono stati montato e acceso un motore Raptor, facendoci sperare in un imminente volo. I sistemi di terra di alimentazione del razzo hanno però causato una spettacolare esplosione, subito dopo il quinto static fire effettuato il 29 maggio. Finalmente, dopo molti tentativi, SpaceX è riuscita a far volare ben due prototipi di fila, SN5 ed SN6, il 4 agosto ed il 3 settembre rispettivamente.
Nel mentre, gli operai hanno anche realizzato altri due serbatoi di test, SN7 ed SN7.1, per testare la resistenza di un altro tipo di acciaio inossidabile l’AISI 304L.
Le conoscenze derivate da un anno molto intenso di test sono confluite tutte nel primo prototipo completo di Starship: SN8. Un razzo alto 50 metri, con 9 metri di diametro. Per la prima volta, al pad di lancio è stato assemblato un prototipo dotato sia di nose cone che di superfici alari per il controllo del rientro. L’obbiettivo del volo di SN8 non era solamente di testare l’atterraggio, ma tutte le diverse fasi di un volo a 12.5 km di quota.
Questa Starship ha stabilito diversi primati, grazie al suo volo SpaceX è riuscita a ricavare moltissimi dati in condizioni reali di volo. Prima di SN8, non erano mai stati utilizzati 3 motori Raptor contemporaneamente e nemmeno l’header tank dell’ossigeno, situato in cima al nose cone. In molti erano scettici sulla riuscita di questo primo volo della Starship, Elon Musk compreso, poiché molte cose potevano andare storte. SN8 invece ha eseguito tutte le manovre alla perfezione, soprattutto la stabilizzazione del volo orizzontale tramite le 4 ali.
La bassa pressione nell’header tank però, non ha garantito la corretta alimentazione dei motori nell’ultima fase di rientro. Dei 3 Raptor necessari all’atterraggio, se ne sono accesi solamente due, arrivando poi a terra con un solo motore funzionante. Il rapporto non ottimale tra ossigeno e metano ha dato vita ad una combustione che ha danneggiato l’ugello del motore. Il calore generato ha rimosso lo strato protettivo di inconel ed esposto i canali in rame per il raffreddamento. La conseguenza di ciò è stata una spettacolare fiamma verde, seguita subito dopo dall’esplosione della Starship, che fortunatamente non ha danneggiato nessuna struttura vicina.
Grazie a SN8, SpaceX ha dimostrato che Starship è un progetto che può mantenere le promesse fatte da Musk, come quella di trasportare grandi carichi nello spazio. Gwynne Shotwell, presidente e COO di SpaceX, ha già iniziato a stipulare accordi con diverse aziende per utilizzare la Starship per trasportare carichi in orbita.
SpaceX utilizza un metodo di sviluppo innovativo per quanto riguarda il settore aerospaziale. Realizza molti prototipi da testare di volta in volta apportando piccole modifiche tra una versione e l’altra. Ciò permette di ottenere tantissimi dati sul comportamento reale della struttura di Starship, per procedere velocemente con il suo perfezionamento.
Per fare questo però, è necessario avere un complesso che stia al passo con i ritmi dei test. L’area di Boca Chica acquistata dall’azienda di Musk è cresciuta di conseguenza con la stessa velocità del progetto Starship. Partita con un paio di capannoni, ora l’area è diventata una vera e propria fabbrica di Starship, tanto che la produzione ora è in anticipo rispetto ai test in corso. Mentre SN8 si apprestava a completare il suo volo, gli operai avevano completato SN9 ed ultimato i lavori sul corpo principale di SN10. Ora, ad inizio 2021, si è quasi completata Starship SN11 e si è iniziato l’assemblaggio di SN12.
SpaceX ha combinato il lavoro manuale all’utilizzo di moderne macchine automatizzate per la costruzione dei razzi in Texas. Per le saldature, infatti, vengono utilizzati anche robot multifunzionali come quelli adottati nelle fabbriche di Tesla. Presto dovranno pensare anche ad un “parcheggio” per i diversi prototipi in attesa di test. Al sito di lancio attualmente sono stati realizzati due pad, che tra non molto vedremo occupati in contemporanea da due Starship.
Il 2020 è stato un anno memorabile per SpaceX non solamente per i successi dei propri mezzi spaziali e per i primi test dei nuovi progetti. Lo è stato anche per la firma di numerosi contratti che segneranno indissolubilmente i prossimi anni dell’azienda. Come scritto nel paragrafo poco sopra, l’anno è iniziato con la firma dei contratti per l’uso turistico della Dragon con Axiom Space e Space Adventure.
A marzo il Falcon Heavy è stato poi selezionato per lanciare, nel 2022, la missione della NASA Psyche, diretta sull’omonimo asteroide. È il primo contratto per un lancio scientifico per il lanciatore pesante di SpaceX. Sempre a marzo, a sorpresa, l’azienda di Musk ha vinto il contratto Gateway Logistics Services con la Dragon XL, un mezzo che non si era mai visto prima. Questa nuova versione della Dragon dovrà rifornire il Lunar Gateway, con un contratto della durata di 12 anni e del valore di 7 miliardi di dollari.
Ad aprile, SpaceX ha stupito tutti ancora, essendo scelta come uno dei tre vincitori del programma HLS. Starship è stata finanziata dalla NASA come uno dei possibili mezzi per scendere sulla Luna con Artemis 3.
Ad Agosto SpaceX, assieme ad ULA, è stata selezionata come vincitrice del programma National Security Space Launch Phase 2: Launch Service Procurement (LSP). Questo comporta il lancio con vettori SpaceX di carichi militari, fino al 2026. Il finanziamento di questo contratto non è certo, ma sembra che la cifra che SpaceX riceverà sia di circa 2.5 miliardi di dollari.
In autunno l’azienda di Musk è stata scelta per costruire 4 dei primi 8 satelliti della costellazione militare Transport and Tracking Layer (TTL). Lo scopo di questa rete sarà quello di tracciare e controllare missili balistici a Terra e rappresenta il primo contratto di SpaceX in veste di produttrice di satelliti per realtà terze. I 4 che verranno realizzati da loro saranno basati sulla struttura degli Starlink. Questo è un passo importante per l’azienda, in quanto conferma innanzitutto la bontà del progetto Starlink, ma anche la capacità industriale di SpaceX. Essere riusciti a trasformare il satellite per la fornitura di Internet globale in un progetto per la difesa americana aprirà in futuro nuove prospettive nel mercato satellitare.
Come se non bastasse, per concludere l’anno, il 31 dicembre è stato annunciato che sarà la stessa SpaceX, con un contratto di lancio da 150 milioni di dollari, a lanciare tutti i satelliti della rete TTL, in due lanci separati da effettuare fra la fine del 2022 e l’inizio del 2023.
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