Sta per iniziare una nuova particolare corsa allo spazio, quella al turismo suborbitale. Sarà essenzialmente una corsa a due, una sfida fra le due aziende private Virgin Galactic e Blue Origin. L’11 luglio è prevista la partenza del primo volo con un equipaggio di Virgin Galactic, a cui seguirà il primo volo di Blue Origin con equipaggio il 20 luglio. Le due aziende hanno però entrambe già fatto volare i propri mezzi, che sono tutti e due completamente riutilizzabili, seppur molto diversi. In questo primo approfondimento vedremo nel dettaglio il primo mezzo, lo spazioplano e il profilo di volo di Virgin Galactic. In un successivo articolo, analizzeremo invece la proposta di Blue Origin.

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Cos’è un volo suborbitale

Prima di tutto è giusto però chiarire un piccolo dettaglio. Sia il mezzo di Blue Origin che il mezzo di Virgin Galactic non raggiungeranno l’orbita terrestre, seppur sfioreranno lo spazio. Spesso, in ambito generico, “orbita” e “spazio” sono usati come due sinonimi, ma non lo sono. Per raggiungere lo spazio basta andare sufficientemente in alto da superare un determinato confine, per raggiungere l’orbita bisogna andare molto in alto, ma anche possedere una velocità “orizzontale” (tangente rispetto alla superficie terrestre) molto elevata. In un volo suborbitale sufficientemente alto si raggiunge lo spazio, quindi, ma si atterra nuovamente dallo stesso punto da cui si era partiti, muovendosi per pochi minuti solamente in verticale. Quanto alto bisogna andare per raggiungere lo spazio? 

Esistono essenzialmente due convenzioni diverse. La Linea di Kármán è un confine convenzionale posto a 100 km di quota che separa l’atmosfera dallo spazio. Questo confine è riconosciuto dalla Fédération Aéronautique Internationale (FAI) e dalla maggior parte del mondo. In USA tuttavia esiste un’altra convenzione che definisce il confine fra atmosfera e spazio, un limite posto a 80 km (o 60 miglia). Questo secondo valore è riconosciuto dalla NASA e dalla Space Force per molti motivi. Innanzitutto quello storico, in quanto negli anni ’60 molti aerei sperimentali superavano questa quota per arrivare “nello spazio” in secondo luogo per questioni militari.

Gli Stati Uniti preferiscono una quota “diversa” in modo che non ci sia una definizione internazionale. In questo modo è difficile che i vari missili balistici militari, che superano molte volte le quote degli 80 km e dei 100 km possano essere soggetti alle leggi internazionali spaziali. Queste sono infatti spesso più vincolanti per quanto riguarda gli armamenti. Discutere di questi due confini è importante, in quanto la capsula di Blue Origin supera di poco la quota di 100 km (circa 107 km) mentre il volo di Virgin Galactic si ferma a 92 km circa, superando quindi solamente il confine di 80km. Nonostante questo anche i passeggeri di Virgin Galactic sono ufficialmente riconosciuti come astronauti.

Il mezzo di lancio White Knight Two

Il mezzo con cui Virgin Galactic raggiunge lo spazio è sicuramente molto particolare. Esso è essenzialmente diviso in due, un aereo denominato Scaled Composites Model 348 White Knight Two (chiamato semplicemente White Knight Two o WK2) e uno spazioplano attraccato all’areo più grande. Lo scopo del WK2 è quello di portate lo spazioplano al cui interno sono presenti 6 persone fino ad una quota di circa 15 km e qui rilasciarlo in modo che proceda verso lo spazio in autonomia.

Il White Knight Two è stato ufficialmente presentato nel 2008, e attualmente ne esiste un solo esemplare, con un secondo mezzo in costruzione. Il mezzo attuale è chiamato VMS Eve, in onore di Evette Branson, la madre di Richard Branson. E’ stato progettato e costruito dalla Scaled Composites, sulla base del White Knight e del Proteus, due prototipi progettati negli anni ’80 da Burt Rutan, fondatore della stessa Scaled Composites. Il WK2 è stato pensato inizialmente per portare un piccolo vettore, che separato sempre a 15 km di quota avrebbe potuto raggiungere lo spazio e immettere piccoli satelliti in orbita. L’aereo è pensato infatti per utilizzi diversi, in modo da essere versatile. Ad esempio, potrebbe essere usato con un serbatoio d’acqua agganciato al posto dello spazioplano, in modo da essere un aereo per lo spegnimento degli incendi.

Il WK2 è alimentato da quattro turbogetto Pratt & Whitney Canada PW308 in grado di sviluppare 30.69 kN di spinta ognuno. Ha un’apertura alare di 43 metri e una lunghezza di 23 metri. E’ in grado di raggiungere quote fino a 18km, con una capacità di carico di 17 tonnellate. A bordo sono presenti due piloti.

Lo spazioplano VSS Unity

La VSS Unity (formalmente chiamata SpaceShip Two) è il vero e proprio mezzo spaziale di Virgin Galactic, all’interno del quale risiedono i passeggeri durante il volo. La portata massima della capsula è di sei passeggeri, più due piloti. Durante il primo volo saranno però a bordo solamente quattro persone. La VSS Unity è attualmente l’unico spazioplano operativo di Virgin, ma a fine marzo 2021 è già stata presentata la prima SpaceShip III, chiamata VSS Imagine. Nei prossimi anni la flotta di spazioplani dovrebbe ampliarsi ancora, per supportare la richiesta di mercato.

Lo spazioplano si separa a circa 15 km di quota dal WK2 e dopo pochi secondi accende il suo motore ibrido RocketMotorTwo. Questo rimane acceso per circa 60-70 secondi, facendo salire di quota la SpaceShip. L’ultima parte della salita, fino ai 90 km circa di volo viene infine effettuata per inerzia. Il motore è alimentato da protossido di azoto come ossidante e polibutadiene con radicali ossidrilici terminali (o HTPB acronimo di hydroxyl-terminated polybutadiene) come combustibile solido. Il motore di Virgin Galactic riesce a generare 310 kN di spinta.

A luglio del 2020 Virgin Galactic ha presentato per la prima volta gli interni della SpaceShip Two. Questi sono organizzati in modo modulare, ospitando sei passeggeri alla massima capienza, ma in modo che i vari posti possano essere sostituiti da payload scientifici o commerciali. Ogni persona a bordo avrà due oblò dai quali osservare lo spazio esterno, uno laterale e uno superiore.

Il profilo di volo

Il volo di Virgin Galactic dura circa 1 ora e 30 minuti, dal momento del decollo al ritorno allo Spaceport America. Prima del decollo l’azienda di Richard Branson eseguirà 4 giorni di addestramento per i passeggeri che saranno ospitati direttamente allo spazioporto.

Una volta partiti, il WK2 trasporta lo spazioplano a circa 15 km di quota e una volta qui la SpaceShip Two si separa, accende il suo motore e inizia la sua ascesa verso lo spazio. Questa dura pochi minuti, durante i quali la VSS Unity prima raggiunge una velocità di poco superiore a Mach 3, e poi esegue una manovra che è un vero e proprio backflip. In questo modo viene anche massimizzata l’esperienza del viaggiatore.

Una volta iniziata la discesa, lo spazioplano ruota le sue ali di ben 60 gradi, in modo da limitare l’attrito atmosferico. A circa 20 km di quota le ali vengono nuovamente ruotate e il rientro allo Spaceport America continua in modo classico. La SpaceShip Two plana in autonomia senza mai riaccendere i motori. Si conclude così l’esperienza di volo di Virgin Galactic.

Il primo volo

Il primo volo di Virgin Galactic è programmato per domenica 11 luglio alle ore 15:00 (orario italiano). Sarà possibile seguirlo in live streaming direttamente da qui. A bordo della VSS Unity ci saranno sei persone, due piloti (Dave Mackay e Michael Masucci) e quattro membri dell’equipaggio.

Questi ultimi, oltre a Richard Branson, sono:

Beth Moses è a capo degli istruttori astronauti in Virgin Galactic. A bordo sarà a capo dell’equipaggio, direttrice dei test a bordo e responsabile della sicurezza e delle operazioni di bordo.

Colin Bennett è un ingegnere capo in Virgin Galactic e a bordo sarà responsabile dell’equipaggiamento, delle procedure di propulsione e della parte in cui saranno in microgravità.

Sirisha Bandla è vicepresidente della Government Affairs and Research Operations in Virgin Galactic. A bordo sarà responsabile di un esperimento progettato dall’Università della Florida per l’analisi dell’ambiente in microgravità oltre che a valutare l’esperienza di volo per un passeggero.

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