Uno dei pilastri della Space Economy è il mercato dei sistemi di lancio, un settore che ha visto negli scorsi cinque anni la nascita di una fitta giungla di startup. Molte di queste imprese, nate con la promessa di un accesso economico all’orbita terrestre, stanno per arrivare ad un importante punto di svolta: il loro primo lancio.
Questo è un momento in cui si passa dalla sola ricerca e sviluppo all’attività commerciale, uno snodo in cui bisogna anticipare il futuro per restare al passo di una delle industrie più dinamiche del mondo. Questo periodo potrebbe iniziare a settembre 2022, il mese in cui fino a quattro nuove startup potrebbero arrivare in orbita con alternati lanciatori di classe medio-piccola. L’inizio della fase operativa di queste quattro aziende è molto importante per capire quanto spazio c’è effettivamente per questo tipo di razzi nel mercato. Sopratutto in un segmento che fino ad oggi ha visto pochissime aziende di successo.
Il ritorno di Firefly
Tra le prime startup con data di lancio a settembre c’è Firefly con il razzo Alpha. L’azienda è al secondo tentativo dopo quello sfortunato risalente allo scorso anno. In quell’occasione il vettore presentò un problema ad uno dei quattro motori del primo stadio, il quale si spense ad appena 15 secondi dalla partenza. L’ascesa continuò per altri due minuti prima di perdere totalmente il controllo. Il razzo venne infine distrutto dal sistema di terminazione automatico. Dopo una rapida indagine, Firefly era pronta al ritornare sul pad di lancio ma è stata costretta ad un stop totale delle attività per problemi di sicurezza nazionale.
Più precisamente a causa della proprietà delle quote di maggioranza di Firefly che erano possedute da Max Polyakov, un imprenditore ucraino. Un caso simile a quello di Momentus, una startup che si occupa si servizi in orbita e precedentemente in mano al suo fondatore di nazionalità russa. A seguito della perdita dei permessi, Polyakov ha ceduto tutte le suo quote al gruppo americano AEI nel febbraio 2022. Da allora Firefly ha gradualmente risolto tutti i problemi di natura burocratica e si è riorganizzata in vista del secondo tentativo di lancio previsto per l’11 settembre. Recentemente hanno annunciato l’assunzione di un nuovo CEO, Bill Weber, che è diventato operativo già dal 1 settembre.
Il design di Alpha rimane invariato, un classico razzo a due stadi propulso da cinque motori a RP-1 e ossigeno liquido a ciclo tap-off. Con una capacità di oltre una tonnellata in orbita bassa, Alpha si colloca in quella nuova generazione di veicoli di classe media, più grandi dei piccoli razzi di aziende come Rocket Lab o Astra.
Il silenzio di ABL
Nel panorama di startup dedicato ai lanci orbitali sicuramente ABL Space è una di quelle realtà che hanno adottato una comunicazione essenziale, estranea dalla ricerca d’ipervisibilità. Un silenzio che forse riflette l’impegno profuso finora per raggiungere l’orbita con il razzo RS1, a solo cinque anni dalla fondazione.
Questo lanciatore ha raccolto anche la fiducia di diversi clienti importanti come Amazon, che intende lanciare i primi satelliti Kuiper di test proprio con RS1. Inoltre non si può non citare anche il colossale contratto, con opzione fino a 58 lanci, da parte di Lockheed Martin per questo decennio. L’idea alla base di ABL è creare un razzo relativamente potente per appartenere alla classe di piccoli lanciatori e renderlo il più economico possibile. La capacità di RS1 è infatti di 1350 kg, maggiore di ogni altra azienda americana in questo segmento.
La riduzione dei costi è possibile grazie ad una grande flessibilità dei sistemi di supporto a terra che per la startup devono essere ridotti a pochi container. Lo possiamo notare dall foto poco sopra, una delle poche immagini rilasciate da ABL. In questo modo è possibile il lancio senza infrastrutture permanenti complesse e quindi da molti siti di lancio come, per esempio, dal Regno Unito. Questo è già nei piani di ABL, che ha firmato un contratto sempre di Lockheed lanciare dal UK.
ABL intendeva debuttare con il primo lancio di RS1 a inizio 2022. I piani sono stati rinviati a causa di una esplosione in fase di test del secondo stadio a gennaio. L’azienda ha recentemente confermato che il primo volo di RS1 avverrà a settembre dallo spazioporto di Kodiak, in Alaska.
La corsa per il primo razzo a metano
La propulsione a metano è un tema molto attuale da quando SpaceX e Blue Origin hanno iniziato lo sviluppo di due ambiziosi motori con questo propellente. Il metano, a differenza di altri propellenti liquidi, è un interessante via di mezzo tra i due più classici kerosene e idrogeno.
A differenza del Kerosene, il metano presenta lo svantaggio di una minore densità, un fatto che comporta l’utilizzo di serbatoi più grandi rispetto alla stessa densità energetica equivalente in kerosone. Tuttavia, i propulsori a metano presentano un’efficienza teorica maggiore (isp). Il discorso è speculare nel confronto idrogeno-metano, in cui il primo elemento è molto più efficiente del metano ma estremamente meno denso.
Inoltre l’idrogeno presenta un’ulteriore complicazione nel design dei veicoli, ossia il bassissimo punto di ebollizione a -253° che rende più complesso il controllo termico dei serbatoi. Questo lo abbiamo notato anche recentemente, con le difficoltà che ha riscontrato la NASA nel carico del vettore SLS per il lancio di Artemis 1.
Il metano quindi, è un propellente che in un certo senso si potrebbe definire come “game changer”, oltre che sarà un punto di design fisso per molti dei futuri veicoli di questo e del prossimo decennio. In questa “gara” per arrivare al primo razzo a metano bisogna però dimenticare i più grandi progetti delle aziende americane e guardare in piccolo, nel mondo startup.
Qui ci sono due contendenti che competono per il primato con altrettanti veicoli, molto diversi ma entrambi con un enorme potenziale di crescita. Questa è però anche una sfida nella sfida, tra due nazioni: Stati Uniti e Cina.
Relativity Space e la stampa 3D
Con Terran-1, Relativity Space è senza ombra di dubbio la startup più osservata sostenuta da grandi investitori. Attualmente è stimata avere una capitalizzazione di oltre 4.2 miliardi di dollari. Questo è un valore molto elevato considerando che è ancora una società non quotata in borsa e che non ha ancora eseguito il primo volo orbitale.
La filosofia di Relativity consiste nel creare i Terran-1, tramite un ampio impiego della stampa 3D supportata da AI. Questo viene fatto per ridurre i costi di produzione e poter consegnare un veicolo completo in soli 60 giorni dal momento dell’ordine. Il Terran-1 presenta oltre l’85% di parti stampate in 3D, tra cui i dieci motori a metano Aeon-1. Con un’altezza di oltre 30 metri, Terran-1 sarà in grado di portare più di 1200 kg in orbita bassa terrestre. Queste prestazioni lo collocano in diretta concorrenza con i razzi precedentemente citati di ABL e Firelfy.
Sui propulsori Relativity ha svolto un importante lavoro di semplificazione e aggiornamento, tanto che a partire dal prossimo anno, questi nove propulsori nel primo stadio verranno rimpiazzati da un singolo motore Aeon-R. Quest’ultimo fa parte del progetto Terran-R, un razzo completamente riutilizzabile di classe paragonabile al Falcon 9 e che sarà spinto proprio da motori Aeon-R. Il motore Aeon-1 è un motore a ciclo aperto, alimentato da metano e ossigeno liquido.
Terran-1 esordirà dal LC-16 di Cape Canaveral molto probabilmente a settembre 2022. In questo momento il lanciatore ha quasi ultimato gli ultimi test in vista della campagna di lancio, tra cui uno static fire di tutti i motori del primo stadio. Una volta operativo, il razzo ha già diversi contratti che comprendono clienti come NASA, dipartimento della difesa e Iridium.
La promessa cinese, LandSpace
LandSpace è la quarta e ultima startup che nel mese di settembre potrebbe lanciare per la prima volta Zhuque-2 o ZQ-2. In questo caso il condizionale è d’obbligo a causa della solita riservatezza delle aziende cinesi, che difficilmente fanno trapelare le date di lancio. Tuttavia, nel caso di LandSpace è ampiamente noto che l’azienda cinese è a un passo dal lancio. Questo lo sappiamo grazie alle numerose foto del razzo sul pad per i test e a un cospicuo numero d’immagini satellitari.
ZQ-2 compete con Relativity Space per il primo razzo a metano. Il razzo cinese è alimentato dai motori TQ-12, ognuno con una spinta di 60 tonnellate. Una caratterista che permette d’intuire la grande capacità di lancio, che si stima essere di oltre 4000 kg (in LEO), quindi il veicolo nettamente più grande sul mercato delle nuove startup. Di fatto è anche l’unico lanciatore di classe media.
Inoltre LandSpace sta già lavorando ai TQ-12A, una versione migliorata dei motori che presenta un incremento di spinta del 9%, miglioramento dell’isp e una riduzione di 100kg nel peso totale per ogni motore. Tutte caratteristiche necessarie per rendere riutilizzabile il primo stadio, un elemento di design su cui molteplici startup cinesi stanno investendo molte risorse.
Un eventuale successo di Landspace sarebbe anche un importante pietra miliare per il settore aerospaziale della Cina. ZQ-2 potrebbe infatti inaugurare la “seconda stagione” delle startup cinesi, quella in cui sono presenti vettori a propellente liquido e con la possibilità di riutilizzo. Finora infatti, non sono molte le startup asiatiche che sono state in grado di raggiungere l’orbita, dimostrando una capacità del settore privato cinese decisamente minore di quello pubblico.
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