Sembrano tre Falcon 9, uniti tra loro a formare un unico vettore spinto da 27 motori Merlin. Questo è il Falcon Heavy, il più potente vettore attualmente disponibile sul mercato, e vicino al prossimo lancio dopo tre anni di stop. Lo sviluppo di questo vettore pesante nasce da un’idea alla base molto semplice, ma che SpaceX ha impiegato diversi anni a realizzare.

Le difficoltà tecniche e il continuo sviluppo e cambiamento del Falcon 9 in parallelo, hanno portato al debutto del Falcon Heavy solo il 6 febbraio 2018. Quel giorno, quando in Italia erano le 21:45, è decollato per la prima volta il Falcon Heavy, con a bordo una Tesla Roadster. Da allora sono state eseguite solamente tre missioni, mentre la quarta sarà tentata il 1 novembre. Si chiama USSF-44 e porterà in orbita due satelliti militari verso l’orbita geostazionaria. Il lancio è previsto il 1 novembre, alle 14:40 italiane.

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Con una spinta di circa 22.8 MN al livello del mare, il Falcon Heavy è secondo solamente al Saturn V, che con i suoi 34 MN di spinta detiene ancora il primato. Questi record però presto verranno battuti da nuovi vettori come SLS e Starship, quindi il Falcon Heavy manterrà la sua corona solamente per poco tempo.

È necessario sottolineare però che questi paragoni si limitano esclusivamente alla potenza generata al decollo, cioè dal primo stadio. Il Saturn V ad esempio, basava molte delle sue prestazioni sulla presenza di tre stadi. I vettori citati sono tutti estremamente diversi da loro, soprattutto per quanto riguarda il loro utilizzo. Inoltre, il Falcon Heavy si presta a diverse configurazioni, in base al recupero che si vuole fare dei tre booster. Le sue prestazioni variano in base a queste scelte, ed è ovviamente l’unico razzo a presentare attualmente questa possibilità.

Le diverse modalità di utilizzo di un Falcon Heavy

Le prestazioni del Falcon Heavy variano in base a come viene configurato il vettore, ovvero se è previsto il recupero o meno di due o tre booster. Un’altra variabile è la modalità di recupero dei due booster laterali. La scelta dipende dalla quantità di propellente che devono conservare i singoli booster: un rientro alla landing zone a terra ne richiederà di più rispetto ad un rientro sulla chiatta. Tali considerazioni vengono fatte in base alla massa del carico e alla sua orbita di destinazione.

La capacità massima di trasporto la si può ottenere rinunciando al recupero di tutti e 3 i Falcon 9, appositamente modificati, che lo compongono. Sfruttare il vettore pesante perdendo tutti i booster comporta anche la spesa massima per le aziende o agenzie spaziali, che dovranno sborsare un minimo di 97 milioni di dollari. In questo caso, il Falcon Heavy è in grado di trasportare 63,8 tonnellate in orbita terrestre bassa.

Secondo una dichiarazione di Musk, le prestazioni verrebbero ridotte soltanto del 10% in caso SpaceX decida di perdere il core centrale ma recuperare i booster laterali utilizzando due chiatte. Inizialmente la missione USSF-44, prevedeva proprio questo tipo di configurazione, ma successivamente si è optato per un’altra scelta. I booster del prossimo lancio atterreranno sulle Landing Zone 1 e 2 di Cape Canaveral, rinunciando quindi alle chiatte. Il core centrale però verrà comunque perso, permettendo in questo modo di fornire maggiore spinta al secondo stadio.

Un ultimo profilo di missione prevede il rientro di tutti e tre i Falcon 9, due sulla terraferma e uno a bordo di una chiatta. Si stima che il Falcon Heavy, con un lancio di questo tipo, possa permettere di lanciare un carico da circa 30 tonnellate in orbita terrestre bassa. Tutti e tre i lanci del Falcon Heavy effettuati finora prevedevano questa particolare configurazione. Solo in un caso però il booster centrale è riuscito ad atterrare con successo.

I tre voli del Falcon Heavy

Dal 2018 a oggi, dal pad 39A del Kennedy Space Center, sono decollati solamente tre Falcon Heavy. Il primo era un volo dimostrativo, per testare il vettore. Con questa missione hanno lanciato la Tesla Roadster di Elon Musk in orbita attorno al Sole.

I booster laterali che componevano il primo Falcon Heavy avevano già supportato una missione ciascuno ed erano stati modificati per la nuova missione. Il core centrale, era nuovo e quasi identico a un Falcon 9, tranne che per la struttura rinforzata, necessaria per sopportare le sollecitazioni dovute ai booster laterali.

Altri due Falcon Heavy sono decollati nel 2019, con le missioni Arabsat 6A e STP-2, utilizzando la nuove versione di Falcon 9, chiamata Block 5. Durante la prima di queste due missioni, tutti e tre i booster del Falcon Heavy erano riusciti ad atterrare correttamente, ma SpaceX ha perso il core centrale a causa delle pessime condizioni in mare.

Con STP-2 invece, SpaceX ha dimostrato le elevate capacità del Falcon Heavy, ma in particolare anche del secondo stadio. Quest’ultimo ha dovuto avviare diverse volte il suo motore Merlin per rilasciare i diversi satelliti sulle orbite richieste. Anche con questo lancio hanno perso il core centrale.

Il quarto volo del Falcon Heavy

Con la missione USSF-44 verranno portati in orbita due satelliti, per una massa totale di 3,7 tonnellate. È classificata come USSF-44, ovvero United States Space Force 44. Sul carico non si hanno molti dettagli, trattandosi di un lancio militare, ma le orbite che dovranno raggiungere i satelliti comporteranno diversi avviamenti da parte del secondo stadio. Queste accensioni, avverranno anche dopo più di 5 ore dalla partenza.

Ciò comporta diverse sfide tecniche, tra cui il mantenimento della corretta temperatura dell’RP-1 che alimenta il motore. Per evitare che questo raggiunga temperature troppo basse, SpaceX ha dipinto di grigio il serbatoio. Facendo così, esso assorbirà più calore dal Sole evitando in questo modo che l’abbassamento delle temperature lo porti a diventare troppo viscoso.

Affinché il secondo stadio possa eseguire correttamente tutte le accensioni è necessario che disponga di grandi quantità di propellente. Per tale ragione, il core centrale del Falcon Heavy gli fornirà tutta la spinta necessaria. Questo però non gli consentirà di fare ritorno su una delle chiatte e andrà distrutto durante il rientro in atmosfera.

È la prima volta quindi che vediamo un Falcon Heavy il cui core centrale è sprovvisto di tutti gli apparati per il rientro, ovvero le griglie e le gambe di atterraggio. I Falcon 9 che lo compongono sono tutti nuovi, a differenza di quanto accaduto durante STP-2 che utilizzava gli stessi booster del lancio precedente.

Nonostante SpaceX avesse testato singolarmente i booster in Texas, una volta uniti l’azienda ha effettuato un nuovo collaudo direttamente al pad 39A. Lo static fire test è avvenuto il 27 ottobre senza che in cima al vettore ci sia il carico, in modo tale che non subisca danni in caso di problemi.

Il limite più grande del Falcon Heavy

Il Falcon Heavy, grazie alle sue prestazioni, è in grado di supportate molti tipi di missioni, sia in orbita attorno alla Terra che verso la Luna. Il suo più grande limite però, è la dimensione dello spazio di carico. Il vettore utilizza lo stesso fairing del Falcon 9, che misura 13,1 metri in altezza e 5,2 metri di diametro come dimensioni esterne dell’ogiva, mentre lo spazio effettivamente utilizzabile per il carico ha un’altezza di circa 11 metri e un diametro massimo di 4,6 metri.

Carichi che necessitano l’utilizzo di un vettore pesante spesso sono anche molto ingombranti e quindi hanno bisogno di vani dalle dimensioni adeguate. Inoltre potrebbe risultare necessario per alcune aziende lanciare più satelliti insieme, e anche in questo caso lo spazio occupato è molto importante.

SpaceX è già al lavoro per sviluppare un fairing più grande, oltre a lavori di ammodernamento del pad 39A. Le modifiche serviranno ad aggiungere una struttura per l’integrazione verticale del carico.

Attualmente infatti, l’ogiva viene installata mentre il vettore si trova in orizzontale, ma diversi enti sviluppano i propri satelliti per poter essere trasportati e integrati direttamente in verticale. Per la missione USSF-67, come parte del programma National Security Space Launch Phase 2, SpaceX ha ricevuto 312 milioni di dollari. Oltre a coprire i costi del lancio, questi serviranno anche per lo sviluppo del pad e del nuovo fairing.

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