Durante il quarto volo di test, avvenuto il 6 giugno, SpaceX è riuscita ad ottenere importanti progressi per il futuro del progetto Starship. Due sono stati i più significativi: il rientro controllato del Booster 11 e la discesa in atmosfera e ammaraggio della Ship 29. Per il Super Heavy quasi tutto ha funzionato come previsto, tranne l’avviamento di un Raptor al decollo, e l’accensione di un altro motore nella fase di rientro. Il tutto si è comunque concluso con un ammaraggio in un punto preciso nel Golfo del Messico. Questo ha portato Elon Musk a dichiarare che con il prossimo lancio tenteranno la cattura al volo del Super Heavy, ma sarà veramente possibile già durante il quinto lancio?

I progressi di Starship si può vedere anche in versione video qui:

La Ship 29, invece, ha mancato il suo bersaglio di circa 6 km, a causa del danneggiamento di una delle ali superiori. La Ship ha perso parte della sua capacità di controllare il rientro, riuscendo comunque a gestire il suo assetto.

Ora a Starbase SpaceX si sta preparando non solo per il prossimo volo ma anche per l’inizio della costruzione della seconda Mechazilla, che consentirà di aumentare la cadenza dei lanci.

Durante un’intervista ad Elon Musk fatta dallo Youtuber Tim Dodd, conosciuto come Everyday Astronaut, abbiamo potuto apprendere diverse informazioni sia sull’attuale sviluppo del progetto che sui lavori che eseguiranno a breve termine. Ecco quindi cosa è accaduto nell’ultimo mese in questo nuovo articolo della rubrica “I progressi di Starship”.

Obiettivo del 2024: collaudare lo scudo termico

A Tim Dodd, Musk ha detto che con i prossimi voli SpaceX si concentrerà sia sull’analisi delle prestazioni dello scudo termico che sul recupero di entrambi gli stadi. Non saranno quindi previste a breve termine missioni per il rilascio degli Starlink V3, la versione più grande dei satelliti che può viaggiare solo a bordo di Starship.

L’intervista ha avuto luogo il 5 giugno, quindi un giorno prima del volo del Booster 11 e della Ship 29. In quell’occasione, Musk aveva già annunciato le sue perplessità riguardo alla resistenza al plasma delle cerniere delle ali superiori della Starship. A causa del loro design, infatti, il plasma che si genera al rientro può insinuarsi all’interno della fessura tra le ali e il corpo principale, surriscaldando così le componenti interne.

Durante la diretta abbiamo potuto vedere come l’ala destra della Ship 29 si fosse in gran parte danneggiata. La prima ipotesi avanzata da Musk riguardo alla perdita delle piastrelle riguarda la loro distanza le une dalle altre.

La Starship, essendo realizzata in acciaio inossidabile, è infatti soggetta a dilatazioni termiche piuttosto ampie. Le piastrelle devono essere quindi collocate alla giusta distanza per evitare che si scontrino tra loro quando i serbatoi sono pieni di propellente criogenico, o si allontanino troppo quando la struttura si scalda al rientro.

Durante una intervista post volo, sempre svolta con Tim Dodd, Musk ha spiegato che la distanza delle piastrelle nelle due ali superiori durante il rientro ha portato la Ship ad avere prestazioni differenti dello scudo termico in quelle zone rispetto al corpo principale. Nonostante i danni, dalla telemetria hanno osservato come la Ship 29 “aprisse” maggiormente l’ala destra per compensare i danni e mantenere il controllo.

Uno scudo sotto lo scudo

Alla base della Ship 29 i tecnici avevano volutamente evitato di installare due piastrelle. Ciò è servito per collaudare un nuovo materiale ablativo che verrà posizionato sotto lo scudo termico nei prossimi prototipi. Attualmente, la Starship non potrebbe sopravvivere al rientro se dovesse perdere anche solo una piastrella nella zona dei serbatoi.

Per tale ragione, in SpaceX hanno deciso di aggiungere un secondo scudo termico, realizzato con materiale ablativo. Qui la dissipazione del calore avviene tramite l’erosione di questo materiale, rendendolo quindi non riutilizzabile. Si tratta però di una soluzione per aumentare la sicurezza della Starship, in quanto lo scudo termico primario, in materiale ceramico, dovrà garantire la riutilizzabilità della Ship.

Con la Ship 29 hanno quindi potuto collaudare questa seconda protezione, applicandone due strati in una zona e solo uno in un’altra. Dai primi dati, sembrerebbe che nella zona con un solo strato l’erosione sia stata tale da esporre l’acciaio sottostante. Ciò non è accaduto dove avevano collocato due strati.

new tiles for thirty – July 3, 2024 pic.twitter.com/uf3gcFkwfp

— Starbase Surfer (@cnunezimages) July 3, 2024

Il nuovo scudo termico ceramico

Il nuovo scudo termico, composto da due strati di materiale ablativo e nuove piastrelle, sarà collaudato per la prima volta interamente sulla Ship 30, durante il quinto volo di Starship. Attualmente non c’è ancora una data precisa per questo lancio, anche perché, a seguito del volo del 6 giugno, gli operai hanno iniziato a rimuovere tutte le piastrelle della Ship 30 per installare quelle nuove.

Questo tipo di lavoro richiede molto tempo poiché le piastrelle sono circa 18.000 e, solitamente, vengono installate man mano che realizzano le diverse sezioni dei prototipi. Questo procedimento evita di lavorare su una Starship completa, rendendo più facile raggiungere tutte le diverse zone da ricoprire. Un procedimento non possibile con la Ship 30 che era già stata costruita. Attualmente non sappiamo quasi nulla sulle piastrelle utilizzate per la Ship 30 e quanto e come siano diverse dalle precedenti.

Per poter eseguire un nuovo volo in minor tempo, rispetto a quanto atteso fra il terzo e quinto, SpaceX dovrebbe lanciare entro il 30 agosto, quando saranno passati esattamente 85 giorni dal quarto test. Attualmente proprio fine agosto appare come una data plausibile per il quinto lancio.

Il nuovo design

Come spiegato da Musk, risolvere il problema legato alle cerniere delle ali comporta una riprogettazione della sezione superiore della Starship. Perciò, per i prossimi lanci, durante i quali utilizzeranno ancora la prima versione della Ship, SpaceX potrà solo cercare di contenere gli eventuali danni.

La seconda versione della Starship è già in fase di sviluppo e presto inizierà la sua costruzione. Rispetto a quella attuale, le ali superiori saranno spostate più indietro, verso la sezione non protetta dallo scudo termico. Quindi non saranno più in linea con le ali poste alla base.

La Starship rientra in atmosfera con un angolo compreso tra i 65° e i 70°, e ciò comporta che il maggiore contributo per la stabilizzazione e il controllo sia dato dalle ali poste in basso. In questa particolare fase, le ali superiori tendono a riportare la Ship in verticale, rendendo più complesso il suo controllo. Spostare le ali superiori ha quindi un duplice vantaggio: migliora il controllo e permette di collocare le cerniere in una posizione più riparata.

Superata la prima fase di rientro e raggiunte velocità subsoniche, la Ship si posiziona in orizzontale e la caduta viene controllata nuovamente con tutte e quattro le ali. Musk paragona questa fase al controllo della caduta da parte di un paracadutista.

Altri elementi che verranno modificati nella Starship V2 sono gli header tank, i serbatoi posti sulla cima della Ship, che avranno una capienza maggiore e saranno più facili da realizzare.

Gli ingegneri di SpaceX stanno studiando modifiche anche per il Super Heavy, e una delle questioni dibattute è il numero di grid fins. Musk ha spiegato che il controllo potrebbe avvenire anche solo con due griglie, ma probabilmente ne installeranno tre. Si tratta di un cambiamento che apporteranno in una fase più avanzata del progetto.

La nuova Mechazilla inizia a crescere

Al sito di lancio, gli operai di SpaceX hanno iniziato i lavori per la realizzazione della seconda Mechazilla, la torre dotata di bracci per lo spostamento e la cattura al volo dei due stadi. Rispetto al progetto originale, SpaceX ha apportato alcune modifiche.

In primo luogo, questa nuova torre sarà più alta, per gestire meglio i 150 metri della versione finale di Starship. L’attuale Mechazilla, infatti, raggiunge i 140 metri di altezza e quindi sarà più bassa del nuovo vettore.

Un’altra importante modifica riguarda la lunghezza dei bracci, che è stata ridotta rispetto a quelli utilizzati attualmente. Musk ha spiegato a Tim Dodd che il motivo del ridimensionamento è dovuto alla difficoltà riscontrata nel muovere i bracci. A causa della loro lunghezza e della loro massa, risulta molto difficile fare in modo che ruotino velocemente e in maniera precisa. Hanno quindi deciso di accorciarli per cercare di risolvere questo problema.

Returning the booster after launch is a core capability to Starship becoming rapidly and reliably reusable pic.twitter.com/j4NSdnNiKr

— SpaceX (@SpaceX) June 27, 2024

Nelle prime fasi di progettazione, sono state valutate due possibili manovre di cattura al volo. Quella che hanno deciso di utilizzare prevede che il Super Heavy arrivi tra i bracci di Mechazilla e attenda la loro chiusura mentre rimane sospeso a mezz’aria grazie ai suoi motori. Ciò comporta, però, un elevato consumo di propellente, che deve quindi essere caricato prima della partenza.

La seconda opzione, scartata, prevedeva che fosse la stessa Mechazilla a rallentare la discesa finale del Super Heavy, in modo da utilizzare una minore quantità di propellente. Musk ha affermato che probabilmente, in futuro, SpaceX riuscirà a trovare una via di mezzo tra queste due soluzioni.

Rispetto al pad utilizzato fino ad ora, la nuova rampa di lancio avrà un flame trench più tradizionale, quindi non installeranno il Water Deluge System in acciaio. I lavori per scavare questa trincea sono già iniziati.

Altri “pezzi di Starship” – Brevi novità e aggiornamenti

• In vista del quinto lancio e del tentativo di cattura al volo, SpaceX ha collocato sul pad un “piccolo” serbatoio di test, per collaudare il movimento dei bracci di Mechazilla. In alcune occasioni è stato possibile notare come uno dei bracci abbia colpito il serbatoio con una forza tale da farlo oscillare.
  

  Starbase team testing the tower chopsticks for the upcoming catch of a Super Heavy booster pic.twitter.com/mwkefizmwO

  — SpaceX (@SpaceX) June 27, 2024

• Musk ha confermato che SpaceX utilizza ancora i motori di Tesla per muovere sia le ali della Starship che le grid fins del Super Heavy.
• Per Musk riutilizzare rapidamente Starship significa che il Super Heavy possa supportare due missioni nel giro di poche ore. Per il secondo stadio però, è necessario che rientri sulla Terra dopo essere stato in orbita. Ciò richiederà da alcune ore a diversi giorni, a seconda dell’orbita. Per tale ragione, Musk sostiene che per ogni Super Heavy ci vogliano 5 Ship.
• SpaceX inizialmente prevedeva di installare un sistema traspirante al posto dello scudo termico. Sebbene il peso sia simile, un sistema che implica la fuoriuscita di gas per assorbire il calore non è mai stato testato con rientri ad alta velocità. Hanno quindi preferito optare per un sistema di cui si conoscono meglio le prestazioni.
• Sebbene Starship subirà ancora diverse modifiche prima di arrivare alla versione finale, presto entrerà in funzione la nuova fabbrica a Starbase.
• I motori Raptor di prossima generazione non avranno bisogno di uno scudo termico. Essendo il motore totalmente esposto, ci sarà un circuito di raffreddamento integrato all’interno. Sarà simile al modello del motore mostrato nella presentazione di aprile, in cui sembra che manchino alcune parti.

• Il circuito di raffreddamento secondario permetterà di eliminare anche diversi giunti e bulloni, rendendo però la manutenzione più complessa. Anche gli attuali Raptor hanno sistemi di raffreddamento, ma non sono ancora sufficienti per eliminare gli scudi termici.
• Ogni sei mesi circa, SpaceX organizza una vendita di azioni, aperta ai dipendenti e agli investitori. Si tratta di una “tender offer”, cioè di una operazione in cui l’azienda invita azionisti e investitori interessati, ad acquistare azioni direttamente dagli azionisti di minoranza che intendono venderle, solitamente dipendenti. Durante l’offerta di giugno, le azioni sono state vendute intorno ai 110 dollari ad azione, portando la valutazione dell’azienda a 210 miliardi di dollari.