L’8 settembre, durante il Glenn Space Technology Symposium dell’American Astronautical Society a Cleveland, Bill Gerstenmaier, dirigente di SpaceX responsabile della costruzione e dell’affidabilità del volo, ha presentato alcuni risultati ottenuti dal decimo volo di Starship. Gerstenmaier si è focalizzato principalmente sui dati ricavati dal primo test dello scudo termico di una Starship Block 2, ottenuti dopo tre voli fallimentari.
Il 27 agosto, infatti, per la prima volta una Starship di seconda generazione è riuscita a completare con successo il profilo di volo. Il rientro è avvenuto nell’Oceano Indiano, a soli 3 metri dal punto previsto per l’ammaraggio. Si tratta di un eccellente risultato, considerando che SpaceX aveva volutamente pianificato un profilo di volo che avrebbe stressato la struttura più del dovuto.
Come affermato da Gerstenmaier, la gestione dello scudo termico sarà fondamentale per la riuscita del programma Starship. Nel corso della conferenza, Gerstenmaier ha inoltre illustrato i piani per i prossimi voli.
La Starship arancione e bianca
Uno dei principali test effettuati durante il decimo volo di Starship riguardava proprio lo scudo termico della Ship 37. Si tratta di una protezione composta da tre strati: un materiale ablativo nero, un materiale isolante di colore bianco e infine le piastrelle. Su questa Starship, SpaceX ha installato anche tre piastrelle metalliche per studiarne il comportamento, in quanto sarebbero più facili da produrre e, in teoria, più resistenti di quelle ceramiche. Dai dati ottenuti SpaceX ha scoperto che la realtà è ben diversa e che le piastrelle metalliche “non funzionano molto bene”, come affermato da Gerstenmaier.
Durante il rientro, il plasma e l’ambiente ad alto contenuto di ossigeno hanno fatto sì che le piastrelle si ossidassero molto velocemente. La ruggine generata si è depositata su quasi tutta la parte inferiore della Ship 37, dandole una caratteristica colorazione arancione.
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Ciò che preoccupa maggiormente SpaceX sono le fessure tra una piastrella e quelle adiacenti. Queste fessure sono necessarie perché la struttura della Starship, in acciaio inossidabile, è soggetta a piccole variazioni dovute alle elevate differenze di temperatura. Senza spessori, la dilatazione e la contrazione del metallo farebbero scontrare tra loro le piastrelle, che potrebbero danneggiarsi e staccarsi.
Rispetto alla sezione inferiore, il nose cone della Ship 37 si è invece colorato di bianco. Questo è stato dovuto proprio al materiale isolante utilizzato sia tra le piastrelle sia sotto di esse. Il calore infatti si è insinuato in questi spazi, erodendo il materiale derivato dallo scudo termico della capsula Dragon. Si tratta di un materiale ablativo, che quindi assorbe calore tramite erosione, e che rilascia un residuo bianco che si deposita sulle piastrelle adiacenti. La speciale lega di acciaio inossidabile utilizzata da SpaceX per Starship fa in modo che le piccole infiltrazioni non causino danni troppo gravi alla struttura.
Una soluzione croccante
Per evitare le infiltrazioni di calore, gli ingegneri di SpaceX hanno sviluppato un particolare materiale chiamato crunch wrap. Gerstenmaier ha così spiegato il suo funzionamento:
È come una carta da imballaggio che avvolge ogni piastrella, e poi… queste piastrelle vengono tenute in posizione meccanicamente. Vengono agganciate da un robot. Quando inseriamo la piastrella, questa piccola carta da imballaggio si posiziona essenzialmente attorno ai lati di ciascuna piastrella, e poi la tagliamo via in superficie.
SpaceX ha testato questo “involucro croccante” su alcune piastrelle della Ship 37 e sarà implementato sulla Ship 38. Questo sarà probabilmente uno degli elementi che punteranno a collaudare maggiormente durante il prossimo volo. In passato, SpaceX aveva utilizzato dei materiali riempitivi tra le piastrelle, ma si sono rivelati poco efficienti: spesso si staccavano in volo e aggiungevano molta complessità alla realizzazione dello scudo termico.
È quindi possibile che, a seguito del prossimo volo, all’ammaraggio vedremo la Starship con una colorazione differente. Non sappiamo se SpaceX continuerà a effettuare test con le piastrelle metalliche.
Gerstenmaier non ha invece parlato della piastrella dotata di sistema attivo di raffreddamento, quindi non abbiamo informazioni riguardo alla sua efficienza.
I prossimi passi
Gerstenmaier ha confermato che il prossimo volo, che sarà anche l’ultimo di una Starship Block 2, potrebbe avvenire già a ottobre. Ciò è in linea con quanto si osserva a Starbase. Il 7 settembre, infatti, SpaceX ha condotto con successo la prova statica di accensione dei 33 Raptor del Booster 15, che diventerà così il secondo Super Heavy riutilizzato. In questi giorni, gli operai stanno lavorando per aggiungere le modifiche al pad di lancio per collaudare anche i motori della Ship 38. Il profilo di volo sarà simile a quello dei precedenti lanci, anche se potrebbero cambiare alcuni degli obiettivi.
Probabilmente SpaceX eseguirà anche altri test con il Super Heavy, come il rientro con angoli di attacco elevati. Grazie ai dati ottenuti dai voli, infatti, è emerso che il Super Heavy si comporta in maniera molto differente rispetto alle simulazioni al computer o in galleria del vento. Secondo i modelli ottenuti, infatti, SpaceX non sarebbe in grado di far rientrare il Super Heavy con tanta precisione. Ciò evidenzia in modo significativo l’approccio adottato da SpaceX, che alle simulazioni affianca anche i dati reali ottenuti sul campo.
Dal volo numero 12, invece, SpaceX inizierà a utilizzare la Starship Block 3, la prima versione che monterà i nuovi motori Raptor 3. Gerstenmaier ha affermato che il primo volo di prova della nuova versione sarà ancora suborbitale, in modo da collaudare tutte le modifiche apportate al progetto. Ciò viene fatto per una questione di sicurezza, in quanto potrebbe essere estremamente pericoloso avere un oggetto delle dimensioni di Starship che vaga incontrollato in orbita.
Il primo volo in cui la Starship potrebbe effettuare un giro completo del nostro pianeta potrebbe quindi essere il numero 13. Si tratta di un’affermazione in linea con quanto dichiarato anche da Elon Musk, secondo cui l’obiettivo è eseguire una cattura al volo di Starship tra il 13° e il 15° lancio.
Raggiungere l’orbita sarà uno degli obiettivi fondamentali per il 2026, in quanto sarà essenziale sia per iniziare i test con il rifornimento in orbita, sia per il rilascio degli Starlink di prossima generazione. I nuovi satelliti, infatti, fanno parte del progetto di miglioramento delle prestazioni della costellazione, soprattutto per quanto riguarda il servizio Direct to Cell.
