Elon Musk avanti tutta: BFR su Marte, Luna e Terra

Poche ore fa il CEO di SpaceX Elon Musk ha tenuto la tanto attesa presentazione sul palco dell’International Astronautical Congress 2017 di Adelaide, nel corso della quale ha annunciato le ultime novità e sviluppi riguardanti il suo sogno di estendere la civiltà umana oltre i confini della Terra.  La formula è rimasta la stessa dello scorso anno: un mix di concreti risultati tecnici e scenari fantascientifici che fanno sognare ma che allo stesso tempo rende difficile scorgere una strategia realistica.

Andiamo ad esaminare quali sono state le parti principali del keynote che Musk ha tenuto in una sala conferenze gremitissima.

Musk ha aperto parlando delle motivazioni che lo spingono a investire tempo, risorse ed energia nell’idea di rendere l’umanità una specie multiplanetaria. Secondo Elon è perché tutti, in fondo, vorremmo svegliarci in un mondo dove avere entusiasmo per il futuro, un futuro nel quale sentirsi ispirati dagli eventi, nel quale alzarsi la mattina e sentire che il domani sarà fantastico. È la convinzione che il futuro sarà migliore del passato, e in questo senso il patron di SpaceX non riesce ad immaginare qualcosa di più entusiasmante di andare lassù, tra le stelle. È interessante che il punto di partenza dell’intervento sia quello meno tecnico di tutti, quello, forse, che più affonda nell’immaginazione, nella visione e nel sense of wonder di Musk, ed è forse in base a questa premessa che vanno giudicati i passaggi più visionari della conferenza.

“Penso che il messaggio principale che voglio trasmettere con questo intervento sia che credo abbiamo trovato il modo di finanziare tutto questo. È una cosa molto importante” – Elon Musk .

Altrettanto significativo è che il secondo punto della presentazione sia stato qualcosa di molto più terreno, il denaro: “Penso che il messaggio principale che voglio trasmettere con questo intervento sia che credo abbiamo trovato il modo di finanziare tutto questo”, ha affermato Musk . Sorvolando le enormi sfide tecniche del mastodontico veicolo spaziale scherzosamente battezzato “BFR” (Big F-ing Rocket) grandi perplessità erano state sollevate dagli addetti ai lavori anche per la parte finanziaria di questa impresa.

Musk ha dichiarato che la soluzione consiste nel creare un sistema di trasporto spaziale (booster + veicolo abitato) leggermente più piccolo di quello annunciato nel corso della scorsa IAC, ma che possa svolgere tutti i possibili scenari di missione oggi affrontati con Falcon 9, Falcon 9 Heavy e Dragon. Se questa idea si concretizzerà, allora tutte le risorse oggi investite per l’attuale flotta di veicoli di SpaceX potranno essere investite nel sistema BFR.

SpaceX pianifica di costruire una serie di Falcon 9, 9 Heavy e Dragon II in anticipo e “tenerli in magazzino” (sic) in modo da avere abbastanza scorte da sostenere la domanda dei clienti più “conservatori”, ma una volta che questo obiettivo sarà stato raggiunto tutte le risorse di SpaceX verranno spese per trasformare il sistema BFR da sogno in realtà, e gli introiti derivanti dal lancio di satelliti e dai contratti per approvvigionare la Stazione Spaziale Internazionale dovrebbero essere sufficienti a coprire le spese.

Nel corso del suo discorso Musk ha ribadito varie volte il valore fondamentale di tre fattori: rendez-vouz automaitico, attracco automatico e rifornimento in volo. Combinando queste tre tecnologie insieme ad una frequenza di volo molto alta sarà possibile ridurre drasticamente il costo per volo, in quanto le spese sostenute per l’hardware (inclusi i tanker) saranno ammortizzate a tal punto che i costi maggiori diventeranno i propellenti, già oggi la voce di spesa meno pesante di un lancio.

Quali passi avanti nell’ambito hardware e tecnico sono stati fatti negli ultimi mesi? Musk ha mostrato alcuni tra gli elementi chiave del progetto BFR:

• un video del burst test del gigantesco serbatoio per l’ossigeno liquido di cui avevamo parlato mesi fa, di cui ora è nota la resistenza massima prima di un cedimento strutturale;
• un secondo video che documenta l’accensione di uno dei nuovissimi motori a razzo Raptor attualmente in sviluppo per un periodo di 40 secondi, cioè quanto necessario, in teoria, per frenare un BFR in entrata nell’atmosfera marziana.

BFR naturalmente erediterà le tecnologie sviluppate nell’ambito dei progetti Falcon 9 e 9 Heavy, che sono altrettanto importanti per la buona riuscita del programma.

• Recupero del primo stadio (booster). Con 16 atterraggi senza incidenti del primo stadio del Falcon 9, di cui 12 consecutivi, si è dimostrata una tecnologia chiave indispensabile per i futuri landing del BFR sulla Luna e su Marte, dove l’atmosfera (praticamente inesistente sulla prima e insufficiente sul secondo) non è adatta a manovre planate. In particolare per quanto riguarda il ritorno a terra del primo stadio dei Falcon 9, Musk sostiene che grazie alla prevista capacità del BFR di atterrare usando configurazioni a multipli motori a razzo (Falcon 9 attualmente usa un solo Merlin senza ridondanza per tale manovra) si andrà ad ottenere un’affidabilità di tale manovra comparabile a quella degli atterraggi dei normali aerei di linea.
• Precisione della manovra di recupero. I più attenti osservatori tra i nostri lettori avranno notato che in tutte le animazioni mostrate da Musk, il BFR non ha “gambe”, e sembra proprio non essere una coincidenza: secondo Musk la precisione raggiungibile in fase di landing è ormai tale che con la prossima versione del Falcon 9 sarà possibile riportare il razzo ad appoggiarsi direttamente alla rampa di lancio.
• Affidabilità e alto rateo di lancio. Secondo Musk la sua azienda sta aumentando il numero di lanci in modo esponenziale, grazie a 20 lanci previsti nel 2017 e ben 30 programmati nel 2018. Questo sta aiutando SpaceX a sviluppare la capacità di lanciare in modo molto frequente e le consegnerebbe entro un anno (a previsioni rispettate) praticamente la metà del mercato lanciatori mondiale.

Tra le tecnologie abilitanti ancora da sviluppare o dimostrare un posto importante occupano la capacità di effettuare rendez-vouz e attracco in modo automatico e la capacità di rifornirsi in volo orbitale. I due fattori sono strettamente correlati, visto che senza il primo non sarebbe possibile implementare il secondo. A portare avanti la ricerca e sviluppo in questo settore è il programma Dragon: se da un lato Dragon I (la capsula attualmente impiegata nelle missioni CRS) ha consentito di sviluppare le manovre di rendez-vouz con un altro veicolo spaziale, ancora dipendente su fattori esterni (il braccio Canadarm della ISS nello specifico) per la fase di attracco, dall’altro la Dragon II che dovrebbe esordire nel 2018 sarà in grado di concludere entrambi gli step autonomamente.

Il programma Dragon è stato anche l’ambito dove SpaceX ha sviluppato conoscenze e competenze in merito agli scudi termici necessari per sopravvivere alle temperature estreme del rientro in atmosfera terrestre. Ovviamente questa tecnologia sarà indispensabile anche negli scenari di esplorazione marziana che Musk ha in mente. In fase di entrata nella pur rarefatta atmosfera marziana sarà proprio la frizione aerodinamica il metodo utilizzato per dissipare il 99% dell’energia cinetica del veicolo spaziale, e uno scudo termico insieme al corretto assetto di ingresso saranno fattori chiave per “ammartaggi” di successo.

Musk si è poi soffermato a ricordare la storia di SpaceX, dal quarto e ultimo lancio di Falcon-1, finalmente coronato da successo e che era stato realizzato con gli ultimi fondi a disposizione, fino al Falcon 9 Heavy. Quest’ultimo ha sofferto di vari ritardi perché il progetto si è dimostrato molto più ostico di quanto atteso. Come avevamo raccontato in un precedente articolo, Musk ha ammesso che in casa SpaceX ci si è accorti presto che costruire il Falcon 9 Heavy consisteva in molto più che  combinare meccanicamente tre stadi booster, e ha richiesto la riprogettazione completa del booster centrale a causa delle forze indotte dai booster laterali durante le varie fasi del volo.

Nuovi dettagli sul BFR

Musk ha poi mostrato alcuni concreti passi avanti con il design del sistema di lancio BFR, che sarà composto da due elementi principali: il booster e il veicolo abitato. Il complesso sarà spinto in orbita da 31 motori a razzo Raptor in grado di generare 5400 tonnellate di spinta per un peso del veicolo pari a 4400 tonnellate.

Il veicolo abitato sarà un mastodonte di 48 metri di lunghezza per 9 di diametro, avrà una massa a secco di 85 tonnellate e potrà trasportare 1100 tonnellate di propellenti. Sarà in grado di portare in orbita ben 150 tonnellate di carico pagante e rientrare con 50 tonnellate. Rispetto alla versione preliminare mostrata durante lo scorso IAC, il diametro del BFR è diminuito da 12 a 9 metri, e al veicolo abitato sono state anche aggiunte delle piccole ali a delta che consentiranno di espandere i possibili scenari di missione. Le ali incorporeranno anche dei flaps per manovrare sugli assi di picchiata e rollio.

 

La versione “marziana” del veicolo sarà corredata di 40 cabine, ciascuna delle quali capace di alloggiare 2/3 persone, e avrà mensa e spazi ricreativi in comune così come una zona schermata dove rifugiarsi in caso di brillamenti solari o livelli di raggi cosmici troppo elevati.

Per un utilizzo più “classico”, come lanciatore di satelliti, BFR farà valere la stua “stazza” grazie alla capacità di portare in orbita carichi di dimensioni notevoli. La sua ogiva potrà infatti accomodare singoli elementi fino a 9 metri di diametro, per non parlare della possibilità di effettuare lanci di payload multipli. Musk ha anche suggerito che il vasto payload bay potrebbe essere usato per acchiappare e deorbitare vecchi satelliti, in missioni di vera e propria rimozione di spazzatura spaziale.

I piani di colonizzazione Lunare e Marziana, aggiornati

Tra il serio ed il faceto, Musk ha rassicurato che BFR sarà adatto anche a raggiungere la ISS, con dimensioni relativamente comparabili a quelle dello Space Shuttle, di fatto sostituendo in questo ruolo le capsule Dragon.

Lo scenario lunare vede BFR protagonista con missioni che escludono la necessità di produrre propellenti in situ, grazie ad un rifornimento effettuato con un tanker posto in un’orbita terrestre fortemente ellittica che trasferirà in BFR sufficiente per il viaggio di andata e ritorno, comprese le due manovre di atterraggio.

Quello che Musk si augura è che anche in questo caso BFR possa essere un fattore chiave per dare il via alla costruzione e al rifornimento di una base lunare permanente, “Moonbase Alpha”, come l’ha scherzosamente definita.

In chiusura Musk non poteva non toccare l’argomento forse a lui più caro, cioè la colonizzazione di Marte. I toni sono rimasti quelli visionari di IAC 2016, anche se questa volta ci sono alcune novità legate ai dettagli di BFR. Il profilo di missione previsto è fondamentalmente simile a quello delineato per lo scenario lunare: un razzo BFR parte e arriva in orbita terrestre, viene rifornito di propellenti da un BFR tanker, parte alla volta di Marte dove, per forza, dovrà rifare il pieno di propellenti (metano e ossigeno) prodotti in-situ con reazioni di Sabatier o altri processi analoghi. Grazie alla ridotta gravità di Marte, sarà inoltre possibile tornare a terra decollando direttamente con il modulo abitato, senza booster, ma conservando la capacità di trasportare un carico utile da Marte alla Terra fino a 20 tonnellate.

La fase di landing marziano sarà un mix di frenata aerodinamica e frenata propulsa. Il 99% dell’energia del veicolo in arrivo sarà dispersa sotto forma di calore grazie alla presenza di uno scudo termico ablativo, che anche se destinato ad essere utilizzato più volte dovrà essere sottoposto a manutenzione una volta che il veicolo sarà rientrato sulla Terra.

Seguendo il suo proverbiale ottimismo, Musk ha poi dichiarato di puntare ad una prima missione di BFR per il 2022, composta da un doppio volo cargo, e ad una successiva missione quadrupla per il 2024, suscitando un momento di ilarità tra i presenti (ispirato, a dire il vero, da una buona dose di autoironia).

Sono abbastanza sicuro che potremo completare la costruzione dei primi veicoli ed essere pronti per il lancio in 5 anni. 5 anni mi sembrano un bel po’ di tempo! – Elon Musk

Questi primi sei veicoli dovranno fare da apripista ad una lunga serie di missioni a venire, dando anche il via alla produzione di propellente in situ grazie alla costruzione di tutti i sistemi industriali necessari, compresa una vasta centrale di produzione di energia solare.

One more thing, the Elon Musk way

Il colpo di scena finale della conferenza è stata la presentazione dell’idea di Musk di usare il BFR anche come mezzo di trasporto Terra – Terra. Un BFR infatti potrebbe essere usato per effettuare un volo suborbitale e, di fatto, raggiungere ogni punto del globo in meno di 1 ora, e collegare le maggiori città del pianeta in meno di mezz’ora. Rimane da vedere quante persone si sentiranno di imbarcarsi su un razzo vero e proprio e quali saranno le economie di scala di questo ultimo progetto, se mai venisse davvero realizzato. Potete ammirare il suggestivo filmato in compuergrafica nella parte finale del video che abbiamo inserito in testa all’articolo.