Lo spettacolare primo static fire del Falcon Heavy

È  avvenuto nella serata di ieri il primissimo static fire del nuovo vettore Falcon Heavy di SpaceX, un evento che ha catalizzato l’attenzione degli appassionati e della stampa di settore. I ventisette motori a razzo Merlin 1-D si sono accesi sullo storico pad di lancio 39A quando in Italia erano le 18.30, liberando un ruggito che ha scosso la quiete del Kennedy Space Center.

Ecco il video del momento dell’accensione.

La prova a terra è durata una manciata di secondi, e per la prima volta in assoluto ha visto il funzionamento contemporaneo dei tre booster che, insieme, sono in grado di generare una spinta di circa 2.300.000 chilogrammi forza. Come si vede nel video, gli esausti dei Merlin hanno colpito e nebulizzato (come previsto) i getti d’acqua con cui si inonda la base della rampa di lancio, creando una gigantesca colonna di vapore di dimensioni che non si vedevano dai tempi dello Space Shuttle.

First static fire test of Falcon Heavy complete—one step closer to first test flight! pic.twitter.com/EZF4JOT8e4

— SpaceX (@SpaceX) January 24, 2018

Lo static fire del Falcon Heavy è stato il punto di arrivo di anni di lavoro di SpaceX culminati nelle attività al pad 39A degli ultimi mesi, che lo scorso 28 dicembre hanno visto il gigante di Elon Musk alzarsi verticalmente per la prima volta. In modo forse meno clamoroso, ma non meno importante, nelle scorse settimane erano stati condotti vari testi di riempimento dei booster con i propellenti criogenici (ossigeno liquido addensato e RP-1). Questi test, spesso notati solo dagli addetti ai lavori, sono stati fondamentali per SpaceX: una procedura di carico dei propellenti non perfetta fu, di fatto,  la causa scatenante del gravissimo incidente che portò alla distruzione di un Falcon 9 e del suo carico pagante nel settembre del 2016.

A cosa servono gli static fire?

Gli static fire (accensioni statiche) consistono, come il nome stesso suggerisce, nell’accensione di un vettore in modo del tutto analogo a quanto avviene al momento del decollo vero e proprio, ma i bulloni esplosivi che tengono saldamente ancorato al suolo il razzo non vengono fatti saltare. Ecco quindi da dove arriva il termine “statico”: come un drago tenuto a terra da un possente guinzaglio, il razzo attiva tutti i sistemi in modalità di volo rimanendo agganciato al launch pad. In questa particolare prova gli ingegneri di SpaceX possono raccogliere preziosi dati riguardo il comportamento strutturale del Falcon Heavy, avendo sia i tre booster riforniti di propellente superfreddo sia l’intera struttura sollecitata da vibrazioni strutturali ed acustiche identiche a quelle di un lancio vero e proprio. Migliaia di parametri di temperatura, pressione, sollecitazioni acustiche, tensione e corrente vengono raccolti con la telemetria, e allo stesso tempo si validano tutte le procedure che nel giro di qualche ora portano il lanciatore dalla quiete dell’hangar di SpaceX al KSC al fiammeggiante liftoff.

Per SpaceX, che punta a cambiare alle fondamenta il business dell’accesso allo spazio e arrivare conquistare il mercato mondiale dei lanciatori medi e pesanti con i suoi Falcon, è cruciale fare bella figura con questa missione, anche se Musk in persona ha messo le mani avanti ricordando che si tratterà di un lancio ad altissimo rischio con ampie probabilità di fallimento. SpaceX deve dimostrare ai potenziali clienti di essere un partner affidabile, innovativo e allo stesso tempo più economico rispetto a tutta la concorrenza.

Quando partirà il Falcon Heavy?

La data di lancio del Falcon Heavy non è ancora stata annunciata, anche se Elon Musk (forse condizionato dal suo proverbiale entusiasmo) ha dichiarato con un tweet che potrebbe avvenire tra circa una settimana. Intanto il Falcon Heavy, svuotato dei propellenti, sarà a breve nuovamente adagiato sul carrello trasportatore e ricondotto all’interno dell’hangar di SpaceX per controlli più approfonditi.  Il segnale concreto di una partenza imminente sarà quindi proprio il ritorno in rampa del vettore, una volta che gli ingegneri della casa di Hawthorne saranno soddisfatti con i risultati delle ispezioni.

Falcon Heavy hold-down firing this morning was good. Generated quite a thunderhead of steam. Launching in a week or so. pic.twitter.com/npaqatbNir

— Elon Musk (@elonmusk) January 24, 2018

SpaceX ha in programma il lancio di un Falcon 9 dal KSC il prossimo 30 gennaio dal launch pad 40, sito qualche chilometro più a sud del 39A, per portare in orbita i satelliti SES 16 e GovSat 1 (qui la timeline sempre aggiornata). Non è facile predire quanti giorni saranno necessari ai tecnici per passare dalla preparazione del lancio del Falcon 9 a quello del Falcon Heavy, ma sicuramente non meno di48 ore, considerato che le due zone di lancio condividono una parte del personale non solo internamente a SpaceX, ma anche tra i militari che si occupano della sicurezza e del monitoraggio dell’infrastruttura (operatori radar, sorveglianza della zona di esclusione alla navigazione marittima ecc).

Per rispondere alla domanda, dunque, prendendo come riferimento il Tweet di Musk e tenendo un occhio ai lanci già calendarizzati al KSC, possiamo ipotizzare che l’esordio del Falcon Heavy possa avvenire tra la prima e la seconda settimana di febbraio. Naturalmente la data potrebbe scivolare, anche di molto, nel caso in cui i controlli post static fire facciano emergere problematiche di qualche tipo. Va inoltre tenuto conto di un possibile ulteriore shutdown del Governo USA, per ora scongiurato fino all’8 febbraio ma che potrebbe portare a ulteriori pesanti ritardi forzando all’aspettativa non retribuita tutto il personale governativo non assolutamente essenziale.

Qualche dettaglio sulla missione

Secondo quanto annunciato da Elon Musk lo scorso dicembre il carico “utile” del primo volo del Falcon Havy sarà la sua Tesla Roadster, una “tara” scelta tutta per il marketing dal peso di poco superiore a 1.300 chilogrammi.

I tre booster saranno:

• l’elemento centrale (core), matricola B1033, nuovo
• booster di destra, matricola B1023.2, già usato per il lancio di Thaicom 8
• booster di sinistra, matricola B1025.2, già usato per la missione SpaceX CRS-9

Circa due minuti e mezzo dopo il decollo i due booster laterali avranno esaurito la loro funzione, e avendo conservato a bordo una piccola quantità di propellente, faranno entrambi rientro a terra presso la Landing Zone 1, recentemente modificata proprio per alloggiare due piazzole di atterraggio. Un doppio recupero sarà un evento senza precedenti che promette di regalare momenti di altissima spettacolarità a tutti gli appassionati, ma che soprattutto rappresenterebbe un autentico trionfo dal punto di vista tecnico per SpaceX, un’affermazione di superiorità tecnologica nella gestione del riutilizzo dei lanciatori senza pari sul mercato. Allo stesso tempo lo stadio centrale proseguirà la sua corsa un poco più a lungo, ma esaurito  questa componente tenterà il recupero andando ad atterrare sulla piattaforma oceanica OCISLY, posizionata nell’oceano Atlantico.

Se tutto andrà per il meglio, il secondo stadio dell’elemento centrale si occuperà di concludere il lavoro, spedendo la Tesla Roadster in un’ orbita solare di circa 1 x 1,5 UA, analoga (all’afelio) alle dimensioni dell’orbita marziana.

A Red Car for the Red Planet https://t.co/PakS3rvp5C pic.twitter.com/440bvUHJeO

— SpaceX (@SpaceX) December 22, 2017

Come siamo arrivati fin qui

Elon Musk annunciò il programma Falcon Heavy già nel 2011, quando promise un lancio per il 2013 (se ne parlò anche su queste pagine). La struttura del Falcon Heavy è composta essenzialmente da tre booster derivati dal primo stadio del Falcon 9: due razzi laterali che terminano con un’ogiva aerodinamica e un booster centrale, costituito da un primo e da un secondo stadio sormontati dall’ogiva che ospita il carico pagante. Lo stadio centrale, seppur basato sul design del Falcon 9 tanto quanto i booster laterali, ha dovuto subire profonde modifiche per renderlo capace di sostenere carichi strutturali e sollecitazioni vibro-acustiche molto diverse dalla semplice somma delle tre parti. Il tempo necessario a risolvere le sfide strutturali inizialmente sottovalutate, lo sviluppo del business attorno al Falcon 9 (l’unica vera fonte di introito di SpaceX ad oggi) e gli stop legati ai due incidenti occorsi nel 2015 e nel 2016 hanno spostato in avanti la prima missione del lanciatore pesante di oltre quattro anni.

Il Falcon Heavy è un imponente vettore alto 70 metri e capace di generare, al decollo, circa 2.300.000 kgf di spinta. Secondo quanto dichiarato da Musk, per il primo volo i motori saranno spinti solo al 92% della potenza disponibile. Questi numeri rendono il Falcon Heavy il razzo più potente del mondo (dopo il ritiro dello Space Shuttle, che generava al decollo oltre 3.075.000 kgf), superando ampiamente l’europeo Ariane 5 che si ferma a 1.340.000 kgf. In quanto massa trasportabile, rinunciando al recupero dei suoi componenti, il Falcon Heavy è in grado di spingere un carico fino a 63 tonnellate LEO, 26 tonnellate in GTO e 16 tonnellate verso Marte, contro le 16 tonnellate in LEO e le 11 tonnellate in GTO dell’Ariane.