I piani di Elon Musk per la colonizzazione di Marte

In una seguitissima presentazione all’International Astronautical Conference a Guadalajara, Messico, martedì 27 settembre Elon Musk ha illustrato i piani di SpaceX per permettere la colonizzazione umana di Marte. Il piano prevede la realizzazione di un sistema di trasporto capace di trasportare verso il pianeta rosso un centinaio di persone in un singolo viaggio e con un numero limitato di lanci da Terra.

L’architettura di missione

Il nodo centrale del suo discorso è stata la presentazione dell’architettura di missione, con i vari componenti del sistema di trasporto, battezzato Interplanetary Transport System, o ITS. Il piano prevede l’utilizzo di un lanciatore super-pesante in grado di mettere in orbita terrestre una immensa navetta spaziale. Lo stesso lanciatore sarebbe in grado, successivamente, di ritornare alla rampa di lancio, un po’ come già visto in alcune missioni del Falcon 9, essere rifornito e preparato per un nuovo lancio. Nei decolli successivi, il lanciatore porterebbe in orbita dei grossi serbatoi per propellente, che andranno a rifornire la navetta con i passeggeri a bordo finché non sarà pronta per partire verso Marte. La navetta sarà, successivamente, in grado di atterrare su Marte e, opportunamente rifornita, ripartire verso la Terro per poi atterrare verticalmente.

L’architettura di misisone dell’Interplanetary Transport System. Credit: SpaceX

Secondo quanto dichiarato da Musk, l’obiettivo è ridurre di almeno 10.000 volte il costo del trasporto di un essere umano verso marte, rendendolo alla portata di molte persone, con un costo paragonabile a quello di una casa.

Elon Musk ha dichiarato: “Sarà quasi esattamente come quello. Il video è stato creato dai modelli in CAD di SpaceX”. Quest’architettura di missione, in combinazione con dei sistemi di rifornimento in orbita, potrebbe potenzialmente permettere, sempre secondo Musk, l’esplorazione di qualsiasi obiettivo nel sistema solare, come ad esempio Europa, la luna di Giove, opppure le lune di Saturno Encelado o Titano.

Il veicolo di trasporto atterrato su Europa. Credit: SpaceX

Il lanciatore

Al centro di tutto il progetto c’è, naturalmente, il lanciatore super-pesante che dovrebbe partire dalla storica rampa di lancio 39A del Kennedy Space Center, ceduta in gestion a SpaceX. Se realizzato si tratterebbe di gran lunga del vettore più potente mai costruito.

Confronto tra il lanciatore proposto e il Saturn V. Credit: SpaceX

Il lanciatore prevede l’utilizzo di ben 42 propulsori Raptor disposti in diversi anelli concentrici. Gli aggiustamenti di direzione del razzo avverranno grazie al gruppo di 7 propulsori centrali che saranno in grado di ruotare dall’asse centrale, mentre i due anelli esterni saranno fissi.

La configurazione dei propulsori del booster. Credit: SpaceX

Il Raptor è un propulsore a metano e ossigeno liquidi e, pur avendo più o meno le stesse dimensioni del Merlin (il motore attualmente montato sui Falcon 9), sarà in grado di dare una spinta tre volte superiore grazie alla maggiore pressione in camera di combusione. La scelta di un propulsore a metano è stata fatta come compromesso tra prestazioni, ingombro e costo del combustibile. Il metano, inoltre, sarebbe facilmente reperibile direttamente su Marte partendo dalla grande quantità di anidride carbonica presente nella sua atmosfera.

Schema del propulsore Raptor. Credit: SpaceX

Tra le sfide più grandi di questo progetto c’è la costruzione della struttura del booster e dei suoi serbatoi. Pur essendo essenzialmente una versione scalata del primo stadio del Falcon 9, infatti, le sue dimensioni sono enormi, con un peso a secco (cioè senza propellenti) di circa 275 tonnellate. La struttura e i serbatoi saranno interamente in fibra di carbonio. Esattamente come il fratello minore Falcon 9, il booster sarà in grado di tornare alla rampa di lancio e di atterrare dopo aver rilasciato il carico in orbita. Secondo la presentazione di Musk, l’utilizzo di metano invece che cherosene come per il Falcon 9, permetterà un più facile riutilizzo del booster.

Spaccato interno del booster e della navetta di traporto. Credit: SpaceX

Dati relativi al booster. Credit: SpaceX

La navetta di trasporto

Secondo Musk uno dei punti chiave per incoraggiare le persone a compiere il viaggo e a pagare il biglietto del traporto è la comodità del viaggio. Affinché la gente comune accetti di passare mesi nello spazio, infatti, sarà necessario avere spazi ampi e accattivanti, al contrario dei mezzi spaziali contemporanei che invece sono costruiti in maniare tale da ottimizzare gli spazi e risparmiare il più possibile sulla massa trasportata.

La navetta di trasporto sarà propulsa da 6 motori Raptor modificati per il vuoto, fungendo essenzialmente da secondo stadio, e da 3 motori Raptor in scala ridotta progettati per il livello del mare che probabilmente verranno utilizzati per i vari atterraggi e le ripartenze dalle superfici planetarie. Sarà ovviamente dotata di uno scudo termico simile a quello già utilizzato sulla capsula Dragon e la forma a corpo portante permetterà un controllo più preciso nell’atmosfera marziana e terrestre.

Dati relativi alla navetta di trasporto. Credit: SpaceX

Lo stesso design sarà utilizzato per il mezzo che dovrà trasportare il propellente di rifornimento, ottimizzando quindi gli sforzi di sviluppo, massimizzando gli elementi comuni: struttura esterna, sistema propulsivo e avionica, scudo termico.

L’umanità come civiltà multi-planetaria

Il piano di Elon Musk nasce dal desiderio dell’imprenditore americano (ma sudafricano di origine) di rendere l’umanità una specie multi-planetaria, in grado quindi di sopravvivere ad eventuali disastri naturali su uno dei due pianeti. Affinché sia possibile avere una popolazione in grado di sostentarsi autonomamente e prosperare su Marte, secondo alcuni studi citati da Musk, sarà necessario avere una colonia di almeno un milione di abitanti. Per questo motivo è stato necessario progettare un sistema di trasporto in grado di portare almeno un centinaio di persone alla volta. Secondo la visione ambiziosa di Musk, ad ogni finestra di lancio biennale ci potrebbero essere decine, se non centinaia, di queste navette, in maniera tale da trasportare migliaia o decine di migliaia di persone alla volta, cossicché sarebbe possibile raggiungere la piena sostenibilità della colonia marziana già intorno al 2060. “La flotta coloniale marziana partirà insieme. Un po’ come Battlestar Galactica, un grande show”, ha detto Elon. La flotta coloniale marziana partirà insieme. Un po’ come Battlestar Galactica, un grande show

Naturalmente le risorse per portare a termine un piano del genere non sono attualmente disponibili. Secondo i piani di Musk il piano di lungo termine prevede il finanziamento iniziale dello sviluppo grazie ai voli commerciali di satelliti e al trasporto di cargo e astronauti sulla stazione spaziale internazionale. Questo permetterà di mettere in cantiere anche un programma iniziale di esplorazione robotica di Marte, già presentato nei mesi scorsi, e denominato Red Dragon. Il piano prevede l’utilizzo di una versione modificata della capsula Dragon V2 e del Falcon Heavy per missioni robotiche dimostrative e scientifiche su Marte, già a partire dalla prossima finestra di lancio, nel 2018. Entrambi i vecoli dovrebbero debuttare il prossimo anno in missioni dimostrative.

Secondo i piani di Musk, il programma Red Dragon dovrebbe procedere con almeno un lancio per ogni finestra biennale, in modo da mantenere alta l’attenzione dell’opinione pubblica e generare interesse in possibili investitori e potenziali clienti futuri, nonché da accrescere la fiducia in SpaceX che possa essere in grado di portare a termine la missione. Questo fino almeno all’inizio degli anni ’20, quando cominceranno ad essere testati in volo i primi elementi dell’ITS.

Le prossime fasi del piano di Elon Musk. Credit: SpaceX

Gli elementi più concreti

Chiaramente il piano presentato è al momento solo un esercizio di progettazione con rendering ben fatti. Le incertezze sono talmente tante che non è possibile prevedere come andrà a finire e le probabilità che anche questo finisca tra le decine di piani per la colonizzazione dello spazio mai portati a compimento sono molto alte. Lo stesso Musk ha dichiarato che al momento meno del 5% della sua azienda è impegnata nella progettazione dell’ITS, mentre la maggior parte delle risorse di SpaceX è impegnata nel ritorno ai voli del Falcon 9 dopo l’esplosione di inizio settembre, e nello sviluppo di Dragon V2 per l’adempimento del contratto firmato con la NASA per il trasporto di astronauti sulla ISS.

Ci sono, però, alcuni elementi che sono già in fase avanzata di realizzazione. Tra questi, i progressi più notevoli sono stati fatti sullo sviluppo del propulsore Raptor. Proprio nelle scorse settimane, infatti, è stato effettuato con successo il primo test di accensione del motore a metano liquido.

Altri progressi si sono visti in uno degli elementi cruciali del nuovo sistema di lancio: l’enorme serbatoio in fibra di carbonio, la cui costruzione non è per niente banale. Un prototipo è stato completato con successo proprio prima della presentazione, e i primi test non hanno evidenziato difetti macroscopici o perdite.

Il prototipo di serbatoio in fibra di carbonio per l’ITS. Credit: SpaceX

Tra gli elementi del piano a maggior probabilità di realizzazione c’è poi Red Dragon. L’utilizzo del Falcon Heavy e della capsula Dragon V2 per portare payload scientifici su Marte è certamente alla portata dell’azienda californiana, anche se per la finestra di lancio del 2018 i tempi sono molto stretti. Il primo lancio verso Marte riceverà il supporto della NASA, anche se non in termini di soldi.