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Cinque schemi per lanci spaziali più economici e cinque ammonimenti
Illustrazioni di navi spaziali nelle categorie di 5 nuovi piani e 5 fallimenti Illustrazioni di John MacNeill
Negli ultimi decenni del secolo scorso e nei primi decenni di questo, il costo medio per lanciare un chilogrammo nell'orbita terrestre semplicemente non cambierebbe. Il prezzo si aggirava ostinatamente sopra i $ 10.000 e una nuova idea dopo l'altra non è riuscita a rompere l'impasse.
Questa innovazione ostacolata, dopotutto, se è costoso lanciare qualcosa, diventa difficile correre altri tipi di rischi. Ma l'opinione era divisa: le cose erano rimaste stagnanti perché non c'erano mai abbastanza soldi per portare a termine le idee? O era perché altri miglioramenti, ad esempio nella scienza dei materiali o nella navigazione autonoma, non erano sufficientemente maturi?
Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2019
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Tutto ciò che è cambiato negli ultimi anni quando il nuovo velivolo ha sbloccato la situazione, in particolare il Falcon Heavy di SpaceX, che è circa un decimo più costoso, per chilogrammo, del suo concorrente più vicino.
Ora la domanda centrale è se questo sia l'inizio di un nuovo plateau o se, come spera Elon Musk, segnali lanci sempre più economici e sempre più innovazione spaziale. Il successo o il fallimento di questi sistemi aiuterà a trovare una risposta.
5 nuovi piani
XS-1
Fin dagli anni '60, gli ingegneri hanno sognato uno spazioplano che può essere riutilizzato frequentemente in un modo che renda i viaggi nello spazio più simili ai viaggi in aereo. Nessuno si è ancora avvicinato. L'XS-1, costruito da Boeing per l'agenzia di ricerca del Pentagono DARPA, dovrebbe essere in grado di effettuare 10 voli in 10 giorni, impiegando fino a 5.000 libbre (2.268 chilogrammi) per orbitare per meno di $ 5 milioni. I voli di prova sono previsti per il 2020.
Starhopper
Starhopper è un prototipo del primo stadio del Big Falcon Rocket, o BFR, pianificato da SpaceX. L'azienda prevede di utilizzarlo per inviare persone su Marte, nonché per gestire servizi navetta di mezz'ora sulla Terra tra città come New York e Shanghai. La capacità di carico utile di BFR è circa tre volte quella del Falcon Heavy, anche se Elon Musk ha affermato di ritenere che la costruzione costerà meno. Una prima versione di Starhopper ha completato con successo un volo di prova legato in Texas ad aprile.
Nuovo Glenn
Questo razzo ha una capacità di carico utile in peso simile a quella del Falcon Heavy, ma è molto più largo con sette metri di diametro. Ciò significa che ha il doppio del volume utilizzabile. Il suo primo stadio tornerà indietro per essere riutilizzato, proprio come il booster Baikal fallito (sotto). Blue Origin, che sta costruendo il razzo, è a bocca aperta sulle date dei voli di prova, ma è in competizione per un contratto con l'Air Force che richiederebbe il lancio già nel 2022.
Legami
Anche se i razzi possono essere riutilizzati e ottenere economie di scala, il carburante è ancora un costo importante. I Tether cercano di cambiare questo in due modi diversi. Un approccio funziona come far oscillare una corda, trasferendo lo slancio da un'estremità all'altra. Tethers Unlimited, una startup, spera di utilizzare questa tecnica per catturare i satelliti che non hanno abbastanza energia per raggiungere l'orbita e dare loro una spinta in più. Un altro tipo di collegamento utilizzerebbe il campo magnetico terrestre per aumentare l'orbita dei satelliti attaccati a entrambe le estremità. Alcuni voli di prova sono già stati effettuati e il prossimo è previsto per giugno.
Spinlancio
I cavi possono trasferire slancio tra oggetti già nello spazio — ma cosa puoi fare finché hai ancora il terreno contro cui spingere? Questo è il piano per Spinlaunch, una startup che ha raccolto 40 milioni di dollari in finanziamenti di venture capital nel 2018. La società ha aperto una struttura di lancio nel New Mexico a maggio e prevede di lanciare i suoi primi satelliti nel 2022. Vuole lanciare fino a cinque satelliti una giornata ai confini dello spazio usando potenti turbine e piccoli razzi a bordo — specie l'opposto di un ascensore a fune.
5 racconti ammonitori
Tagliatore di delta (DC-X)
Lo stadio singolo in orbita è stato a lungo un obiettivo dei progettisti di razzi, poiché evitare i razzi multistadio renderebbe le cose più economiche, più veloci e più riutilizzabili. Il DC-X su piccola scala della McDonnell Douglas ha effettuato diversi voli suborbitali, ma il programma è stato cancellato prima che potesse essere costruita una versione su larga scala con capacità orbitale. È stata vittima, a seconda di chi lo chiedi, di tecnologia immatura o di burocrati miopi. Diversi ingegneri di Delta Clipper ora lavorano per Blue Origin, il cui razzo New Shepard si dice sia ispirato al DC-X.
Stella d'avventura/X-33
La NASA ha speso oltre un miliardo di dollari per l'X-33, una versione suborbitale a mezza scala di quella che sarebbe stata la Venture Star. L'imbarcazione a grandezza naturale sarebbe stata di dimensioni paragonabili allo space shuttle e l'agenzia ha persino costruito uno spazioporto dedicato da 32 milioni di dollari presso la base dell'aeronautica militare di Edwards in California. Ma la NASA e la Lockheed Martin, la società che ha costruito l'X-33, hanno avuto molti disaccordi progettuali e il programma è stato cancellato prima che il razzo volasse.
Baikal
Il booster Baikal, progettato negli anni '90 come primo stadio riutilizzabile per il razzo russo Angara, era un'idea prima del suo tempo. Come il primo stadio del razzo Falcon di SpaceX, il Baikal avrebbe dovuto tornare indietro per essere utilizzato di nuovo. Ma a differenza del primo stadio Falcon, che utilizza per l'atterraggio lo stesso razzo utilizzato per il decollo, il Baikal aveva un motore a reazione aggiuntivo per l'atterraggio, che aggiungeva peso e complessità.
HL-20/HL-42
Sulla scia dell'esplosione dello Space Shuttle nel 1986 Sfidante , l'HL-20 è stato progettato per trasportare in modo sicuro ed economico i passeggeri alla stazione spaziale Freedom. Né lui né l'HL-42, un successore ingrandito, sono mai arrivati nello spazio. Tuttavia, la navicella spaziale Dream Chaser della Sierra Nevada, basata sul design HL-20, dovrebbe consegnare merci da e verso la Stazione Spaziale Internazionale a partire dalla fine del 2020.
Rotone
Un'altra idea fallita da un solo stadio all'orbita, il Roton, realizzato da Rotary Rocket, si trova nello spazioporto del Mojave come avvertimento e ispirazione per aspiranti pionieri dello spazio. Facendo girare rapidamente il razzo, gli ingegneri speravano di eliminare la necessità di pompe costose e complicate. Un prototipo ha effettuato tre voli di prova nel 1999, ma era difficile da controllare. La società ha finito i soldi prima che i nodi potessero essere risolti.