Starship e Super Heavy: il sistema di trasporto di SpaceX per colonizzare Marte

Starship e Super Heavy sono i pezzi più grandi e importanti del grande piano di Elon Musk per SpaceX, la sua azienda privata di voli spaziali.

Musk ha ripetutamente sottolineato che ha fondato SpaceX nel 2002 principalmente per aiutare l’umanità a colonizzare Marte. È vitale che diventiamo una specie multiplanetaria, ha detto l’imprenditore miliardario, citando sia una probabilità molto ridotta di estinzione sia l’emozione che un’esplorazione spaziale significativa offrirà a miliardi di persone in tutto il mondo.

SpaceX sta ora cercando attivamente di trasformare questo sogno fantascientifico in realtà. L’azienda sta sviluppando un’astronave da 100 passeggeri chiamata Starship e un razzo gigante noto come Super Heavy, che insieme costituiscono il sistema di trasporto che Musk pensa che porterà finalmente a portata di mano l’insediamento su Marte.

“Questo è il percorso più veloce per una città autosufficiente su Marte”, ha detto Musk nel settembre 2019, durante un aggiornamento webcast sull’architettura Starship-Super Heavy.

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La visione originale

Questi aggiornamenti sono diventati una tradizione annuale molto attesa; Musk ne ha dato uno ogni settembre dal 2016.

Durante quella prima presentazione, ha esposto l’idea di base: Un grande veicolo spaziale e un enorme razzo, entrambi completamente e rapidamente riutilizzabili. Il razzo lancerà la navicella nell’orbita terrestre, poi tornerà sulla Terra per un atterraggio verticale e propulsivo.

L’astronave, nel frattempo, si farà strada da sola dall’orbita terrestre verso Marte (o la luna, o qualsiasi altra destinazione desiderata). L’astronave atterrerà su tali mondi alieni e decollerà anche da essi, senza la necessità di ulteriori mezzi di atterraggio o veicoli di risalita. (Il razzo separato è necessario solo per uscire dal sostanziale pozzo gravitazionale della Terra.)

Il rifornimento della nave fuori dalla Terra è quindi la chiave della visione di Musk. Per esempio, le navicelle che tornano a casa da Marte o dalla Luna dovranno essere rifornite su quei mondi, usando propellente prodotto localmente.

Nel 2016, Musk ha chiamato questa architettura Interplanetary Transport System (ITS). Il nome era nuovo, poiché il miliardario si era precedentemente riferito al suo concetto immaginato (anche se molto più vagamente) come Mars Colonial Transporter.

L’ITS sarà alto 400 piedi (122 metri) quando sarà impilato, disse Musk allora. Il razzo contribuirà alla maggior parte di quell’altezza, misurando 254 piedi (77 m) di altezza rispetto ai 162 piedi (49 m) della nave. Ci sarà una certa sovrapposizione dei due veicoli durante l’impilamento, il che spiega perché l’altezza totale non è di 416 piedi.

Entrambi i veicoli saranno alimentati dal motore di nuova generazione Raptor di SpaceX, che è più potente del Merlin che spinge i razzi Falcon 9 e Falcon Heavy della società. La nave ITS sfoggerà nove Raptor e il booster largo 40 piedi (12 m) ne vanterà ben 42, permettendo al razzo di produrre 13.033 tonnellate di spinta al decollo – 3,6 volte più del razzo lunare Saturno V della NASA era in grado di generare, ha detto Musk. (Per confronto, il Falcon 9 ha nove motori del primo stadio e il Falcon Heavy ne ha 27.)

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E non ci sarà solo una nave ITS e un booster. Il piano finale prevede l’invio di 1.000 o più navi spaziali piene di persone su Marte ogni 26 mesi, contribuendo a stabilire una città di un milione di persone sul pianeta rosso entro 50-100 anni, ha detto Musk. (La Terra e Marte si allineano favorevolmente per missioni interplanetarie solo una volta ogni 26 mesi.)

Musk non ha esposto piani per la costruzione di questa città. Ciò avverrà organicamente man mano che sempre più persone arriveranno su Marte, ha detto, paragonando l’ITS alla ferrovia transcontinentale che ha aiutato ad aprire l’Ovest americano all’insediamento dall’Est e dal Midwest nel XIX secolo.

E questi pionieri non saranno solo i super-ricchi, se tutto va secondo i piani. La riutilizzabilità dell’ITS potrebbe alla fine portare il prezzo di un viaggio su Marte abbastanza in basso da renderlo accessibile a un gran numero di persone, ha detto Musk.

“L’architettura permette un costo per biglietto inferiore a 200.000 dollari”, ha detto Musk durante la presentazione del 2016. “Pensiamo che il costo per andare su Marte alla fine potrebbe scendere sotto i 100.000 dollari.”

Modifiche al design

Questa visione generale ha tenuto duro negli ultimi tre anni, ma Musk ha ripetutamente modificato il design e il nome del sistema.

Nel 2017, per esempio, ha annunciato che ITS era ora il BFR, che stava per “Big Falcon Rocket” (o “Big F***ing Rocket;” rappresentanti di SpaceX hanno invocato entrambe le varianti). Il BFR era più corto, più sottile e meno potente del suo predecessore, misurando 348 piedi (106 m) di altezza per 30 piedi (9 m) di larghezza quando era impilato e con “solo” 31 motori Raptor sul booster e sei sull’astronave.

Ma il più grande cambiamento riguardava l’uso del duo astronave-razzo. Musk ha annunciato che SpaceX alla fine ha pianificato di impiegare il BFR per tutte le sue esigenze di volo spaziale, dal lancio di satelliti al trasporto di persone da e verso Marte alla pulizia della spazzatura spaziale in orbita terrestre. Il Falcon 9 e il Falcon Heavy saranno quindi gradualmente eliminati nel lungo periodo, così come le varianti equipaggio e cargo della capsula Dragon di SpaceX.

Espandere il ruolo del BFR in questo modo renderà il sistema molto più conveniente per SpaceX da sviluppare e produrre, ha detto Musk in quel momento.

“Se possiamo farlo, allora tutte le risorse che vengono utilizzate per il Falcon 9, Heavy e Dragon possono essere applicate a questo sistema. Questo è davvero fondamentale”, ha detto nel settembre 2017. “Crediamo di poterlo fare con le entrate che riceviamo per il lancio di satelliti e per la manutenzione della stazione spaziale.”

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Il progetto BFR ha poi sperimentato uno scatto di crescita che ha quasi riportato il sistema alla sua altezza originale. Nel settembre 2018, Musk ci ha detto che il duo razzo-astronave sarà ora alto 387 piedi (118 m) quando impilato. La nave BFR sfoggerà anche sette Raptor invece di sei, ha aggiunto Musk, e il veicolo sfoggerà ora quattro pinne mobili – due vicino al naso e due più grandi vicino alla coda.

Queste pinne aiuteranno la nave a manovrare la sua strada verso atterraggi sicuri su mondi con atmosfere significative, come Marte e la Terra. Le due pinne posteriori serviranno anche come piattaforme di atterraggio, così come una gamba che è stilizzata per sembrare una pinna, ha detto Musk.

L’estetica complessiva della nave assomiglierà quindi a quella del razzo usato dal personaggio dei cartoni animati Tintin nell’avventura del 1954 “Esploratori sulla Luna”. E questa chicca piace a Musk.

“Amo il design del razzo di Tintin, quindi ho voluto orientarlo verso quello”, ha detto all’epoca. “Nel dubbio, vai con Tintin.”

Anche altre grandi notizie sono uscite dall’aggiornamento di settembre 2018: SpaceX aveva firmato il suo primo cliente BFR. Il miliardario giapponese Yusaku Maezawa ha prenotato un viaggio intorno alla luna sul BFR, con una data di lancio prevista per il 2023. Maezawa ha detto che ha previsto di portare una manciata di artisti con lui nella missione, che lui chiama DearMoon. Né SpaceX né Maezawa hanno rivelato quanto costerà il volo.

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Due mesi dopo, il BFR non c’era più: Musk ci ha detto che il sistema ora si chiamerà Starship. Questo sarà anche il nome dell’astronave, mentre l’enorme razzo si chiamerà Super Heavy.

A quel punto, SpaceX aveva ancora in programma di costruire il veicolo Starship in fibra di carbonio. Ma nel gennaio 2019, Musk ha annunciato che sarebbe passato all’acciaio inossidabile. L’acciaio è un po’ più pesante della fibra di carbonio, ma ha grandi proprietà termiche ed è molto, molto più economico, ha detto Musk. Da allora ha definito il cambio di materiale la migliore decisione di progettazione ancora presa sul progetto ITS/BFR/Starship.

Nel maggio 2019, Musk ha detto che il piano attuale prevede sei Raptor sul veicolo Starship piuttosto che sette. E pochi mesi dopo, ha twittato che Super Heavy ora sfoggerà 35 Raptor invece di 31.

Questo ci porta all’ultimo aggiornamento del progetto, che Musk ha presentato il 28 settembre 2019, dalla struttura di SpaceX nel sud del Texas, vicino al piccolo villaggio di Boca Chica. Il miliardario non ha annunciato alcun cambiamento enorme, anche se c’è stata qualche notizia in più sui motori: Super Heavy avrà ora spazio per 37 Raptor, anche se non tutti questi slot saranno riempiti in ogni volo. Ogni missione richiederà probabilmente almeno 24 Raptor sul booster, ha detto Musk.

Musk aveva precedentemente stimato il costo totale di sviluppo del progetto Starship tra i 2 e i 10 miliardi di dollari. Il 28 settembre, ha detto che ora crede che il prezzo per SpaceX sarà verso l’estremità inferiore di quella gamma – “probabilmente più vicino a due o tre che a 10”, ha detto Musk a CNN Business durante un’intervista poco dopo l’aggiornamento del progetto.