Un programma italiano per un veicolo spaziale di nuova concezione

di A. Autinoxxxx 

Obiettivo: uno shuttle più sicuro, interamente riutilizzabile

All'orizzonte il business del turismo spaziale 

 

 

Obiettivo: uno shuttle più sicuro, interamente riutilizzabile

Lo scorso 27 aprile si è svolta, a Capua, presso il CIRA, la cerimonia di roll-out dell'USV (Unmanned Space Vehicle), un dimostratore tecnologico privo di motore, destinato a voli sperimentali lanciati con l'ausilio di un pallone stratosferico a quote crescenti, al fine di incrementare progressivamente la velocità. La macchina, lunga 9.2 metri, pesante 1.3 tonnellate, compirà il suo primo volo nel luglio 2006, partendo dalla base dell'Agenzia Spaziale Italiana di Milo, vicino a Trapani, in Sicilia, e sarà portata a quota 25 km da un pallone aerostatico progettato dall'ASI. USV può essere manovrato da terra in telemetria, con l'obiettivo di sperimentare il volo controllato durante il rientro dall'orbita. Con i suoi 500 sensori installati a bordo, l'USV è definito dai suoi costruttori un vero e proprio laboratorio volante, capace di accumulare dati sperimentali, sia registrati nelle memorie di bordo, sia trasmessi a terra in telemetria.

Gli obiettivi del programma, del costo complessivo di 180 milioni di Euro (86 per la fase A) sono di tutto rispetto. In sostanza i ricercatori del CIRA intendono creare le basi tecnologiche per uno space shuttle interamente riutilizzabile e parecchio migliorato, sia dal punto di vista della sicurezza sia da quello dei consumi e dell'impatto ambientale, compreso l'inquinamento acustico, caratteristico del volo supersonico. 

Come? Innanzitutto ci si propone di volare durante la fase calda del rientro in atmosfera. Lo shuttle non vola, infatti, bensì cade dentro l'atmosfera con un assetto di volo di 40°. L'energia dissipata è enorme, il pericolo per gli astronauti anche, come si è purtroppo visto con il tragico rientro del Columbia. Inoltre, se qualcosa va male, e si dovesse mancare l'unico aeroporto di destinazione, non c'è la possibilità di deviare su possibili alternative. La sola possibilità per gli astronauti consiste nel depressurizzare la cabina, emettere un boma telescopico lungo parecchi metri, ed infine sfilare lungo tale boma, al fine di poter lasciare la nave da una certa distanza. 

I requisiti del nuovo veicolo descrivono tra l'altro un'avionica ed un'aerodinamica che diano la possibilità di manovrare subito dopo il tuffo in atmosfera, allungando i tempi del rientro, migliorando quindi il bilancio energetico, diminuendo il rischio complessivo, e consentendo alternative di atterraggio. Un altro importante aspetto innovativo è dato dal materiale, di nuova concezione, cui si richiede di resistere a 2000 °C (contro i 1600 dello shuttle). Inoltre il materiale permetterà la fusione in unico blocco, molto più sicuro, rispetto alle mattonelle incollate, suscettibili di staccarsi (il distacco anche di una sola mattonella è causa di catastrofe totale per lo shuttle). In complesso ci si propone di passare dall'attuale efficienza aerodinamica di volo di 1.5 dello shuttle a 2.5, con assetti di rientro non superiori a 30°, ed in futuro poter abbassare ancora di più il naso, fino a potersi "tuffare" elegantemente in atmosfera, anziché prendere rumorose "panciate".

Il programma prevede inoltre di volare l'USV-X, nel 2011, a bordo del lanciatore dell'ESA Vega, anch'esso sviluppato sostanzialmente in Italia.

All'orizzonte il business del turismo spaziale 

Non sono sfuggiti, ai giornalisti presenti alla conferenza stampa seguita alla presentazione, i possibili nessi con il trasporto passeggeri transcontinentale, che non è difficile prevedere avvalersi di tecnologie suborbitali, in un futuro non troppo lontano. Svolgendosi fuori dall'atmosfera, il viaggio sarebbe per la maggior parte inerziale, con la conseguente considerevole diminuzione dei consumi e dell'inquinamento. 

Il Prof. Sergio Vetrella, presidente dell'ASI e del CIRA, prevede possibili applicazioni commerciali non prima di una quindicina d'anni: 7/8 anni per sviluppare la tecnologia ed altrettanti per avviare la costruzione industriale di veicoli. Ma la Virgin Galactic - ho obiettato in qualità di giornalista di TDF - sta costruendo uno spazioporto nel Nuovo Messico, ed annuncia i primi voli suborbitali commerciali già nel 2008 (Virgin Galactic ha firmato un accordo con Scaled Composites per lo sfruttamento commerciale della tecnologia sperimentata con SpaceShipOne, vincitrice dell'X-Prize nel 2004). Non è che in Italia ci limitiamo alla ricerca, mentre altri stanno sviluppando il business?

Il vero problema per la realizzazione di un SSTO, mi ha risposto Vetrella, è la propulsione. Se il propulsore di SpaceShipOne è veramente di nuova concezione, e permette, ad esempio, di accendere e spegnere il motore a piacimento, allora c'è davvero di che essere impressionati dall'impresa di Jim Benson e Burt Rutan. 

Comunque SpaceShipOne ha ripetuto l'impresa a distanza di tre soli giorni e non ha sostituito il motore: hanno solo rifatto il pieno di carburante e di ossidante. Questo, insieme al tipo di combustibile usato - gommoso - mi sembra notevolmente innovativo.

Le domande, per me, sono almeno le seguenti: 

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la tecnologia sperimentata con SS1 permetterà di montare sullo stesso veicolo anche un motore jet?

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sarà possibile caricare a bordo di un veicolo tipo SS1 il carburante jet ed il carburante gommoso per completare il viaggio?

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sarà davvero possibile costruire e omologare un veicolo per il trasporto di passeggeri civili entro la deadline del 2008, stabilita da Virgin Galactic?

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per quanto riguarda il volo orbitale, la tecnologia sperimentata con SS1 permetterà di spingere le prestazioni fino a raggiungere i 27.000 km/h, necessari per andare in orbita bassa?

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la ricerca di Scaled Composites ha affrontato lo studio dell'aerodinamica delle alte quote, attribuendovi un'importanza paragonabile a quella attribuita dal CIRA?

Sul sito di SpaceDev troviamo alcuni dati tecnici sul propulsore ibrido che equipaggia SpaceShipOne. Apprendiamo quindi che il motore non solo si può accendere e spegnere a piacimento, ma si può anche regolarne la spinta (throttle). Per quanto riguarda la sicurezza, l'ignizione dipende dalla combinazione di due elementi, il carburante plastico/gommoso e l'ossidante N2O, combinazione che non è esplosiva (l'N2O viene normalmente usato come pressurizzante per bombolette di panna). Il carburante deve essere vaporizzato in presenza dell'ossidante, altrimenti l'ignizione non avviene, ed i due componenti separati sono del tutto inerti.

Ovviamente non possiamo pretendere che dalla situazione italiana, così disastrata per quanto riguarda la ricerca scientifica in generale e totalmente disinformata per quanto riguarda la space economy emergente(1), possano nascere molti programmi all'avanguardia. Ci sembra tuttavia che gli obiettivi di ricerca postulati dal CIRA, in particolare per quanto riguarda la aeronavigazione ad alta quota ed i materiali resistenti al calore, possano rivestire un qualche interesse, anche per i protagonisti della entusiasmante fase aperta da SpaceShipOne. Il varo di USV è certamente un buon risultato, ed un inizio molto promettente, per il Dr. Gennaro Russo - capo dei programmi spaziali del CIRA - e per la sua equipe di ricercatori.

 

NOTE:

(1) Si vedano in proposito gli atti della prima Convention Internazionale di Tecnologie di Frontiera "L'importanza della Space Economy emergente", tenutasi il 1mo Aprile 2006, nel castello medievale di Moncrivello (VC).

 [004.AA.TDF.2006 - 01.05.2006]