Qual è il futuro dei voli spaziali? È possibile che i civili viaggino liberamente nello spazio e che abbiano la possibilità di trasferirsi su un altro pianeta? Con i progetti di Elon Musk che prevedono la costruzione di una città su Marte nel 2050, tutto è possibile. Per il momento, però, la realtà consente agli esseri umani di vedere e ad alcuni di prendere parte, all’esplorazione di un altro pianeta. Il Falcon 9 è uno dei razzi che rendono possibile tutto ciò.
Il Falcon 9 di SpaceX è un razzo a due stadi parzialmente riutilizzabile, progettato per far progredire l’esplorazione spaziale e consentire il trasporto di satelliti a costi contenuti. Inoltre, può inviare in orbita veicoli spaziali per l’equipaggio. L’ultima versione del primo stadio del razzo Falcon 9 può tornare sulla Terra ed essere fatto volare ancora molte volte.
L’evoluzione del razzo Falcon 9 di SpaceX
Il progetto SpaceX, guidato dall’imprenditore e miliardario Elon Musk, è iniziato nel 2002. L’idea iniziale era quella di rivoluzionare il settore aerospaziale e sviluppare i viaggi nello spazio. Il produttore e Musk iniziarono con il Falcon 1, un razzo con una capacità di 670 chilogrammi, il primo veicolo di lancio interamente alimentato a liquido prodotto da una società privata in grado di raggiungere l’orbita terrestre. Dopo tre lanci falliti, Falcon 1 atterrò per la quinta e ultima volta il 14 luglio 2009.
Successivamente, l’era del Falcon 9 è iniziata con il suo primo volo il 4 giugno 2010, da Cape Canaveral, in Florida. Già 2 anni dopo, il 7 ottobre, il razzo Falcon 9 è entrato nella storia come prima missione di rifornimento alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). È stato il primo veicolo lanciato privatamente ed è stato il primo ad offrire la riutilizzabilità. Nel 2014 sono iniziati i test sul primo stadio riutilizzabile del Falcon 9.
L’8 aprile 2016 per la prima volta SpaceX ha fatto atterrare con successo parte del suo razzo Falcon su una nave drone. Dopo di che SpaceX ha fatto il suo primo rilancio di un primo stadio del Falcon 9 precedentemente volato il 30 marzo 2017. La missione SES-10 di quell’anno è stata la prima volta in cui è stato riutilizzato uno stadio centrale di un razzo con capacità orbitale. Il modo in cui SpaceX ha inviato 53 satelliti internet Starlink, mezzo anno fa, ha dimostrato che l’azienda sta ancora sfruttando al massimo la riutilizzabilità.
Nel frattempo, l’8 febbraio 2018 è avvenuto il primo volo di prova del Falcon Heavy. Nonostante lo stadio centrale del nucleo sia andato distrutto, due booster laterali sono stati recuperati con successo e riportati a Cape Canaveral. Come dichiarato da John M. Logsdon in Falcon, una Tesla Roadster, il carico utile, è stato “messo in orbita intorno al Sole”. Dopo tutti questi passi verso l’invio di esseri umani in orbita dal suolo americano, finalmente è successo. Falcon 9 ha lanciato il primo veicolo spaziale privato con equipaggio, un Crew Dragon con gli astronauti Doug Hurley e Robert Behnken nel 2020.
Come funziona il Falcon 9?
Secondo le statistiche di SpaceX, i razzi della famiglia Falcon 9 hanno lanciato 127 satelliti e partecipato a 135 missioni complete con solo 2 fallimenti. Questo significa che la percentuale di successo è del 98,43%. Inoltre, il nuovissimo Falcon Heavy del 2018 ha volato solo tre missioni finora, ma ci sono altri piani per il futuro.
Il Falcon 9 è il primo razzo riutilizzabile di classe orbitale al mondo. La riutilizzabilità permette a SpaceX di riutilizzare le parti più costose del razzo, abbassando così il costo dell’accesso allo spazio.
SpaceX
Dimensioni
Per descrivere l’ingegneria che sta dietro il razzo Falcon 9, vale la pena menzionare le sue misure. È un razzo alto quasi 70 metri, che pesa 549.054 kg e può generare oltre 7 500 kilonewton di spinta al decollo. Ciò significa che il Falcon 9 può inviare 22 800 kg in orbita intorno alla Terra e 8 300 kg su Marte. Tuttavia, non è ancora stato fatto nulla sul Pianeta Rosso. È su Marte che Elon Musk e SpaceX hanno intenzione di andare, dato che vogliono farvi atterrare delle persone.
Motori a razzo a due stadi
Il Falcon 9 ha due stadi e utilizza nove motori disposti in tre file di tre nel suo primo stadio. La struttura metallica Octaweb ospita i motori Merlin ed è fondamentale per il primo stadio. La disposizione prevede un posizionamento con uno al centro interno e gli altri otto motori che lo circondano.
Il secondo stadio funziona solo con un motore che usa ossigeno liquido e allo stesso tempo ha bisogno di kerosene per i propellenti durante il ciclo di alimentazione del generatore di gas. Entrambi i motori insieme generano 1,7 milioni di libbre di spinta.
Il motore Merlin è costruito in-house da SpaceX e contiene una combinazione di cherosene per razzi chiamato Rocket Propellant 1 e ossigeno liquido. È incredibilmente potente ed é uno dei motori più efficienti mai costruiti.
Separazione degli stadi
Qualsiasi razzo multistadio ha bisogno di un interstadio che a volte è difficile da creare, ma il Falcon 9 lo ha reso più semplice. La maggior parte dei razzi utilizza, per separare gli stadi, un sofisticato sistema pirotecnico di bulloni che esplodono. SpaceX utilizza invece un metodo di separazione degli stadi interamente pneumatico.
L’interstadio collega il primo e il secondo stadio. Il motore del secondo stadio è alloggiato nell’interstadio. Questo lo assicura durante le fasi iniziali del volo. La separazione degli stadi avviene quando due stadi si scollegano al momento giusto (momento dello staging), permettendo al secondo di esplodere in modo sicuro.
L’evento storico del Falcon 9 è avvenuto quando la navicella Crew Dragon è entrata in orbita. Una capsula autonoma con controlli touch-sensitive per i passeggeri da utilizzare durante le emergenze, la Crew Dragon può ospitare fino a sette persone ma di solito ne trasporta quattro.
Payload
Il payload del Falcon 9 è fatto di un materiale composito di fibre di carbonio grazie al quale il lancio avviene dopo circa 3 minuti di volo. Questo protegge i satelliti durante il loro viaggio verso l’orbita e SpaceX continua a recuperare il fairing per riutilizzarlo nelle sessioni future.
Atterraggio
L’atterraggio è il momento più emozionante per il razzo, esso al primo stadio del Falcon 9 ha quattro gambe di atterraggio in fibra di carbonio. Sono piatte e ripiegate contro la fusoliera fino all’uso. I propulsori a gas freddo di bordo fanno girare il razzo per posizionarlo con i suoi motori rivolti in avanti.
Il processo di atterraggio avviene quando il razzo passa attraverso lo staging. Il primo stadio inizia a cadere attraverso l’atmosfera ad una velocità di 4 700 chilometri all’ora. I propulsori freddi vicino alla cima fanno girare il razzo in modo che sia in posizione verticale. Il motore si accende, abbastanza per rallentare la caduta a 20 chilometri all’ora. Poi, le gambe si dispiegano e avviene la fase finale. Tre dei nove motori Merlin si accendono ancora una volta, il che è chiamato “boostback burn”.
Hardware e software
La prima fase dell’atterraggio del razzo è completamente automatizzata. Molti componenti rispondono in tempo reale quando si verificano diverse condizioni. Inoltre, il lancio del veicolo ha un sistema autonomo di terminazione del volo. Grazie ai computer, è possibile rilevare alcuni rischi.
Il Falcon 9 ha tre processori dual-core x86. Utilizza un sistema actor-judge che rafforza la sicurezza attraverso la ridondanza. Ogni decisione viene analizzata con gli altri due core. Di conseguenza, il sistema può ripartire in caso di disaccordi. Se c’è una corrispondenza, il processo finale prevede l’invio ai microcontrollori PowerPC che controllano i motori del razzo e il comportamento della griglia.
Prezzi
Quanto costa il Falcon 9? SpaceX offre prezzi competitivi per il Falcon 9 e il Falcon Heavy. Questo produttore fornisce anche servizi di trasporto dell’equipaggio a clienti commerciali. Ottimo per chi vuole trasportare astronauti verso destinazioni alternative dell’orbita terrestre bassa (LEO).
Il futuro del razzo
Ci si chiede se il Falcon 9 andrà sulla luna? Molto probabilmente sì. Firefly Aerospace aveva scelto questa astronave per la prima missione commerciale di atterraggio lunare dell’azienda nel 2023. Viaggerà con 10 carichi utili di ricerca sponsorizzati dalla NASA.
Nel novembre 2019, Elon Musk ha affermato su Twitter che la macchina è stata progettata per il lancio tre volte al giorno. Questo si traduce in 1000 lanci all’anno Ulteriori piani di Elon Musk toccano l’anno 2050 per quando si prevede di costruire una città su Marte. Ma prima che questo avvenga, in appena quattro anni, l’industria aerospaziale privata lancerà il suo primo viaggio senza equipaggio verso Marte.
L’obiettivo più recente di SpaceX è quello di concentrarsi su missioni più grandi come il trasporto di esseri umani e carichi utili sulla luna e su Marte. Il sistema di lancio – Starship sta rendendo possibile tutto ciò. E il test di SpaceX di lancio della Starship SN20 è appena avvenuto il 12 novembre 2021.
