Si movimenta il mercato dei motori spaziali made in USA

La competizione è una buona cosa per l’industria.” Con queste parole si conclude un comunicato stampa di Aerojet Rocketdyne relativo allo sviluppo di un nuovo motore per razzi. E non si può che essere d’accordo con questa affermazione guardando alle dichiarazioni che alcune delle principali aziende spaziali hanno rilasciato nella scorsa settimana.

Martedì scorso (16 settembre) infatti Aerojet Rocketdyne, società basata a Sacramento in California e nata nel 2013 dalla fusione di Aerojet e Rocketdyne, ha rilasciato un comunicato in risposta al vociferato accordo fra United Launch Alliance (ULA) e Blue Origin riguardante lo sviluppo di un nuovo motore per razzi interamente di produzione USA.

L’azienda, attuale principale fornitore di motori di ULA, ha fatto sapere di essere a conoscenza dell’accordo e di essere felice di avere l’opportunità di competere con un altro fornitore per soddisfare le future necessità spaziali della nazione.

Ha ricordato però che rispetto ad altri sta inviando in orbita con successo astronauti e carichi critici da oltre mezzo secolo e di essere molto orgogliosa e soddisfatta delle performance dei suoi sistemi di propulsione. Inoltre fa sapere di essere interamente concentrata a soddisfare le future necessità di propulsione della nazione, campo in cui nessun altro ha più esperienza, o ha dimostrato più performance e conoscenza tecnologica delle donne e uomini di Aerojet Rocketdyne.

Il motore AR1 di Aerojet Rocketdyne. Credits: Aerojet Rocketdyne

Il motore AR1 di Aerojet Rocketdyne.
Credits: Aerojet Rocketdyne

A dimostrazione di questo impegno l’azienda ha annunciato la creazione a Huntsville in Alabama del Advanced Hydrocarbon Propulsion Development Office (AHPDO) il cui elemento fondamentale sarà il motore AR1. Sarà un motore innovativo e conveniente a livello mondiale sia per i clienti governativi che per quelli commerciali, manterrà nel contempo l’affidabilità che è associata naturalmente ai propulsori di Aerojet Rocketdyne. Assecondando le recenti preoccupazioni di dipendenza estera in campo motoristico spaziale, il nuovo motore sarà interamente progettato, sviluppato e prodotto negli USA, pensato proprio per motorizzare sia gli attuali che i futuri lanci dedicati alla sicurezza nazionale dell’America. Il motore AR1 incorpora le ricerche degli ultimi 20 anni che l’azienda ha portato avanti nella propulsione spaziale, e quindi beneficia di tutte le novità per quanto riguarda i materiali e le tecniche costruttive. Infatti una delle chiavi per la riduzione dei costi di produzione (il costo dovrebbe essere al di sotto dei 25 milioni di dollari a coppia di motori) sarà la costruzione additiva (stampa 3D) di alcune componenti associata ai nuovi criteri di ispezione che questa tecnica comporta. La spinta prodotta dal motore dovrebbe essere di circa 226.000 Kg (500.000 libbre).

Aerojet Rocketdyne ha concluso il comunicato affermando che “la competizione è una buona cosa per l’industria e l’azienda è pronta a competere per ogni futura richiesta di propulsione necessaria agli Stati Uniti.”

La configurazione prevista per il motore AR1 Credits: Aerojet Rocketdyne

La configurazione prevista per il motore AR1
Credits: Aerojet Rocketdyne

L’accordo a cui si fa riferimento nel comunicato è quello annunciato ufficialmente il giorno dopo (mercoledì 17 settembre) da ULA e Blue Origin. L’oggetto di questo accordo è la realizzazione di un motore per l’Atlas V da parte della poco conosciuta azienda spaziale guidata dal fondatore di Amazon Jeff Bezos.

Questa mossa di ULA prende il via, così come anche il programma di Aerojet Rocketdyne, dal deteriorarsi delle relazioni fra USA e Russia sull’onda della ribellione in Ucraina sostenuta dalla Russia. Questa situazione infatti ha fatto sorgere delle perplessità in ambito politico relativamente all’opportunità di continuare a dipendere dalle forniture del motore RD-180 per i lanci di satelliti militari americani, satelliti vitali e strategici per la sicurezza nazionale.

Questo motore è prodotto in uno stabilimento vicino a Mosca dalla NPO Energomash ed utilizza come propellente il kerosene generando una spinta, a livello del mare, di circa 390.000 kg (860.000 libbre). Oltre a queste prestazioni di tutto rispetto il motore può vantare una perfetta serie di successi come propulsore del primo stadio del razzo Atlas V di ULA, uno dei 2 lanciatori che portano in orbita la maggior parte dei carichi del governo USA. L’altro vettore, il Delta IV, è costruito e gestito sempre da ULA ma usa un motore (l’RS-68) costruito negli USA proprio da Aerojet Rocketdyne, come anche il motore RL-10 che equipaggia lo stadio superiore di entrambi i vettori.

L’esportazione dei motori RD-180 negli Stati Uniti è continuata nonostante i problemi prospettati dal primo ministro russo Dmitry Rogozin in maggio che aveva paventato il termine della fornitura di ulteriori motori da utilizzare in lanci militari. Infatti ULA ha ricevuto 2 motori in agosto e altri 3 motori sono previsti in consegna dalla Russia per questo autunno.

Le preoccupazioni sull’uso da parte del vettore Atlas V di un motore di fabbricazione russa erano stato enfatizzate ad arte in aprile nell’ambito di una causa intentata dalla rivale di ULA SpaceX. La causa è rivolta contro l’Air Force e mira a ribaltare un contratto esclusivo del valore di 11 miliardi di dollari assegnato a ULA per la gestione di 28 lanci orbitali entro la fine di questa decade.

Guidata da Elon Musk, un pioniere di internet come Besoz, la SpaceX ha dichiarato che potrebbe effettuare quasi tutti i lanci a una frazione del costo di ULA. Air Force ha risposto che al momento dell’assegnazione del contratto l’azienda non era in possesso delle certificazioni per tutti i requisiti tecnici richiesti dal contratto in quanto non aveva ancora effettuato un numero sufficiente di lanci coronati da successo, requisito indispensabile per il lancio dei preziosi carichi del NRO. Oltre al valore pecuniario del carico questo requisito è imposto anche per il valore strategico di tali lanci che non posso permettersi di aspettare la costruzione di un nuovo satellite. Un giudice della Corte Federale non si è pronunciato sulla questione che è ora in arbitrato. A questo proposito il generale John Hyten, capo dell’ Air Force Space Command, ha detto martedì che il Falcon 9 di SpaceX potrebbe essere certificato il 1 dicembre e quindi essere poi selezionabile per competere nei contratti di lancio della maggior parte dei satelliti.

“Credo sia ben chiaro che è giunto il momento per la realizzazione di un motore del 21 secolo,” Ha detto Bezos ai giornalisti al National Press Club di Washington. “I grandi motori del passato erano veramente delle macchine formidabili a loro modo. I motori che vi ricordate costruiti negli anni 50, 60 e 70, erano dei capolavori meccanici, ma ora abbiamo i mezzi, le capacità, le simulazioni software e la potenza di elaborazione elettronica che i costruttori di quei grandi motori si potevano solo sognare.”

La famiglia degli Atlas (sinistra) e Delta (destra) che compongono gli EELV di ULA dedicati ai vari tagli di carico. Credit: ULA

La famiglia degli Atlas (sinistra) e Delta (destra) che compongono gli EELV di ULA dedicati ai vari tagli di carico.
Credit: ULA

ULA è una società fondata nel 2006 da Boeing e Lockheed Martin che si occupa di lanci spaziali e ha quasi il monopolio dei lanci relativi alla sicurezza nazionale con i suoi EELV (Atlas V e Delta IV). In giugno aveva già annunciato l’intenzione di progettare un nuovo motore e la scelta ora è caduta sul Blue Engine-4 (BE-4) di Blue Origin, lasciando fuori come detto l’attuale fornitore principale Aerojet Rocketdyne.

“Abbiamo scelto Blue Origini per una serie di ragioni,” ha spiegato Tory Bruno, presidente e CEO di ULA. “Per prima cosa loro sono molto avanti…. Inoltre loro utilizzano questa nuova tecnologia che ci permetterà di modernizzare i vettori, incrementare le performance e diminuire i nostri costi ricorrenti.”

Blue Origin ha dichiarato infatti che porta avanti già da 3 anni lo sviluppo del motore BE-4.

“Ha una spinta di circa 250.000 Kg (550.000 libbre), ha dei costi ricorrenti molto bassi e un costo del ciclo di vita basso,” ha continuato Bezos, “Il costo di lancio è un fattore molto importante nel settore spaziale, infatti il costo e l’affidabilità sono fondamentalmente i due fattori principali. Questo motore utilizza metano liquido, è riutilizzabile ed è progettato, costruito e testato al 100% negli Stati Uniti.”

Bruno ha affermato che il motore potrebbe essere integrato nei vettori dei ULA in circa 4 anni, nella metà del tempo prospettato dagli altri esperti del campo.

“Non ci sono strade per velocizzare il processo di sviluppo di un razzo,” ha spiegato Bezos, “Non si possono prendere scorciatoie. Bisogna essere metodici e riflessivi, e infatti la ragione per cui possiamo accelerare lo sviluppo del BE-4 è che siamo già 3 anni avanti nel processo di sviluppo.”

A questo proposito si è saputo che lo sviluppo già portato avanti riguarda alcuni componenti del motore che sono stati già testati, seppur con modelli in scala, da un gruppo di ingegneri nella sede di Kent nello stato di Washington. Si tratta di alcuni componenti del pre-burner, che poi è stato testato congiuntamente con l’iniettore principale in un test di combustione presso un sito di test nel Texas occidentale dove verranno testati prossimamente anche la turbopompa e le valvole principali del motore. La Blue Origin in vista dei test in scala reale del motore che dovrebbero iniziare nel 2016, ha infatti terminato in questo sito la costruzione di un test stand capace di sopportare i 500.000 kg di spinta previsti in fase progettuale. La road map di ULA prevede invece un primo volo già nel 2019 con l’azienda impegnata, secondo le dichiarazioni di Bruno, negli studi commerciali relativi allo sviluppo di una nuova generazione di lanciatori spaziali.

“Siamo a 4 anni dal nostro primo volo, quindi dobbiamo passare attraverso il processo di certificazione richiesto dal livello di cambiamenti che il veicolo ha subito,” ha detto Bruno. “Quindi ci saranno un certo numero di anni in cui gli Atlas e Delta esistenti voleranno con i motori attuali prima che il BE-4 sia pronto, poi ci potrebbe essere in seguito una sovrapposizione in cui si alterneranno.”

Bezos ha affermato che ULA ha stanziato un investimento molto significativo per completare lo sviluppo del motore BE-4 in cui Blue Origin ha da tempo investito internamente e che intende usare anche per un proprio vettore di lancio nell’ambito del programma di viaggi suborbitali commerciali.

ULA non ha specificato quanto farà risparmiare l’uso del motore BE.4, ma Bruno ha suggerito che “è chiaro che il risparmio è sostanziale. E che lo trasferiremo ai nostri clienti.”

“C’è una seconda particolarità che è molto inusuale – probabilmente una delle cose più rare che si possano mai trovare in un motore per razzi – ed è che il motore BE-4 è completamente finanziato,” ha spiegato Bezos.

La richiesta di budget attualmente in discussione al Congresso potrebbe fornire all’Air Forse il finanziamento da destinare al progetto di un nuovo motore a razzo gestito in una partnership pubblico-privata tra governo e industrie. Il programma del motore BE-4 annunciato mercoledì invece è uno sforzo interamente commerciale, ha spiegato Bruno alle parte interessate – inclusi presumibilmente Air Force e i maggiori clienti dell’azienda – che erano state tenute informate dell’iniziativa privata di sviluppo del motore.

La Casa Bianca ha rilasciato in giugno una dichiarazione dicendosi contraria a un programma di sviluppo di un motore a razzo finanziato pubblicamente. Citando uno studio indipendente commissionato dal Pentagono, la Casa Bianca ha infatti detto che lo sviluppo di un nuovo motore a razzo costruito negli USA e di un nuovo razzo su cui utilizzarlo costerebbero circa 4,5 miliardi di dollari e richiederebbe 8 anni per la progettazione, la fase di test e il primo volo non di qualificazione.

Pur dichiarando un tempo di sviluppo dimezzato rispetto a questo studio, nelle dichiarazioni ufficiali delle 2 aziende non si è fatto cenno ai dettagli finanziari legati all’accordo.

Un modello del motore BE-4 presentato al National Press Club in Washington. Credit: ULA

Un modello del motore BE-4 presentato al National Press Club in Washington. Credit: ULA

Il motore BE-4 di Blue Origin usa un ciclo di combustione arricchito, un singolo ugello e brucia ossigeno e metano liquidi, un combustibile che lo rende più economico, meno complesso e più facile da riutilizzare, secondo una scheda rilasciata da Blue Origin.

“Ha una sola turbopompa e un solo condotto,” ha spiegato Bezos. “E’ il più semplice possibile e nel contempo è molto performante e altamente affidabile.”

“Il BE-4 non è un rimpiazzo uno a uno per l’RD-180 che invece utilizza kerosene,” ha illustrato Bruno. “Quello che cercheremo di fare, sarà di utilizzare una coppia di motori nel modulo base del vettore Atlas fornendo insieme performance più alte – spinta più grande – rispetto a quelle attuali. Un nuovo primo stadio con 2 BE-4 dovrebbe produrre circa 500.000 kg (1,1 milioni di libbre) di spinta. Pensiamo di mettere in cima a questo, i componenti che abbiamo sviluppato per lo stadio superiore che utilizziamo già nella nostre famiglie Atlas e Delta,” ha detto Bruno. “Così si tratta semplicemente di inserire un motore, di apportare le modifiche necessarie al razzo per ospitarlo e quindi beneficiare di queste nuove performance più elevate.”

“Questo sarà solo un motore per un tipo di veicolo? Le trattative sono in corso,” ha sibillinamente aggiunto Bruno. Ha confermato inoltre ai giornalisti che ULA potrebbe svelare la configurazione della sua nuova famiglia di vettori entro la fine dell’anno, lasciando comunque la possibilità di cambiamenti al Delta IV dell’azienda.

“Il nostro obiettivo è realizzare un motore così facile,così economico e così affidabile che ULA possa essere talmente pazza da non utilizzarne altri,” ha concluso Bezos.

Fonti:

SpaceRef

Aerojet Rocketdyne

SpaceFlight Now

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Rudy Bidoggia

Appassionato di spazio e di tutto ciò che è scienza dalla tenera età, scrive dal 2012 per AstronautiNews. Lavora come tecnico informatico presso un'azienda metalmeccanica del Friuli Venezia Giulia.

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