Le cronache di Starbase – Sommario 2021 e anticipazioni 2022

Credits: SpaceX/Flickr

Benvenuti al numero di chiusura del 2021 delle nostre “Cronache da Starbase”. Come ogni mese, ripercorreremo le tappe principali di quanto accaduto nel centro sperimentale di Boca Chica, in Texas, dove SpaceX sta mettendo a punto i prototipi del suo nuovo sistema di lancio Starship.

La chiusura dell’anno è anche il tempo adatto a una retrospettiva sui dodici mesi passati, che hanno visto cambiamenti e sviluppi susseguirsi all’incredibile ritmo ormai standard per SpaceX.

Dicembre non ha segnalato particolari punti salienti, se si esclude l’installazione del sistema di bracci meccanici (chopsticks) sulla torre di lancio. Riteniamo dunque utile fare un breve sunto di questo anno di attività, e di dare uno sguardo d’insieme a quanto SpaceX ha realizzato in termini di veicoli orbitali, booster e infrastrutture di terra.

I punti salienti del 2021

Starship orbitale

Gennaio 2021 si era aperto con il fresco “fallimento” dell’atterraggio di SN8, schiantatosi al suolo a causa della bassa pressione all’interno di una delle taniche del propellente, e con una sospensione dei lanci decisa dalla FAA per indagare proprio su questo problema.

SN10, 11 e 12 erano in rapida costruzione, anche se i consueti improvvisi cambiamenti di programma di Musk avrebbero portato all’abbandono degli esemplari 12, 13 e 14, tutti finiti nel materiale da riciclaggio. Dopo SN10 e 11, infatti, molti miglioramenti tecnici erano stati incorporati nel prototipo SN15, sul quale SpaceX decideva di concentrare tutti gli sforzi.

Lo stesso destino occorso a SN12, 13 e 14 è toccato a SN 17, 18 e 19, mai ultimate e fatte a pezzi per agevolare il rapido completamento di SN20, ancora oggi occupata in vari test e static fire. In realtà il nosecone di SN17 è stato riconvertito nel primo pathfinder per la progettazione del sistema di apertura dell’ogiva, indispensabile ma non ancora definito.

SN9 avrebbe preso il via il 2 febbraio, concludendo il suo spettacolare balzo con un altra palla di fuoco, quando la mancata accensione di uno dei propulsori aveva compromesso il corretto assetto di atterraggio. Questo prototipo, reso famoso da una pericolosa caduta nella high bay dovuta al cedimento di un supporto, prima del suo volo era stato anche soggetto a un gran numero di static fire ravvicinati, ben tre in un solo giorno.

SN10 è stato lanciato il 3 marzo per il suo volo di test alla quota di 10 km. Questo prototipo era stato dotato di varie mattonelle refrattarie del sistema di controllo termico, con i primi test di resistenza di collanti, ancoraggi e materiali ceramici. Dopo aver svolto le manovre di atterraggio a una velocità leggermente superiore a quella desiderabile, un incendio incontrollato alla base del prototipo ne causava l’esplosione dieci minuti circa dopo aver toccato terra.

Quello del prototipo SN11 è stato forse il test più deludente della serie, quando dopo essere partito e aver raggiunto la quota prevista di 10 km, è esploso sopra la rampa di lancio al momento della riaccensione dei propulsori. Una fitta nebbia aveva peraltro impedito di raccogliere buone immagini, e il botto, più che visto, è stato sentito, ed è stato seguito da una pioggia di detriti che si sono sparsi su tutta l’area del centro di Boca Chica.

Con gli altri prototipi intermedi distrutti e rimandati in fonderia, il successivo prototipo a volare è stato SN15. E proprio SN15, partito il 5 maggio, sarebbe diventato il primo esemplare a sopravvivere alla missione. Dopo l’usuale ascesa alla quota di 10 km, un perfetto belly flop e un buon atterraggio andavano a coronare gli sforzi di tre mesi di lavoro, quando l’obiettivo di riportare a terra “sano e salvo” il prototipo sembrava avvicinarsi un po’ di più a ogni tentativo.

Quando SN15 rientrava a terra, nella high bay sedeva in attesa anche SN16, o meglio, Ship 16, pronto a partire per cercare di replicare o migliorare le fortune del suo predecessore. Invece SpaceX decideva di rimuovere Ship 16 dall’hangar e posizionarla all’esterno, accanto a SN15, e di concentrare tutti gli sforzi nel preparare il volo orbitale.

È dunque dallo scorso maggio che fan e addetti ai lavori stanno aspettando un nuovo volo di test di una Starship, ma le loro speranze di un nuova missione nel 2021 sono andate infrante.

Le maestranze di SpaceX non sono però affatto rimaste con le mani in mano. Il loro impegno infatti si è rivolto alla costruzione di Ship 20 e 21. Entrambe dotate di sei Raptor (tre ottimizzati per il funzionamento nella bassa atmosfera e tre nel vuoto), sono state i primi prototipi dotati di uno scudo termico in mattonelle ceramiche completo. Ship 20 e Booster 4, dati come possibili componenti del primo volo orbitale, hanno anche regalato ai nostri occhi la vista più spettacolare del 2021 da Starbase. Il 6 agosto i due sono infatti stati uniti per la prima volta sul monte di lancio orbitale, anche se solo per un paio d’ore, dando concretezza all’imponente figura che prima di allora avevamo ammirato solo in computer grafica.

Ship 20 è stata sottoposta a svariati static fire, di cui uno con tutti e sei i suoi Raptor. A ogni test si sono notati distacchi o rotture di mattonelle del sistema di controllo termico (TCS), segno che anche per SpaceX l’uso di questi materiali rappresenta una sfida tecnologica non indifferente. Ship 20 rimane a tutt’oggi parcheggiata nella zona di test, pronta per essere sottoposta a ulteriori test.

Booster

A marzo, in una High Bay non ancora completata, prendeva forma il primo booster, BN1, un prototipo pathfinder per studiare le migliori metodologie costruttive del primo stadio del nuovo sistema di trasporto. A BN1, smantellato in aprile, ha fatto seguito BN/Booster 3, completato in giugno e trasportato nella zona di test a luglio. Le indiscrezioni indicavano quest’ultimo come destinato al primo volo orbitale, ma in realtà non ha mai lasciato le rampe di prova. Dopo essere stato sottoposto ad alcuni test criogenici e al primo static fire in assoluto per un booster (con soli 3 Raptor), è stato parzialmente smantellato in agosto. BN2 è stato un articolo di test a dimensioni ridotte, soggetto a varie modifiche e anche al cambio di nomenclatura che ha trasformato la sigla SN in Ship e BN in Booster.

Dopo la fugace unione con Ship 20, su Booster 4 sono stati montati 29 Raptor. Il prototipo è stato poi issato sul monte di lancio e sottoposto a vari test criogenici, nonché alla sostituzione di diversi propulsori per motivi che SpaceX non ha chiarito.

Infrastrutture

Le infrastrutture di terra, con lavori mai interrotti nel corso del 2021, sono state le assolute protagoniste della seconda parte dell’anno. Per quanto decisamente meno appassionanti dei lanci di prova, il completamento di queste opere è un requisito fondamentale per il lancio del sistema Starship completo, non meno complesso della progettazione e costruzione del lanciatore stesso.

I lavori più imponenti sono stati quelli della rampa di lancio orbitale, il cosiddetto “stage 0” (lo stadio 0). Questa zona, ormai vicina al completamento, è in grado di supportare lanci e test dei singoli stadi così come dello stack Starship al completo.

A svettare sulla rampa di lancio orbitale troviamo la mastodontica torre di lancio con il suo sistema a braccia orizzontali per l'”acchiappo” delle Starship, i “chopsticks“, aggiunto alla torre in ottobre per un collaudo che non avrebbe avuto inizio prima del gennaio 2022.

Dopo il getto delle fondamenta e della struttura portante in cemento armato iniziato a gennaio, la torre è stata realizzata impilando i segmenti assemblati in una zona appositamente predisposta nel corso di quattro mesi. Ogni segmento, trasportato con i carrelli multiruota alla rampa orbitale, è stato imbullonato sopra al precedente con l’ausilio di imponenti gru. Dopo l’aggiunta dell’ultimo blocco in luglio, le maestranze hanno iniziato a lavorare ai vari sottosistemi di servizio.

A partire da maggio è stata assemblata anche la base di appoggio della rampa, un grande e robusto anello cilindrico posto in capo a sei pilastri in acciaio e cemento armato posti in sede già nel 2020.

Una tank farm, “fattoria dei serbatoi”, composta da otto enormi silo destinati a contenere liquidi criogenici, è stata costruita per poter immagazzinare abbastanza propellenti da rifornire Starship dell’ossigeno e del metano liquidi che ne sono i propellenti. Realizzati in economia con le stesse componenti delle Starship, pare che alcuni di questi non abbiano ottenuto la certificazione per lo stivaggio del metano da parte delle autorità preposte.

In agosto sono cominciati i lavori di costruzione di un nuovo hangar, chiamato non ufficialmente Wide Bay, necessario per ospitare e proteggere dalle intemperie Ship e Booster assemblati. Di altezza paragonabile alla High Bay esistente, ha una base più ampia in modo da far posto a vari veicoli contemporaneamente. Al momento in cui scriviamo la sua costruzione non si è ancora conclusa.

SpaceX non ha mai fatto mistero della sua intenzione di produrre metano e ossigeno liquidi in situ. Con l’acquisizione di un vecchio pozzo di gas naturale nelle immediate vicinanze del villaggio di Boca Chica, l’azienda di Musk ha poi costruito attorno a esso un impianto di liquefazione di ossigeno e azoto, mentre in un futuro non troppo remoto è possibile che il metano liquido venga prodotto con quanto ancora estraibile dal pozzo.

A completare il quadro, numerosi sono stati (e sono tutt’ora) i cantieri aperti per la posa di cavi, tubazioni e condotte. La strada che costeggia Starbase e conduce alla spiaggia pubblica è stata riasfaltata completamente, e vari terrapieni di contenimento sono stati realizzati per contenere gli effetti di eventuali esplosioni sulla tank farm e le altre strutture della rampa.

Cosa ci aspetta nel 2022

Al primo posto della lista dei desideri per il 2022 non può che esserci il primo lancio orbitale di Starship, attualmente previsto per il primo quadrimestre dell’anno. La data non può essere che vaga, in questo momento, poiché la missione deve attendere il completamento dell’iter della valutazione di impatto ambientale condotta dalla FAA. Dopo una bozza rilasciata a settembre, l’ente regolatore ha ricevuto un numero altissimo di commenti, la cui necessaria valutazione ha spostato i termini inizialmente previsti entro dicembre 2021 all’anno successivo.

Se la coppia Ship 20 + Booster 4 sembra quella destinata al primo volo orbitale, realizzato con 29 Raptor al primo stadio e 6 per il secondo, sarà interessante vedere quale configurazione sarà adottata per i Booster 5 e 6. Le voci e le immagini “rubate” dalle troupe degli appassionati suggeriscono che quest’ultimo sarà il primo a dotarsi di 33 propulsori. Per quanto riguarda le Ship, il prototipo 21 è praticamente completato, mentre sono state fotografate componenti delle Ship 22, 23 e 24.

Un altro importante sviluppo atteso per il 2022 è l’esordio del Raptor 2, una versione che Musk ha definito sostanzialmente migliore del precedente e che dovrebbe essere coadiuvante la costruzione di Booster con 33 motori.

La valutazione di impatto ambientale, che è un documento pubblico, ha permesso di scoprire i piani di SpaceX per un’ulteriore espansione di Starbase, che andrebbe a integrare, tra le altre novità, un secondo monte di lancio e altre installazioni per i test a terra. E a proposito di infrastrutture di lancio, è stata comunicata l’intenzione di SpaceX di iniziare la costruzione di rampe di lancio per Starship al Kennedy Space Center.

Lo stato dei prototipi Startship e Super Heavy

I dettagli sulle Starship dismesse sono disponibili al topic dedicato su ForumAstronautico.it. In questa tabella a cura di Matteo Deguidi è riassunto lo stato dei prototipi Starship e Super Heavy attualmente in test o in costruzione a Boca Chica.

StatusEsemplari
:wrench:In costruzioneS21S22
B5B6
:fire:Sul padS20
B4
:skull_and_crossbones:DistruttoMark 1
S1S3S4S7S7.1S8S9S10S11
:recycle:SmantellatoMark 2
S2S5S6S12S7.2S17
B1B3
:white_check_mark:Completato
:question:IncertoS15S16
B2.1
:stop_sign:Costruzione interrottaS13S14S18S19

Le nostre fonti

Le fonti utilizzate per questa serie di articoli sono tweet e comunicati stampa di SpaceX, ma soprattutto foto e video pubblicati da varie troupe di appassionati che da mesi tengono d’occhio costantemente le attività a Boca Chica. Tra queste si segnalano NasaSpaceFlight e LabPadre, che quotidianamente rilasciano su vari social media contributi essenziali per seguire l’andamento dei lavori. Per quanto ogni cura sia posta nel fornirvi solo informazioni attendibili, data la natura non ufficiale delle fonti disponibili molti dettagli potrebbero rivelarsi parziali o errati.

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Marco Zambianchi

Ground Systems Engineer presso ESA/ESOC, ha fatto parte dei Flight Control Team di INTEGRAL, XMM/Newton e Gaia. È fondatore di ForumAstronautico.it e co-fondatore di AstronautiCAST. Conferenziere di astronautica al Planetario di Lecco fino al 2012, scrive ora su AstronautiNEWS ed è Presidente dell'associazione ISAA.