SpaceX Falcon 9: è lo spazio la nuova frontiera commerciale

Falcon 9 v1.1 Full Thrust è l’ultima versione dell’ambizioso e performante razzo della privata SpaceX. Numerosi progetti dell’azienda ruotano attorno a questo concentrato tecnologico, come quello di ospitare gli astronauti.

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Il razzo Falcon 9 diventò famoso quattro anni fa, nel 2012, quando la società costruttrice SpaceX riuscì a portarlo - insieme alla capsula Dragon - sulla Stazione Spaziale Internazionale. E' stata la prima volta che una compagnia commerciale ha attraccato alla ISS, e da quel momento il razzo è diventato un habitué della stazione. Per il momento ha compiuto tre viaggi verso quest'ultima, consegnando materiale di vario genere per conto della NASA. SpaceX ha tutta l'intenzione di rendere il proprio missile il più versatile possibile, e da tempo sta spingendo sul versante della riusabilità. Essa sta cercando di far atterrare Falcon 9 su una piattaforma mobile, come una portaerei, sinora però senza successo. A dicembre l'azienda è riuscita invece nell'impresa ma sulla terra ferma, dando il via al riutilizzo del Falcon 9 per almeno un secondo lancio. La produzione del missile non è certamente economica, e va da sé che riciclare un esemplare già impiegato può far risparmiare un sacco di soldi.

Struttura del Falcon 9

Falcon 9 è un razzo composto da due stadi, progettato e costruito da SpaceX. Il missile viene utilizzato dall'azienda per il trasporto sicuro dei satelliti e di altro materiale nell'orbita terrestre. Siamo attualmente alla terza incarnazione del razzo, chiamata v1.1 Full Thrust, che segue il Falcon 9 v1.0 ed il Falcon 9 v1.1. L'ultimo arrivato è il più lungo del trio grazie ai suoi 70 metri di altezza. Il diametro è invece pari a soli 3,7 metri, per una massa complessiva di 541.300 kg (a livello del mare). L'intera scocca è fatta in lega di alluminio-litio, un materiale ancora più leggero dell'alluminio puro.
L'obiettivo principale dell'azienda è quello di effettuare lanci ad alta affidabilità, ed ha infatti dotato Falcon 9 di ben nove motori - fatto da cui deriva anche il nome. Il materiale da dislocare è posto alla sommità del razzo, nella capsula che SpaceX ha chiamato Dragon. La merce viene solitamente posizionata in una camera pressurizzata. Dragon possiede anche un tronco senza controllo di pressione e, opzionalmente, materiale extra può essere piazzato in tale zona secondaria. In genere, Falcon 9 trasporta merce nell'orbita terrestre bassa (LEO, Low Earth Orbit) o nell'orbita di trasferimento geostazionaria (GTO, Geostationary Transfer Orbit), servendosi però, nel secondo caso, di un modulo alternativo un po' più grosso del Dragon. Nel caso della LEO, Dragon può contenere 13.150 kg di materiale, mentre se la direzione è la GTO il peso trasportabile scende a 4.850 kg, poiché si parla di spingersi un po' più in alto.

Prima e seconda fase

Una delle peculiarità del razzo di SpaceX è costituita, come abbiamo detto, dal lancio in due fasi. Della prima sono responsabili principalmente i già menzionati nove motori della famiglia Merlin, che l'azienda progetta e produce in casa. Merlin è lo step successivo del design adottato dai razzi Saturn I e Saturn V della missione Apollo, che ha portato gli uomini sulla Luna. I motori sono collocati sulla parte bassa del Falcon 9, con una disposizione che SpaceX chiama Octaweb: otto motori circondano quello centrale. La scelta non è solo estetica, perché secondo l'azienda Octaweb rende più semplice l'assemblaggio della sezione motore. Tra l'altro, Falcon 9 è l'unico della sua categoria a non perdere quota se due motori vanno incontro a malfunzionamenti. I serbatoi in lega di alluminio-litio contengono l'ossigeno liquido e il cherosene (RP-1) necessari ad alimentari i Merlin.
In seguito all'accensione, un sistema hold-before-release (letteralmente "mantieni prima di rilasciare") si assicura che tutti i motori siano correttamente funzionanti prima che il Falcon 9 sia sbloccato per la fase di lancio vera e propria. A tal punto, i nove motori si accendono e scagliano il razzo nello spazio. Falcon 9 genera una forza di 6.806 kN quando è al livello del mare, mentre questa sale a 7.426 kN nel momento in cui il missile raggiunge il vuoto dello spazio. Ciò accade perché la spinta di un razzo cresce all'aumentare della distanza dal suolo, per merito della decrescente forza di attrazione gravitazionale. Più si sale di quota e più la spinta dei motori viene abbassata, perché la massa del Falcon 9 diventa più piccola. Prima di arrivare alla seconda fase si passa per uno stadio intermedio, i cui componenti sono situati più o meno nel mezzo del missile. Falcon 9 fa utilizzo esclusivamente della tecnologia pneumatica in questo stato, a differenza dei concorrenti che si servono di sistemi che sfruttano delle piccole cariche esplosive. E' chiaro che l'impianto di intermezzo del razzo targato SpaceX è più sicuro, laddove si minimizzano gli shock ai componenti e il rischio di incendio.

Nella parte centrale della struttura sono presenti inoltre griglie ipersoniche, con il colpito di controllare l'angolo del missile durante il sollevamento. Pochi secondi dopo lo stadio intermedio si accende l'unico motore della seconda fase, che sfrutta un Merlin capace di produrre 934 kN. Tecnicamente abbiamo un componente identico ad uno dei nove propulsori della prima fase, che brucia in circa sei minuti. Anche in tale situazione abbiamo un sistema che controlla l'efficienza del motore prima di mandarlo a pieno regime. Si stacca così il modulo Dragon che viaggia indipendentemente, mentre il resto del Falcon 9 cerca di ritornare al suolo.Durante il rientro, nella parte bassa si aprono le "gambe del razzo", ritratte durante il lift-off, che permettono un atterraggio sul suolo in tutta sicurezza. I supporti sono quattro e sono costruiti in fibra di carbonio esternamente, con un telaio in alluminio rinforzato con una struttura a nido d'ape.

SpaceX Falcon 9 In futuro, SpaceX Falcon 9 vuole ospitare gli astronauti e guidarli nello spazio. Essi potrebbero alloggiare nella zona pressurizzata della capsula Dragon, che per adesso ospita esclusivamente il materiale trasportato dal razzo. Le premesse effettivamente ci sono, data la fattura dei motori Merlin, che la società statunitense afferma essere i più efficienti mai costruiti nel campo. SpaceX mette a disposizione il proprio razzo anche a clienti che vogliono portare in orbita i propri satelliti, un importante mezzo di finanziamento per la compagnia, che può così generare introiti offrendo servizi ad aziende terze. I costi per questa operazione ovviamente sono davvero esorbitanti, pari a circa 61,2 milioni per un singolo viaggio. Falcon 9 accompagnerà SpaceX ancora per molto visto che essa ha programmato ben 19 lanci, spalmati lungo tutto l’arco dei prossimi anni. I tentativi per atterrare con successo su una portaerei continueranno a susseguirsi, perché SpaceX ha tutta l’ambizione e la volontà di migliorare il proprio missile. Ed ha un’arma in più: può personalmente supervisionare la ricerca e lo sviluppo, perché quasi tutti i componenti sono prodotti in casa.