Con il primo lancio di prova orbitale all’orizzonte, gli scienziati stanno valutando le nuove prospettive che si aprono, dai viaggi verso Nettuno alla difesa planetaria.
di Jonathan O’Callaghan
Se tutto va secondo i piani, il mese prossimo SpaceX lancerà il più grande razzo della storia umana. Con un’altezza di quasi 120 metri, il razzo – Starship – è progettato per portare gli astronauti della NASA sulla Luna. E il CEO di SpaceX, Elon Musk, ha ambizioni più grandi: vuole usarlo per insediare gli umani su Marte.
Molto è già stato detto delle capacità di volo spaziale umano di Starship. Ma il razzo potrebbe anche rivoluzionare ciò che sappiamo sui nostri pianeti e lune vicini. “L’astronave cambierebbe totalmente il modo in cui si svilupperà l’esplorazione del sistema solare”, afferma Ali Bramson, scienziato planetario della Purdue University.
Se sarà all’altezza delle sue aspettative, gli scienziati stanno già parlando di inviare missioni su Nettuno e sulla sua luna più grande nel sistema solare esterno, riportare indietro enormi quantità di roccia spaziale dalla luna terrestre e da Marte e persino sviluppare modi innovativi per proteggere la Terra dall’arrivo di asteroidi.
Starship, che viene costruita in un sito del Texas soprannominato “Starbase”, consiste in un gigantesco veicolo spaziale in cima a un grande booster, noto come Super Heavy. Entrambi possono tornare sulla Terra in modo da poter essere riutilizzati, riducendo i costi. L’intero veicolo sarà in grado di sollevare 100 tonnellate di merci e persone nello spazio in normali missioni a basso costo. Il volume di spazio utilizzabile all’interno di Starship è di ben 1.000 metri cubi, abbastanza grande da contenere l’intera Torre Eiffel, smontata.
A metà novembre, parlando in un incontro virtuale ad accesso pubblico su Starship, ospitato dalle National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Musk ha discusso del potenziale scientifico del progetto. “È estremamente importante cercare di diventare una specie multiplanet il più rapidamente possibile”, ha affermato. “Lungo la strada, impareremo molto sulla natura dell’universo.
“L’astronave potrebbe trasportare “una grande varietà di strumentazione scientifica” sui voli, ha affermato Musk, molto più di quanto sia attualmente possibile. “Impreremmo molto di più, rispetto a dover inviare veicoli abbastanza piccoli con una strumentazione scientifica limitata, che è ciò che facciamo attualmente”, ha spiegato.
Economico e riutilizzabile
Starship è progettata per essere non solo grande, ma anche economica da lanciare. Mentre agenzie come la NASA e l’ESA devono scegliere con attenzione le missioni da finanziare, con costi di lancio di decine o centinaia di milioni di dollari, l’accessibilità di Starship potrebbe aprire la porta a molte altre. “Il basso costo di accesso ha il potenziale per cambiare davvero le regole della ricerca scientifica”, afferma Andrew Westphal, docente di fisica dell’Università della California, a Berkeley, con voli potenzialmente a partire da 2 milioni di dollari a lancio. “Si possono anche immaginare missioni finanziate privatamente e consorzi di cittadini che si uniscono per organizzare voli”.
Inoltre, Starship ha un vantaggio chiave rispetto ad altri razzi super-pesanti in fase di sviluppo, come lo Space Launch System, in grande ritardo sui tempi previsti, della NASA e il razzo New Glenn di Blue Origin. La metà superiore del razzo è progettata per essere rifornita nell’orbita terrestre da altre astronavi, quindi una parte maggiore della sua capacità di sollevamento può essere affidata ad apparecchiature scientifiche piuttosto che al carburante. Portare gli umani sulla Luna, per esempio, potrebbe richiedere otto lanci separati, con ogni “nave cisterna” consecutiva che porta carburante alla “nave stellare lunare” che poi si dirige verso la Luna con attrezzature scientifiche e equipaggio.
Gli scienziati ora stanno iniziando a sognare cosa Starship potrebbe permettere loro di fare. All’inizio di quest’anno, un articolo pubblicato da Jennifer Heldmann del NASA Ames Research Center ha esplorato alcune delle opportunità scientifiche che potrebbero essere colte con le missioni dell’astronave sulla Luna e su Marte. Un grande vantaggio è che Starship può trasportare attrezzature a grandezza naturale dalla Terra, senza bisogno di miniaturizzare per adattarle a un veicolo più piccolo, come richiesto per le missioni Apollo sulla Luna.
Per esempio, “si potrebbe portare una perforatrice”, afferma Heldmann. “Ciò consentirebbe un accesso senza precedenti all’interno della Luna e di Marte, dove si pensa che siano presenti ghiaccio e altre risorse utili. Prima, un’idea del genere era “un po’ folle”, afferma Heldmann. Ma con Starship, “si potrebbe fare e avere ancora spazio a disposizione”, aggiunge.
Poiché Starship può atterrare sulla Terra, sarà anche, in teoria, in grado di riportare grandi quantità di campioni. Il volume totale proveniente da luoghi diversi darebbe agli scienziati sulla Terra un accesso senza precedenti a materiale extraterrestre. Ciò potrebbe far luce su una miriade di misteri, come la storia vulcanica della Luna o “la questione della vita e della abitabilità presente e passata su su Marte”, afferma Heldmann. L’astronave potrebbe anche consentire di utilizzare la Luna e Marte come stazioni di rifornimento, un futuro ambizioso immaginato da Musk.
Rotta su Nettuno
Un’idea di un gruppo internazionale di scienziati chiamato Conex (Conceptual Exploration Research) è un veicolo spaziale chiamato Arcanum, che utilizzerebbe le capacità di sollevamento di Starship per esplorare Nettuno e la sua luna più grande, Tritone. Nettuno è stato visitato solo una volta, un trasvolo della sonda spaziale Voyager 2 della NASA nel 1989, per cui ci sono così tante cose che ancora non sappiamo al riguardo.
Con un peso di circa 21 tonnellate, il veicolo spaziale sarebbe quattro volte più pesante della più grande sonda spaziale conosciuta fino ad oggi: la missione Cassini-Huygens della NASA e dell’ESA, che ha esplorato Saturno dal 2004 al 2017. Nessun razzo esistente potrebbe attualmente lanciare un simile veicolo, a eccezione di Starship.
Arcanum avrebbe numerosi componenti, tra cui un orbiter per studiare Nettuno, un lander per studiare Tritone e una perforatrice per colpire la superficie di Tritone ed “eseguire un esperimento sismico” per comprenderne la geologia e la struttura, afferma James McKevitt, un ricercatore dell’Università di Vienna e uno dei responsabili di Conex. La missione potrebbe anche essere dotata di un telescopio, consentendo studi del sistema solare esterno e rilevamento di pianeti intorno ad altre stelle.
Altre idee sono ancora più speculative. Philip Lubin, un fisico dell’Università della California, a Santa Barbara, ha calcolato che un razzo abbastanza grande, come Starship, potrebbe essere utilizzato per impedire a un asteroide di colpire la Terra. Una missione del genere potrebbe trasportare abbastanza esplosivi da fare a pezzi un asteroide grande quanto la roccia larga 10 chilometri che ha spazzato via i dinosauri. I suoi frammenti brucerebbero innocuamente nell’atmosfera prima che avesse la possibilità di raggiungere il nostro pianeta.
Starship potrebbe anche essere un modo migliore per lanciare telescopi spaziali giganti in grado di osservare l’universo. Attualmente, apparecchiature come la NASA e l’imminente James Webb Space Telescope dell’ESA devono essere lanciate ripiegate, una procedura costosa, complessa e delicata che potrebbe essere soggetta a errori.
La NASA ha suggerito che un proposto super-telescopio chiamato LUVOIR progettato per l’immagine di pianeti simili alla Terra attorno ad altre stelle potrebbe essere lanciato su Starship, mentre Musk ha detto che SpaceX sta già lavorando a “un progetto interessante, che è quello di avere un telescopio davvero grande, dotato di una lente simile a quelle destinate ai telescopi terrestri”. Non sono stati ancora rivelati ulteriori dettagli.
Alla ricerca di vicini
Alcuni scienziati sognano di usare Starship per prepararsi a visitare altre stelle. René Heller del Max Planck Institute for Solar System Research in Germania e colleghi affermano che Starship potrebbe offrire un modo a basso costo per testare le tecnologie per un veicolo spaziale in grado di viaggiare per più anni luce verso i sistemi stellari vicini. Lì’astronave potrebbe rilasciare un veicolo spaziale a vela per un viaggio su Marte, per andare oltre l’orbita terrestre. “Se SpaceX prendesse a bordo una delle nostre vele e la rilasciasse a metà del suo viaggio verso Marte, dovremmo essere in grado di seguirne l’accelerazione e il percorso attraverso il sistema solare quasi fino all’orbita di Giove”, dice Heller.
Altre idee includono l’utilizzo di Starship per inviare una sonda in orbita attorno alla luna vulcanica di Giove, Io, un compito difficile senza una sostanziale capacità di spinta. “È estremamente impegnativo sia entrare in orbita sia proteggersi dalle forti radiazioni di Giove”, afferma Alfred McEwen, un geologo planetario dell’Università dell’Arizona. “Ma la massa aiuta in queste situazioni. Si può disporre di carburante e schermatura contro le radiazioni”.
Musk ha ipotizzato che SpaceX potrebbe lanciare fino a una decina di voli di prova di Starship nel 2022, con missioni ravvicinate sulla Luna e su Marte. “Una volta che Starship inizierà a volare, lo sviluppo sarà molto veloce”, afferma Margarita Marinova, ex ingegnere senior dello sviluppo di Marte presso SpaceX. “Quando si dispone di una capacità di 100 tonnellate, l’aggiunta di hardware scientifico è piuttosto semplice”, afferma Marinova. “Se qualcuno vuole acquistare spazio per il carico utile, può averlo. Sarà un cambiamento davvero drastico nel modo in cui facciamo scienza”.
Ci sono, ovviamente, ottime ragioni per essere prudenti. Sebbene Starship abbia effettuato voli di prova senza il booster Super Heavy, è ancora da verificare il lancio completo del razzo. È una macchina estremamente massiccia e complessa che potrebbe ancora incontrare problemi nel suo sviluppo. Anche SpaceX e Musk sono stati notoriamente sprezzanti con tempistiche e obiettivi (una missione proposta su Marte, Red Dragon, avrebbe dovuto essere lanciata già nel 2018). E il metodo proposto da Starship per raggiungere la Luna e Marte, basandosi su più missioni di rifornimento nell’orbita terrestre, rimane complesso e non testato.
Tuttavia, ci sono anche molti motivi di entusiasmo per ciò che Starship potrebbe fare se avrà successo. Dal sistema solare interno a quello esterno, e forse oltre, potrebbe aprire una nuova era della scienza spaziale. “Sono sicuro che inviare missioni scientifiche su Starship sarà presto all’ordine del giorno”, conclude Abhishek Tripathi, uno scienziato spaziale dell’Università della California, a Berkeley.
(rp)
