Per un programma di esplorazione umana BEO, un lanciatore pesante tipo SLS fa sicuramente comodo, ma è realmente indispensabile?
Oppure è possibile progettare lo stesso tipo di missione utilizzando veicoli modulari da lanciare il LEO con vettori più piccoli e assemblare con semplici operazioni di docking?
Un esempio di sistema modulare trovato in rete è una nave orbita-orbita, concepita per fare la spola tra la LEO e l’orbita bassa di Marte, ma adatta anche a raggiungere Venere, Mercurio e gli asteroidi. Un modulo propulsivo a poppa, uno o più moduli habitat e moduli cambusa a prua e in mezzo tanti moduli serbatoio (LOX-LH2 con refrigerazione attiva), da aggiungere fino a raggiungere il delta-V del profilo di missione. La forma allungata consente di generare gravità artificiale di 1 g mediante tumbling.
Inanzitutto ,secondo me, è necessario capire cosa si vuol fare e dove si vuole andare.
Facciamo un esempio pratico: la missione è tornare sulla luna in modo relativamente stabile (con un programma cioè che non debba venire interrotto perchè non sostenibile alla lunga,come l’Apollo).
Bisogna avere un approccio pragmatico e partire dai costi (e ovviamente dal budget disponibile).
Mi costa di più un architettura basata su un approccio modulare e sul lancio di più vettori (come in fondo era a suo modo anche Constellation,che richiedeva Ares-I e Ares-V) o un HLV molto potente che mandi tutto su in una botta (tipo approccio DIRECT) o ancora una architettura che richieda più lanci di un HLV?
Oggi SLS per tornare sulla luna richiederebbe un approccio di primo tipo (almeno secondo Bolden,il capo della NASA): http://www.nasaspaceflight.com/2013/08/dual-sls-required-nasas-lunar-landing-option/
E’ possibile usare più vettori meno potenti di SLS e già disponibili (o prossimamente disponibili)?
Bene,quanto mi costa una missione con un architettura e quanto con un altra (e non tra venti anni,oggi o al massimo entro i prossimi cinque anni)?
Insomma,niente partigianerie ed approcci ideologici per questa o quella soluzione.
Bisogna partire dai proverbiali “conti della serva”.
Vedi però anche nell’ottica dei conti della serva, il modo in cui alla NASA concepiscono le missioni non è esattamente il più economico: il modulo lunare Altair, per esempio, avrebbe dovuto esserre una copia maggiorata di quello del programma Apollo, con ben poche innovazioni salvo l’uso dell’idrogeno: allora visto che dobbiamo usare LOX-LH2 (magari per soddisfare gli ecologisti) perché allora non sfruttare l’impulso specifico più alto per fare un lander a stadio singlo, completamente riutilizzabile, che fa la spola tra la superficie lunare e la LLO?
Certo ha un costo iniziale più alto (che magari non viene approvato dal Congresso) ma se poi lo usi per cento missioni ti costa sicuramente di meno, che buttare ogni volta un lander e lanciarne da terra uno nuovo ogni volta.
Gli anglosassoni hanno un’espressione bellissima per definire questo modo di risparmiare al centesimo sui costi iniziali per poi buttare cifre immense nel corso degli anni: “penny wise pound foolish”. Proprio l’approccio ministerial-burocratico, che richiede un costo iniziale basso per fare approvare il proggetto e poi, una volta che l’apparato è stato costruito, può avere anche costi di gestione altissimi, perché ormai il Congresso si trova di fronte al fatto compiuto.
I sistemi riutilizzabili non sono sempre e sicuramente più economici dei sistemi “usa e getta”, anche sul lungo periodo, come vuoi far intendere… Se ne è discusso all’infinito, anche qui, ai tempi del Constellation, e tanto è vero che scenari costituiti da sistemi riutilizzabili sono più volte stati presi in considerazione in passato anche dalla NASA e quasi sempre scartati proprio per motivi economici…
Avere sistemi riutilizzabili significa costruirli senza minimamente sfruttare le economie di scala (anche se piccole) di un programma con una produzione estesa su molti anni e ripetuta. Idem per quanto riguarda le certificazioni, significherebbe ammortizzare il costo delle certificazioni su pochissimi esemplari quasi unici e contemporaneamente richiedere requisiti estremamente più stringenti (progettare un propulsore che deve accendersi una manciata di volte rispetto ad uno che lo deve fare centinaia di volte per periodi di svariati anni non è la stessa cosa… )… insomma la riutilizzabilità non è la panacea di tutti i mali e anzi, fino ad oggi non è quasi mai stata giudicata economica, e quando lo si è fatto i risultati economici sono stati sotto gli occhi di tutti (leggasi Space Shuttle)…
Il discorso mi sembra un po’ troppo banalizzato se messo in questi termini…
Questo è senz’altro vero,e da questo punto di vista la lezione dello Shuttle insegna;non si è tornati alle capsule per gusto retrò.
Tuttavia il problema (perchè di vero e propio problema si tratta in termini di costi/benefici sia tecnici che economici) è,allo stato dell’arte,è preferibile utilizzare grandi lanciatori alla Saturno V e SLS,o assemblare veicoli e “departure stages” in orbita con più lanci di vettori meno potenti?
Questo indipendentemente dal fatto che il veicolo sia riutilizzabile o meno (anzi presumendo che con ogni probabilità non lo sia).
Lo Shuttle è risultato antieconomico soprattutto perché il proggetto è stato modificato per tenere conto delle esigenze dei militari che volevano una notevole capacità di cross range per spiare l’Unione Sovietica con orbite polari. Quindi si sono dovute fare le ali a delta, con tutti i problemi connessi di peso, di piastrellamento dello scudo termico (una sotra di puzzle con migliaia di pezzi quasi tutti diversi l’uno dall’altro) e così via. Se fosse stato un semplice corpo portante che atterrava con retrorazzi e/o con paracadute, probabilmente sarebbe risucito a raggiungere la LEO senza buster e sarebbe stato molto più economico.
Il sistema riutilizzabile deve essere semplice, sennò il gioco non vale sicuramente la candela. Un veicolo orbita-orbita riutilizzabile deve quindi avere razzi alimentati a pressione senza turbopompe da smontare ogni volta. Il resto sono serbatoi e habitat che possono essere mantenuti operativi per decenni, come lo sono i moduli dell’ISS.
L’economia d scala viene in un primo momento dall’uso di componentistica di serie e poi quando aumenta il numero dei veicoli che fanno la spola tra la LEO e la luna e si crea una rotta stabile che rifornisce una base.
Se poi le certificazioni costano più dei veicoli, la cosa più intelligente che può fare un Governo è modificare le leggi per rendere le partiche burocratiche meno onerose. Costa sicuramente di meno.
Quello che sarebbe interessante vedere è se per ogni ipotetica nave concepita per essere lanciata con l’SLS se ne potrebbe fare una analoga, non dico uguale ma che svolga le stesse funzioni, da assemblare in orbita con più lanci di vettori più piccoli come il Falcon H o il Delta IV.
Finché si tratta di navigazione orbita-orbita tutta propulsiva penso di si, ma se la missione prevede un’aerocattura per l’inserimento nell’orbita di Marte, una nave da 150 tonnellate fatta di tre moduli assemblati in docking, si comporterebbe altrettanto bene quanto una tutta d’un pezzo lanciata con l’SLS?
Io credo propio di si,ma il punto è vedere se questo sistema comporterebbe maggiori difficoltà tecniche e sopratutto se costerebbe di meno o di più dellaltra soluzione (oltre a capire se tre lanci sarebbero sufficenti).
Ogni lancio è una criticità: meno lanci, meno criticità.
Se per la mia astronave modulare mi servono 4 lanci Falcon, con SLS li riduco a due.
Oppure posso spedire su quattro moduli lo stesso, ma più grandi.
SLS mi permette di spedire su una Orion più zeppa, mentre con Falcon dovrei limarla all’osso.
Più peso posso portare su, più vantaggi e meno problemi progettuali ho.
Costa? Ok, ma SLS non è pensato per fare concorrenza all’Ariane V, che serve solo per lanci commerciali. Essendo governativo, può anche volare in perdita, se i risultati della missione mi daranno un congruo vantaggio.
Per la “serva”, i soldi degli “investimenti” sono solo soldi spesi. Per la “serva” 'investimento significa l’acquisto di qualcosa che costa tanto a poco prezzo.
Questo è l’Italia e tutto il mondo è paese.
Se vogliamo fare un passo significativo occorre fare qualcosa di grosso.
Come dice Ares, non si tratta di calcolare solo quanto costano i lanci, va considerata anche la complessità di missione con più lanci: se un lancio fallisce? se un docking non riesce?
Penso che realizzare veicoli modulari non sia un problema. Ad esempio con SLS posso spedire su il modulo propulsivo con motori più grandi e propellenti in più, rispeto ad uno più piccolo. Grazie a quel propellente in più posso viaggare più veloce o estendere la missione.
Un astronave modulare può essere preparata per il tipo di missione da svolgere. Ogni modulo una funzione. Devo andare sulla Luna? Aggiungerò un modulo contenente il lander, devo andare vicino ad un asteroide? Lascio “a Terra” il modulo del lander. Devo andare su Marte? Aggiungerò un modulo propulsivo per avere spinta in più ed arrivare prima (e frenare). Devo mandare un equipaggio di quattro persone? un modulo abitativo. Ne devo madare otto? Due moduli.
Per comporre l’astronave farò il “meccano” spaziale in orbita vicino ad una stazione spaziale se non saranno i componenti dell’astronave inutilizzati a fare da stazione spaziale. L’astronave non deve rientrare a Terra ed io devo solo portare su gli equipaggi, i materiali di consumo ed eventuali nuovi moduli, da aggiungere od in sostituzione di quelli vetusti/guasti.
Con questo tipo di veicolo cos’è che non si può fare?
Eh! Fallo capire ai politici ed ai contribuenti!
A loro il conto della serva devi fare,se vuoi finanziamenti (tanto mi costa tanto,con questa soluzione risparmio).
I tempi del portafoglio sempre aperto per lo spazio sono durati poco e sono irrimediabilmente finiti.
Tu mi dirai,“ma spesso spendere meno significa nel medio-lungo periodo andare incontro a costi maggiori (vedi lo Shuttle)”.
E questo lo devi inserire nel “conto della serva”; cioè far presente ai politici che investire oggi si tradurrà in sostenibilità economica domani.
Bisogna però essere realisti circa il budget,e “farselo bastare” (come la buona massaia quando dava alla serva i soldi per la spesa).
Ma proprio no, non è che se per validare un sistema per il volo umano ho bisogno di un requisito di affidabilità allora lo dimezzo così mi costa meno raggiungerlo…
per validare un sistema per il volo umano sono prima di tutto necessari numerosi studi, test, prove, esperimenti, collaudi
le certificazioni e le scartoffie fortunatamente vengono dopo tutto ciò e non prima.
Chiunque abbia avuto a che fare con la burocrazia sa benissimo che magari il 10% delle certificazioni servono effettivamente per la sicurezza, il restante 90% è fine a se stesso. I burocrati, come i preti, col tempo si inventano una loro liturgia che col passare degli anni diventa sempre più complessa e farraginosa.
Chiunque lavori in questo settore sa benissimo che burocrazia e sicurezza non hanno proprio nulla a che fare… se esistono requisiti di sicurezza (non il 20% ma il 99%) probabilmente quei requisiti sono stati scritti mentre si svolgevano dei funerali… Starei attento anche solo a insinuare quanto hai scritto sopra, cioè che la sicurezza è fatta da burocrati e di conseguenza i privati ne possono fare a meno per abbassare i costi…