La NASA sta preparando due missioni sperimentali. La prima, “Resource Prospector” prevista per il 2018, dovrebbe usare rocce lunari per estrarre acqua attraverso riscaldamento, evaporazione e condensazione del vapore. La seconda, prevista per il 2020 su Marte, dovrebbe usare l’anidride carbonica atmosferica per estrarre ossigeno.
Una volta collaudate queste tecnologie dovrebbero portare a un notevole risparmio di propellente, perché i lander potrebbero rifornirsi in situ per la risalita: sulla Luna di LOX estratto dall’acqua polare o dalla regolite se di acqua non dovesse essercene abbastanza; su Marte si userebbe la CO2 dell’atmosfera per produrre ossigeno e metano utilizzando la reazione di Sabatier, l’elettrolisi e il reverse water-gas shift, con un piccolo quantitativo di LH2 importato dalla Terra, che sarebbe circa il 5% della massa totale di propellente prodotta ( http://en.wikipedia.org/wiki/In-situ_resource_utilization ).
Speriamo che queste missioni non vengano cancellate.
Oh, finalmente dopo tanto parlare abbiamo qualcuno che comincia a fare ISRU! E mi sembra che siamo a un livello abbastanza avanzato, il 2018 è “domani” in termini di spazio!
Non so… tu ti affideresti al funzionamento dei sistemi su Luna/Marte per produrre qualcosa di indispensabile per fare ritorno a casa in caso di emergenza? La produzione e il riciclo di acqua e ossigeno sono senza dubbio un must per l’esplorazione, ma questo per quanto riguarda i consumabili per il mantenimento dell’equipaggio e dei sistemi da usare in superficie. Per come la vedo io il propellente per tornare dovremo sempre portarcelo da casa per averlo subito pronto in qualsiasi evenienza…
sarebbe un pò come tornare alle grandi esplorazioni oceaniche… quando si partiva con le stive piene e ci si riforniva in viaggio. Se poi non si trovava terra ferma… si mangiavano le vele. Se il sistema funziona, chi partirà saprà già in partenza che non può tornare indietro subito. Lo stesso discorso è stato fatto per Apollo. Se il modulo di ritorno del LM non si accendeva?
Aspetta, un conto è se il motore non si accende, un altro conto è se manca il propellente… in ogni missione devi avere i propulsori che si accendono, da questo non si può prescindere: anche la Soyuz non riuscirebbe a rientrare sulla terra senza il deorbit burn, ciò non toglie che per tutto il periodo che rimane attaccata alla ISS ha sempre pronti propellente e consumabili (ossigeno) per un eventuale rientro d’emergenza.
Hai giustamente fatto l’esempio delle esplorazioni dei mari, e infatti quante navi non sono tornate indietro?
Il paragone con le navi regge poco, un pò di cibo si può sempre trovare, si può pescare o scendere a terra. Ma senza propellente (o senza acqua) sei fritto.
E’ una tecnologia da testare, ma da qui a metterla a punto, scalarla alle dimensioni richieste da una missione reale e renderla affidabile ce ne passa. E’ interessante che venga fatta una prova, anche se l’articolo dice che per quanto riguarda Marte il dispositivo destinato a produrre l’ossigeno non è ancora stato scelto.
Ciò non toglie che non partiremo mai per Marte portandoci dietro le scorte di cibo, di acqua e di ossigeno per sopravvivere un anno sulla superficie; sicuramente dovremo produrre qualcosa in loco, sia con ECLSS rigenerativo che con ISRU.
Però altrettanto sicuramente avremo sempre da parte una scorta di cibo, acqua, ossigeno e propellente da usare per il viaggio di ritorno, e quella scorta non andrà mai intaccata. Anzi, se si dovesse andare vicino a toccare quella scorta per problemi tecnici, probabilmente la missione sarà abortita e il ritorno anticipato.
L’idea base di Mars Direct era infatti è quella di far atterrare su Marte un Earth Return Vehicle unmanned con i serbatoi vuoti, che produce propellente (LOX-LCH4) con un piccolo reattore nucleare tipo SAFE-400 ( http://en.wikipedia.org/wiki/Safe_Affordable_Fission_Engine ). Solo quando i serbatoi sono pieni viene dato il via libera all’invio degli astronauti, che partono con il Mars Transfer Vehicle e atterrano con l’habitat in prossimità dell’ERV.
Se l’unità ISRU non funziona, il propellente non viene prodotto e gli astronauti non vengono inviati: si perdono un sacco di soldi ma nessuna vita umana.
Una variante di questa missione, che è diventata la Design Reference Mission 5.0 della NASA, prevedeva invece l’invio di un ERV orbitale con i serbatoi già pieni, mentre l’ISRU veniva utilizzata solo per riempire i serbatoi dell’Ascender, che doveva riportare gli astronauti in orbita per il rendez-vous col l’ERV. Anche in questo caso, però, l’Ascender veniva fatto atterrare unmanned e solo quando l’ISRU aveva funzionato e i serbatoi erano pieni sarebbero stati inviati gli astronauti.
Questo per Marte, dove raccogliere la CO2 atmosferica è piuttosto semplice. Per la Luna, invece, l’ISRU si farà solo quando ci sarà una base avviata con le attrezzature per estrarre ossigeno dalla regolite. Il lander atterrerebbe nei pressi della base con solo l’idrogeno liquido per il ritorno nei serbatoi (circa 1/5 della massa totale di propellente) e sarebbe rifornito di LOX da un rover-autobotte, come si fa con gli aerei negli aeroporti.
Altrimenti, inviare gli astronauti senza propellente con le sole attrezzature per produrlo, sperando che nulla si guasti, sarebbe troppo pericoloso, come hai giustamente osservato.
@quaoar
La prima parte della tua risposta l’heart unmanned return veicle mi ricorda la sceneggiatura del film countdown di Altman da cui il mio nikname
È un po’ più complesso secondo me: anche se so che la tecnologia funziona perché l’ho testata, e so che sta funzionando bene perché il rover è già lì e sta lavorando, comunque non parto finchè non sono sicuro che a destinazione c’è già abbastanza propellente per portarmi indietro se qualcosa va storto.
Questo significa che NASA non farà mai una missione in cui userà il propellente prodotto su Marte per la inserzione nella traiettoria di ritorno da Marte alla Terra, perché se qualcosa va storto e bisogna abortire il lander, gli astronauti devono comunque essere in grado di tornare a casa. Quindi: ISRU solo per produrre il propellente da usare per il modulo di ascensione (i.e. dalla superficie all’orbita Marziana), e missione che parte solo quando il propellente è già pronto. Sotto queste condizioni si può fare
Questo si può fare con un orbita a ritorno libero di 180 giorni: se di deve abortire la missione, la nave fa una piccola manovra per evitare l’aerocattura e continua verso la Terra.
Pienamente d’accordo: una volta che finalmente ci si decide a fare una missione su Marte bisogna studiarla a monte in modo che non si verifichino le condizioni per abortirla, con una architettura ridondante che preveda dei backup (es. due lander invece di uno).
E allora riprendo dalle Apollo. L’Aquila non decollò subito, perché l’interruttore di avvio del motore di ascesa si era guastato. Un pezzo da pochi centesimi rischiava di far morire Armtrong ed Aldrin. E quella dell’interruttore era tecnologia consolidata… c’è voluta l’intuizione di Aldrin che lo ha tolto ed usato la sua penna per chiudere il contatto, ed avviando il motore.
Posso andare avanti con esempi, come il passaggio dalla vela ai motori a vapore nelle navi. L’obiezione era che se si guasta il motore in navigazione ( i primi motori erano soggetti a guasti frequenti), la nave è perduta, corpo e beni. Quindi le navi adottarono il compromesso, motore e vela.
Oggi vedete grandi navi a vela?
Mando i lander su Marte per produrre i propellenti che mi servono. Quando ne hano prodotti a sufficienza parto. ho buone probabilità di arrivare e trovarli pronti. Se, dico, se qualcosa va storto, come dice quaoar, sono pronto a fare una manovra correttiva e torno indietro. Ma è chiaro che prima avrò fatto i miei test per vedere se il sistema funziona. Come sempre, tranne che con la navetta spaziale, unico veicolo spaziale maned a partire per il suo primo volo con tanto di equipaggio minimo.
In linea teorica un volo verso Marte è fattibile. possiamo discutere all’infinito sul profilo della missione, ma non è impossibile. I problemi sono altri, sono tecnici e si discutono in fase tecnica con una buona dose di finanziamenti. I finanziamenti sono il tasto dolente. Intanto un altra tecnologia si rende disponibile per facilitarci le cose in un futuro quando qualcuno dirà: yes, we want.
Personalmente non capisco questa fretta di andare su marte il prima possibile… Per carita’ anche io voglio vedere l’uomo su marte prima di schiantare… perö capisco anche che sia un desiderio che necessiti grossi finanziamenti.
L’importante e’ che la ricerca e lo sviluppo di queste tecnologie continuino ad andare avanti, anche se dovessero farlo a piccoli passi… mano a mano che saranno pronte, con il tempo, il costo dell’investimento per il viaggio calera’ e allora verrä preso in considerazione.
Il piccolo passo l’ha già fatto Armstrong, poi siamo andati indietro.
I finanziamenti non ci saranno mai se la gente non si appassiona e non si appassionerà mai se non le si da qualcosa da sognare.
Su Marte possiamo andarci con la scienza e con la tecnica che conosciamo: se non vogliamo farlo perché è troppo costoso allora andiamo sulla Luna. Mi sta benissimo. Esploriamo le regioni polari della Luna, cerchiamo l’acqua, mettiamo un habitat nella zona L1, uno sulla superficie lunare, studiamo i propellant depot e costruiamo una via d’accesso sostenibile verso la Luna.
Più staremo infognati in LEO, più i finanziamenti si ridurranno e poi alla fine anche l’ISS sarà scaricata e l’avventura spaziale umana finirà qui.
