Partendo dagli spunti emersi cerco di fare un quadro d’insieme … spero di riuscirci senza farmi troppo influenzare dalle mie opinioni (sono a favore della stazione cislunare)
MOTIVAZIONI ALLA BASE DELLA STAZIONE CISLUNARE (LOP-G)
1 - trovare un utilizzo pratico al SLS
Gli USA hanno già speso circa 20 mld di dollari per un mezzo che non ha ancora volato. E’ un’enormità e dietro ci sono una marea di motivazioni private/occupazionali/elettorali. Per cui penso che, se non esplode, vedremmo almeno 6 lanci (la NASA ha da poco ordinato altri motori RS-25, portando il totale a 24 unità), d’altronde se hai già i pezzi più costosi perché non assemblarlo e lanciarlo?
La versione base del SLS può portare in orbita bassa (LEO) 70t, ma recentemente la NASA ha detto che le migliorie apportate hanno aumentato il carico utile a 95t, e 26t in TLI (traiettoria di inserzione lunare) e l’Orion pesa circa 25t.
Rispetto al Saturn V (140t in LEO) il nuovo sistema, nella configurazione 1 ed 1B, non è in grado di replicare le missioni Apollo. Per cui diventa una scelta obbligata costruire una base intermedia (la LOP-G può cambiare orbita) per consentire missioni verso la Luna ed in prospettiva verso Marte.
2 - Continuare l’esperienza della ISS
L’ISS è il programma spaziale umano che ha la durata operativa piu estesa ed ha consentito di sviluppare un’approfondita conoscenza sulle attività umane in orbita bassa. E fatto non secondario per la NASA ha mantenuto nei lustri una configurazione stabile nonostante il cambio dei diversi presidenti. Questo perché ci sono alle spalle accordi internazionali che agli stessi americani non conviene disattendere (costerebbe troppo fare autonomamente). Se neanche Trump ha cancellato la ISS, perché il successore dovrebbe non mantenere una stazione che costa meno di 10m/s per rimanere nella sua orbita?
Probabilmente senza la ISS la NASA non avrebbe avuto la necessita dei contratti commerciali con i privati e probabilmente non avremmo avuto la SpaceX così come la conosciamo oggi.
Da circa un anno, quando la Nasa e la controparte russa hanno annunciato la LOP-G, le agenzie spaziali coinvolte nella ISS si sono riunite molte volte. In questo periodo la configurazione della stazione cislunare è variata più volte ma ha mantenuto una stabilità di fondo sia nella configurazione complessiva (principalmente varia il numero dei moduli abitativi) che nella configurazione dei singoli moduli. Inoltre, sono stati lanciati i bandi/sollecitazione idee costruttive per i primi 4 moduli: il PPE (modulo propulsivo), ESPRIT (mini modulo rifornimento e gestione altre missioni) e il modulo abitativo NASA (più indietro, ma del quale esistono 6 proposte distinte) e quello euro giapponese I-HAB. Inoltre, sono stati previsti un mini modulo abitativo americano ed un modulo russo per l’attracco della Orion /navetta russa e per le uscite EVA
2b -… e sviluppare ciò che manca per il volo verso Marte
Secondo me servono soprattutto 3 cose:
- un supporto vitale in grado di funzionare per 2-3 anni, attualmente per alcune cose siamo a 6 mesi
- sviluppare la propulsione ionica. Il modulo propulsivo PPE, con i suoi 50KW di potenza, è in grado di far cambiare orbita ad una stazione di 60-70 t (ha un delta-v di almeno 0,68 km/s). Il bando Nasa prevede espressamente la possibilità di acquistare più moduli, per Marte serve una potenza di 300 KW (con la tecnologia attuale I motori peserebbero solo 600 Kg, ovviamente il grosso è il propellente)
- studiare le contromisure necessarie a consentire la permanenza umana oltre la magnetosfera terrestre. Sulla luna la gestione del problema è sicuramente più semplice (tunnel lavici, mattoni di regolite, ecc)
3 - sono in arrivo/arrivati tanti lanciatori pesanti molto più economici dei predecessori e spesso più performanti. Per esempio sono sotto i 100 ml a lancio i seguenti razzi: il privato Falcon 9, l’indiano GSLV mark III, il russo Soyuz 5, l’europeo Ariane 6, il giapponese H3, ecc
3b - Sono attivi per la prima volta da tanto tempo anche dei lanciatori super pesanti. Il già testato Falcon Heavy (68t in LEO) che costa meno dell’Ariane 5 (20 t in LEO). Ed il prossimo a partire il SLS. Almeno altri 4 razzi dovrebbero essere lanciati nel prossimo decennio, e sono progettati da SpaceX (150t), Blue Origin (70t), Cina (140 t) e Russia (molte versioni proposte, forse il più fumoso). La Cina ha posto lo sviluppo di razzi massicci tra gli obiettivi strategici dell’ultimo piano quinquennale.
4 - il ruolo della Cina e degli alleati ISS
La Cina è la nazione che nell’ultimo decennio ha avuto il programma più grande di esplorazione lunare e che arriva a conclusione prima che USA e Russia lancino i loro primi rover dagli anni settanta. Tale programma ha previsto quasi una decina di sonde, con 2 rover e 2 in grado di riportare materiale lunare in Cina. Inoltre, la Cina sta per lanciare la sua terza stazione spaziale (che prevede che possa ospitare sei astronauti per 6 mesi l’anno) e nel 2036 vuole fare la prima propria missione umana sulla luna. Quale sia il programma lunare cinese tra il 2021 ed il 2036 non lo so.
L’ESA sta progettando più missioni robotiche con vari partner internazionali, alcuni strumenti sono in corso di progettazione (la fase C è previsto inizi nei prossimi mesi). Inoltre, ha assegnato il primo contratto per la progettazione per i 2 moduli europei del LOP-G. La Luna è chiaramente l’obiettivo di lungo periodo dell’ESA, che in soli 3 anni ha aumentato il proprio bilancio del 25% (da 4,4 a 5,75 mld).
Se gli USA si dovessero isolare, e ritirarsi dalla ISS e dalla LOP-G verrebbero sostituiti nel medio periodo dalla Cina (così penso).
5 - la riusabilità ed il rifornimento. Secondo me il modulo più interessante è l’ESPRIT, consente le comunicazioni con la Terra e la Luna, rifornisce il PPE e lander vari, consente di conservare carichi da portare sulla Terra. Un esempio è la missione HLEPP, un grosso lander che se realizzato farà la spola tra la LOP-G e la Luna scaricando sulla superficie Rover e robot e caricando campioni. Dalla lop-g il lander carica carburante e robot e scarica i campioni lunari.
CRITICHE
A - si consuma meno energia se si fa il viaggio diretto terra luna. Questo è certamente vero se si fa una sola missione, ma potrebbe non essere vero se si usano ripetutamente mezzi come HLEPP
B - la NASA non ha i soldi per gestire una nuova stazione senza nuovi fondi
In parte non è vero per i seguenti motivi:
- nel prossimo bilancio della nasa sono previsti per la LOP-G circa 550 ml all’anno, per i prossimi 5 anni
- il grosso della spesa è nel sistema SLS-Orion, e tali spese sono fortemente volute dal congresso USA (circa 2 mld all’anno). Escludendo il PPE e L’ESPRIT, gli altri moduli sono una tecnologia consolidata.
- i contratti commerciali sono destinati ad abbassare il costo di mantenimento della ISS. Tali contratti sono costati molto per via degli elevati oneri di ricerca e sviluppo. Sviluppo che penso finisca l’anno prossimo. Inoltre, già adesso la Nasa usa di più il servizio economico, 20 voli per la Dragon e 10 per il Cignus. Il prossimo contratto penso che costi meno, un viaggio della Dragon potrebbe passare da 135ml a meno di 100 milioni di (mia ipotesi senza basi). La Dragon 2 portando 4 astronauti (in realtà ci sono 7 posti) verso la ISS sicuramente costa meno dell'equivalente costo dei passaggi con le soyuz (circa 330 ml di )
C - meglio andare direttamente su Marte e sulla Luna. Avrebbe un impatto emotivo molto più grande che fare un “autogrill” in orbita lunare.
USO FALCON HEAVY E CONTRATTI COMMERCIALI
La Nasa ha già deciso di mandare il PPE tramite un vettore diverso dal SLS. Questo è possibile anche con un classico razzo pesante perché il modulo contiene molti motori diversi e molto carburante. Alle aziende selezionate per partecipare al bando indetto per realizzare il modulo, la Nasa ha già stato chiesto come utilizzerebbero le maggiori capacità del Falcon Heavy. Io personalmente userei il FH per mandare in orbita i primi 3 moduli in contemporanea (PPE, ESPRIT e mini modulo abitativo) con possibilmente un serbatoio extra con il carburante necessario ad arrivare nella giusta orbita. Penso, con pochi dubbi, che il costo per aumentare la carenatura di carico del FH sia più economico che sviluppare il SLS 1b.
Anche per altri moduli, ma meno probabile, si ipotizza l’uso di razzi commerciali, e sono i moduli logistici e l’I-HAB (per i giapponesi si può fare un modulo più grande)
I contratti commerciali rientrano anche nell’esposizione della luna tramite lander e rover. Del 4 settembre è il bando finale per selezionare il lanciatore per portare i carichi dalla Terra alla superficie lunare. E c’è un altro bando per un lander/rover da 500kg da lanciare nel 2022. Ossia un terzo del peso della imminente missione cinese, di quella indiana, o del previsto luna 25.
Segue messaggio (da preparare) con i dettagli dei singoli moduli del LOP-G e se richiesto le fonti di questo messaggio (in gran parte già fornite nei messaggi precedenti)