Previsioni sulle tempistiche di una missione su Marte con Starship

Vi propongo uno spunto di riflessione:
1 anno fa Spacex lanciò SN5… quanti di voi avrebbero scommesso che oggi saremmo arrivati a questo punto, a parlare del lancio orbitale di SN 20?
Ho l’impressione che Musk sta portando avanti il progetto ad una velocità impressionante.
Leggendo alcuni vostri post di mesi fa, perché c’è addirittura chi sostiene che la missione di occupare Marte verrà fatta nel 2039 se non dopo.
Alla luce dei veloci progressi di Starship, è lecito pensare che forse andremo su Marte nel 2033 o addirittura come dice Musk , prima?
Aldilà dell’Elon Time, che ha disatteso molte scadenze, non è del tutto improbabile che nel 2030/2033 andremo su Marte, o sbaglio?

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Potresti non sbagliare, e sarebbe fantastico tutto questo, ma questo possiamo solo dirlo con il lancio delle prossime Starship.

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La riflessione è stata affrontata già varie volte sul forum (basta cercare un po’) ma vale la pena ricordare che parlare genericamente di “andare su Marte” significa poco.

Velocità e traguardi veramente unici, ma stiamo sempre parlando di prototipi e non mezzi certificati al trasporto umano e pronti a partire. È tutto ancora un - notevole - work in progress.

Non è che senza Elon Musk l’umanità non sia in grado di costruire i mezzi per spedire un equipaggio verso il pianeta rosso, senza nulla togliere alle cose fantastiche che SpaceX ha fatto fin qui. Ci sono biblioteche di piani in tal senso preparati da NASA già dai tempi di Von Braun, e con tecnologie disponibili oggi.

In ogni caso, se anche SS fosse pronta a partire domani, il problema che andrebbe a risolvere - per quanto non piccolo - sarebbe solo uno di quelli che caratterizzano una missione marziana, cioè il viaggio.

Nella realtà bisogna programmare un dettaglio da nulla come la sopravvivenza e il ritorno dell’equipaggio, a meno che non si pensi di inviare tot astronauti verso una missione suicida. Non bisogna perdere di vista che rispetto all’esplorazione lunare, quando parliamo di Marte siamo su tutt’altro ordine di grandezza in ordine distanze, autonomia, tempistiche…

Bisogna ovviamente sopravvivere al lungo volo, resistere sulla superficie dove freddo, irragiamento solare scarso e radiazioni cosmiche sono rischi costanti che dovranno essere affrontati per mesi e non per pochi giorni.

Bisogna essere sicuri di riuscire a ripartire, con un razzo che sia SS o un altro, e questo significa aver risolto in modo affidabile il problema di atterrare senza danneggiare il razzo per il ritorno, e produrre tutto il propellente necessario in situ.

Ecco, allora quando pensiamo che Elon Musk, con la sola introduzione di SS abbia risolto il problema Marte, e che “l’umanità diventerà una specie multiplanetaria” nel 2030 solo perché SpaceX ci mette il razzo, stiamo facendo un errore e dimostriamo di avere una visione davvero naif della situazione.

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c’è l’alternativa della missione senza ritorno ma non “suicida”. le ricerche in corso ora sono volte anche a trovare il modo di poter avere un minimo di coltivazione extraterrestre. Trovato il modo di ricavare acqua in situ, due tasselli fondamentali sarebbero al loro posto. È una sfida enorme ma consentirebbe a qualche astronauta, magari un po’ avanti con gli anni, di decidere di voler partire per non tornare senza per questo dover ingoiare il cianuro dopo due settimane. Sarebbero dei nuovi pionieri, potrerebbero avanti probabilmente la conoscenza e la preparazione per altri ad un ritmo inimmaginabile rispetto a piccole sonde negli anni in cui potrebbero lavorare

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Primo, starship risolverebbe solo il problema del trasporto, come detto due post più su, problema risolvibile anche con altri lanciatori.
Secondo, al momento starship è solo un carrozzone che non può andare oltre l’orbita terrestre. È tanto pesante che senza rifornimento in orbita non potrebbe andare nemmeno sulla Luna. La tecnologia di trasferimento di liquidi criogenici nello spazio non è ancora pronta e non è affatto una cosa facile. È stata tentata tre volte, a quanto ne so, ed è stato tutte e tre le volte un fallimento.

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Il discorso sarebbe diverso per una missione di prova senza equipaggio però, che consentirebbe di testare tante incognite senza mettere la vita di nessuno in pericolo, e magari lasciare un discreto carico su Marte già pronto per le prossime missioni.

Vero che è difficile ma starship e un ottimo passo per iniziare, e se space x dimostra che c’è da guadagnare ad andare sulla luna o su Marte scommetto che ci sarà una corsa che farà impallidire quella degli anni 60, alla fine le tecnologie ci sono quello che manca è il motivo per investirci…

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ho due domande:

  1. quanti anni sono stati impiegati per far diventare il falcon 9 un mezzo certificato al trasporto di esseri umani sulla stazione spaziale internazionale?
  2. ad oggi, secondo voi …
    sulla Luna abbiamo il 99,9% di riuscita di atterraggio?
    su Marte abbiamo il 99,9% di riuscita di atterraggio?
    Senza questa affidabilità, come si può pensare di mandare un razzo con 100 persone a schiantare sul suolo?

Io sono convinto di una cosa, la missione su Marte non è stata ufficializzata perché vogliono prima vedere se va tutto liscio con la missione Artemis.
Dovesse andare tutto per il verso giusto, potrebbero ufficializzare subito dopo la missione su Marte.

Ho guardato alcuni documentari, dove Robert Zubrin sostiene che molti dei problemi da te citati sono sopravvalutati e superabili con le attuali tecnologie.
È troppo ottimista?

  • mantenere in vita l’equipaggio dalle radiazioni durante il viaggio, spero sia fattibile, magari creando all’interno della navicella delle piccole zone schermate e isolanti dalla radiazioni. Siamo in grado di farlo?
    La perdita di struttura ossea è inevitabile, ma si può limitare dall’attività fisica o da ambienti a gravità modificata. (questo temo non siamo capaci di farlo)
  • la sopravvivenza e l’autonomia su Marte sarebbero fattibili se prima di mandare gli astronauti, vengono mandate flotte di Starship piene di tutto il necessario per la sopravvivenza. Ed anche robot e stampanti 3d
    per costruire le prime basi.
    Cosi quando ci andranno gli astronauti, troveranno già tutto in loco.
    Se non è fattibile il discorso robot, allora gli astronauti temporaneamente vivranno dentro le Starship e loro stessi inizieranno a mettere in funzione le stampanti 3d affinché vengano costruite le basi. Se neanche il discorso delle stampanti 3d messe in funzione dagli astronauti è fattibile… allora si potrebbe mettere dentro la starship delle piccole basi prefabbricate sulla terra.
    Il discorso delle serre per coltivare cibo, credo sia già realtà ma potrebbe soddisfare in parte le necessità dei primi astronauti, che almeno inizialmente dipenderanno dai viveri spediti dalla terra. (ma mandare anni prima una flotta di Starship piene di viveri, non dovrebbe essere un problema)
  • il viaggio di ritorno non dovrebbe essere un problema, perché mandando tante starship, almeno una dovrebbe atterrare senza danni, quindi senza la necessità di riparazioni. Il metano possiamo ricavarlo su Marte, abbiamo già strumentazioni per convertire e ottenere il metano. Quindi il propellente per il viaggio di ritorno, in teoria non dovrebbe essere un problema.
  • vivendo in bunker su Marte , lo scarso irraggiamento solare in che misura sarebbe un problema?
  • le radiazioni su Marte, è stato rilevato che in determinati luoghi di Marte c’è una minore esposizioni alle radiazioni… e creando basi bunker sarà il suolo stesso a schermare gli astronauti dalle radiazioni.
  • riguardo le tempeste solari, nel documentario dicono che verrebbero messi in orbita dei satelliti per avvisare gli astronauti dell’arrivo di queste tempeste, e quindi di affrettarsi a rientrare nei bunker.

Ciò che viene detto nel documentario, non so quanto ci sia di realistico, nonostante l’autorevole parere di Zubrin, bisogna poi passare dalle parole ai fatti. Però filtra ottimismo.
Secondo voi Zubrin quali problemi sta sottovalutando? O forse siamo noi a sopravvalutare problemi già superabili?

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Parlo da incompetente…

Come detto sopra il mezzo di trasporto e’ solo uno dei problemi da risolvere prima di poter “conquistare” Marte (in stile missioni Apollo - toccata e fuga) o addirittura “colonizzarla”.

Alla velocita’ a cui stanno testando prototipi e’ possibile che riescano a concludere missioni orbitali con ritorno “dolce” a terra entro uno o due anni. Dipende anche cosa decide FAA in caso di probabilissimi incidenti.
Bisogna pero’ vedere quanto tempo impiegheranno a rendere le missioni abbastanza sicure per il trasporto umano.
In Elon-time dovremmo avere la missione Dearmoon nel 2023, ma non ci giurerei, anche se mi piacerebbe tantissimo.

Poi bisogna risolvere, anche se non in questo ordine esatto i seguenti problemi, con i tempi di studio e sperimentazione conseguenti:

Protezione equipaggio durante il viaggio
Diversi mesi di viaggio oltre la protezione del campo magnetico terrestre implicano di dover schermare pesantemente il modulo abitato dalle radiazioni cosmiche. Ad oggi non saprei se ci sia qualcosa di testato e sicuramente funzionante.
C’e’ poi il non piccolo problema della Gravita’.
Bisogna trovare il modo di mantenere muscoli ed ossa sufficientemente forti da poter immediatamente, o quasi, operare nuovamente sulla superficie planetaria, anche se con gravita’ ridotta ad 1/3 circa di quella terrestre.
Forse basta solo frequente esercizio fisico come si fa sulla ISS, ma mi pare che anche qui, gli astronauti di ritorno da missioni lunghe, abbiano bisogno di assistenza e fisioterapia per riprendersi completamente.
Forse sara’ necessario trovare il modo di generare gravita’ artificialmente, magari mediante forza centrifuga. Cosa ancora mai sperimentata, per quanto ne posso sapere io, se non nelle piccole centrifughe usate a terra per addestrare piloti e astronauti.
Bisogna poi poter rimediare ad eventuali emergenze Mediche, e quindi disporre di medicine ed attrezzature, nonche’ di personale esperto, per una panoplia abbastanza ampia di malattie e traumi.
Sulla ISS, mal che vada possono tornare a terra in poco tempo, ma in un viaggio di mesi o anni bisogna arrangiarsi con quello che si ha a bordo.

Protezione equipaggio a terra
Una volta a terra bisogna continuare a proteggere l’equipaggio dalle Radiazioni, vista la mancanza su Marte di un campo magnetico. E qui le cose vengono complicate dal fatto che il personale non potra’ starsene al sicuro in un habitat sotto qualche metro di terra, ma verosimilmente dovra’ occuparsi di esplorare il territorio, financo di cercare le risorse necessarie per una lunga permanenza, specialmente, ma non solo, nel caso si tratti di una vera e propria colonizzazione.
Continua poi ad essere importante il mantenimento in salute dell’equipaggio, per cui si deve trovare il modo di curare ogni eventuale malattia o trauma che dovessero presentarsi.

Sopravvivenza a lungo termine
Anche senza una colonizzazione vera e propria, con persone che decidono di restare per tutta la vita su Marte, bisogna provvedere a tutte le principali necessita’ degli esseri umani:
Abitazioni - se per una missione tipo Apollo si puo’ pensare di vivere nella Starship per tutta la sua durata, che, ricordiamoci, sara’ comunque di diversi mesi, in caso di colonizzazione sara’ necessario costruire ambienti piu’ ampi e schermati.
Cibo - per quanto le scorte possano essere abbondanti bisogna poter produrre direttamente in loco almeno parte del cibo necessario. Tutto nel caso di colonizzazione. E la cosa non e’ semplice. Esperimenti sulla ISS e in Antartide sono in corso, se non erro, ma sempre vicino alle possibili fonti di rifornimento. Diverso il caso in cui ci si debba arrangiare con quanto si riesce a fare in loco, con eventuali rifornimenti che potrebbero arrivare solo dopo mesi o anni. Pensate solo al problema dell’impollinazione e delle malattie che possono distruggere raccolti e piante medesime.
Manutenzione - dovendo dipendere dalla tecnologia anche solo per respirare, e’ necessario trovare il modo di poter riparare qualunque attrezzatura, specialmente se di importanza critica. Certamente si possono portare scorte di ricambi, ma non e’ detto che si possa averne a sufficienza, e la mancanza di qualcosa puo’ significare la morte in breve tempo.

Ritorno alla Terra
Specialmente nel “semplice” caso di missione di breve durata e’ poi necessario disporre del carburante per il ritorno, ovviamente oltre che della SS in piena efficienza.
Deve quindi essere preventivamente dimostrata la capacita’ di produrlo in loco, e nella quantita’ necessaria.
Ritengo improbabile che delle persone sane di mente si imbarchino in un tale viaggio senza che tutto il carburante necessario sia stato preventivamente stoccato su Marte.
Quindi bisogna tener conto anche dei tempi a cio’ necessari prima di poter dare una data di inizio della missione abitata.

Per concludere non ritengo possibile una missione umana su Marte prima di 15-20 anni, nonostante abbia molta fiducia nelle capacita’ di Spacex e nella leadership di Musk.
Per quanto riguarda la colonizzazione, temo proprio che ne’ io ne’ Musk riusciremo a vederne l’avvio nel corso della nostra vita!

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lo sviluppo del falcon 9 v1.0 è iniziato nel 2005 è il primo lancio nel 2010
la certificazione al trasporto di essere umani avviene in più fasi ma dovrebbe essere stata finalizzata nel 2020
quindi sono passati 10 anni dal primo volo
ma per starship il discorso sarà diverso se devono atterrare sulla luna nel 2024, anche se li serve certificare solo la ship

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Sì. Non è la mia opinione, il risultato di una revisione indipendente del piano Zubrin ai tempi che venne presentato. Al momento non ho sottomano la fonte, ma il risultato dell’indagine era appunto una stima troppo ottimista del carico da portare.

Tutti i singoli problemi sono affrontabili, è chiaro, ma servono tante infrastrutture da costruire. Giusto per avere un’idea, per costruire un ospedale in Italia potrebbero volerci 10 anni, come si può fare una colonia marziana in così poco tempo?

E l’altra cosa importante è la volontà di farlo. La maggior parte saranno soldi pubblici, non c’è niente da fare. Purtroppo è più facile convincere la popolazione a spendere 2000 miliardi per una guerra in un paese sperduto che 1 per finanziare una missione scientifica inedita.

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La SpaceX del 2010 non era l’azienda di oggi. Inoltre seppur SpaceX abbia sempre avuto obbiettivo a lungo termine quello di trasportare astronauti, concretamente il F9 V1.0 non è mai stato pensato per farlo. Anzi, il F9 stesso ha continuato ad evolvere per anni prima di arrivare ad una configurazione definitiva che sarebbe poi stata quella human rated.

D’altro canto però Starship è un’architettura immensamente più ambiziosa e complessa dell’accoppiata F9 + Crew Dragon, con sfide ben più ardue ancora da affrontare.

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Aggiungo un elemento, a mio avviso fondamentale, che non ho visto negli interventi precedenti: ovvero la propulsione.

La metto giù dura così sgombriamo subito il campo da equivoci: in viaggio manned di andare ritorno con permanenza su Marte con la propulsione chimica non si può fare, punto.
I tempi necessari, per le relative ellissi di Hohmann lo rendono incompatibile con la fisiologia umana.

La propulsione chimica va bene per l’accesso in LEO e per la superficie lunare, va male per tutto il resto.

Dunque la vera chiave di volta per una missione , non è Starship in quanto tale piuttosto unamarziana umana è una propulsione atomica affidabile, facciamocene una ragione…

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Per quanto riguarda la partenza da Marte per il ritorno sulla Terra, è in corso di sviluppo Mars Sample Return, il cui “modulo di risalita” avrebbe un carico utile di circa 10 kg, e dovrebbe essere lanciato nel 2028. Quindi disporre di un sistema (starship) con capacità enormemente superiori a questo prima di tale data mi sembra troppo ottimistico.

La mia sensazione è che,se Musk perseguirà l’obiettivo di raggiungere Marte con lo Starship,e se tutto andrà bene, realisticamente la prima Starship potrebbe “ammartare” intorno alla fine degli anni 30 del XXI secolo.
Oltre ad una Starship in grado di compiere il viaggio e far arrivare gli Astronauti sani e salvi sul pianeta rosso,come ricordato sopra ci sono un mucchio di sfide tecnologiche da risolvere.

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Alcune puntate di Houston We Have A Podcast in tema con l’“Andiamo su Marte”.

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/preparing-for-mars

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/packing-for-mars

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/deep-space-transport

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/artificial-gravity

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/rendezvous-with-mars

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/welcome-to-mars

https://www.nasa.gov/johnson/HWHAP/eat-like-a-martian

Le ho messe più o meno in ordine di “viaggio”.

Sicuro ce ne saranno altre da ascoltare.

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Sai se Space X ha progetti su future propulsioni nucleari? Questo tipo di propulsioni quanto potrebbero accorciare il viaggio verso marte.
Avevo sentito che Musk si aspetta un’ottimizzazione dei raptor nei prossimi 10 anni fino a permettere di dimezzare l’attuale tempo di viaggio di circa 3 mesi.

Mi permetto di rispondere io intanto: se archipeppe sapesse di questi progetti di SpaceX ce lo avrebbe detto! ; )

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No e no a entrambe le domande.

Una missione su Marte, da parte di NASA, al momento è puro PR. Non che manchino studi di fattibilità e relativi requisiti, sia chiaro. Ma mancano due cose importanti già menzionate in altri post:

  • la volontà di spendere il denaro necessario a mettere in piedi un’impresa simile, quanto meno sotto forma di “colonizzazione”
  • l’impegno politico plurinazionale e pluriennale per farlo.

Se poi qualcuno degli arcimiliardari esistenti al mondo decidesse di unirsi in una sorta di consorzio con capacità di investimento plurimilardaria per finanziare privatamente questa impresa, vedremo, ma anche Musk a un certo punto dovrà porsi il problema che non basta infilare esseri umani su una traiettoria balistica adeguata per dire di aver colonizzato Marte. Oltre al razzo c’è molto molto di più.

Mi spiace ma ottimizzazioni di questo genere sono al momento pure chiacchere da bar senza fondamento.

Se partiamo dal presupposto che esporre degli esseri umani a un concreto e altissimo rischio di esposizione alle radiazioni cosmiche è un limite eticamente invalicabile, allora è imperativo accorciare al massimo la durata del viaggio. Con la propulsione chimica attuale non violare tale imperativo è molto molto difficile.

Concordo con @archipeppe, senza propulsione nucleare (e poi anche lì, bisogna vedere quale) , con tutti i vantaggi che ne derivano, la colonizzazione di Marte è tecnicamente possibile ma praticamente infattibile senza enormi investimenti, enormi rischi e grandi limitazioni.
Infatti in NASA, che qualcosa ne capisce, si spinge per riaprire la ricerca sulla propulsione nucleare spaziale, e non per lo sviluppo di un megamotore chimico finedimondo.

D’accordissimo. Questo è il vero ambito di applicazione di Starship ad oggi. Un vascello da trasporto cargo, dai bassi costi di esercizio che aiuti a tagliare di parecchio la voce “costo di lancio” di una ipotetica missione marziana.

Comunque, l’argomento è vastissimo e andrebbe poggiato su qualche fatto e numero concreto, altrimenti ci diamo dentro di whatiffing e non andiamo da nessuna parte.

Su tutti questi spunti qualcosa nel nostro piccolo abbiamo anche scritto.

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Completamente d’accordo per quanto riguarda la propulsione atomica per il viaggio su marte, ma è altrettanto vero che tale propulsione non si può utilizzare per partire dalla terra.
Quindi si ritorna al punto di partenza, è necessario avere un lanciatore che possa mettere carichi pesanti in LEO in modo da poter da lì disporre del necessario per il proseguimento del viaggio.

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Infatti per quello Starship va benissimo e l’ho anche scritto…