Nessuno ha visitato la luna dal 1972. Ma con l'avvento del volo spaziale umano commerciale, la voglia di tornare è risorgente e genera una nuova corsa allo spazio. La NASA ha selezionato la società privata SpaceX per far parte delle sue operazioni di volo spaziale commerciale, ma l'azienda sta anche perseguendo la propria agenda di esplorazione spaziale.

Per consentire voli verso la luna e oltre, sia la NASA che SpaceX stanno sviluppando nuovi razzi per carichi pesanti:Starship di SpaceX e Space Launch System della NASA.

Ma in cosa differiscono e quale è più potente?

astronave

I razzi attraversano più fasi per entrare in orbita. Scartando i serbatoi di combustibile esaurito durante il volo, il razzo diventa più leggero e quindi più facile da accelerare. Una volta in funzione, Il sistema di lancio di SpaceX sarà composto da due fasi:il veicolo di lancio noto come "BFR" (Big Falcon Rocket) e l'astronave.

BFR è alimentato dal motore a razzo Raptor, bruciando una combinazione di metano liquido e ossigeno liquido. Il principio di base di un motore a razzo a combustibile liquido è che due propellenti, – un combustibile come il cherosene e un ossidante come l'ossigeno liquido vengono riuniti in una camera di combustione e innescati. La fiamma produce gas caldo ad alta pressione che viene espulso ad alta velocità attraverso l'ugello del motore per produrre spinta.

Il razzo fornirà 15 milioni di libbre di spinta al lancio, che è circa il doppio dei razzi dell'era Apollo. In cima al BFR siede l'astronave, a sua volta alimentato da altri sei motori Raptor e dotato di una grande baia di missione per ospitare i satelliti, scomparti per un massimo di 100 membri dell'equipaggio e persino serbatoi di carburante extra per il rifornimento nello spazio, che è fondamentale per il volo spaziale umano interplanetario di lunga durata.

L'astronave è progettata per operare sia nel vuoto dello spazio che all'interno delle atmosfere della Terra e di Marte, usando piccole ali mobili per planare verso una zona di atterraggio desiderata.

Una volta superata l'area di atterraggio, l'astronave si ribalta in posizione verticale e utilizza i suoi motori Raptor di bordo per effettuare una discesa e un atterraggio motorizzati. Avrà una spinta sufficiente per sollevarsi dalla superficie di Marte o della luna, superando la gravità più debole di questi mondi, e tornare sulla Terra, effettuando di nuovo un atterraggio morbido motorizzato. L'astronave e il BFR sono entrambi completamente riutilizzabili e l'intero sistema è progettato per sollevare più di 100 tonnellate di carico utile sulla superficie della luna o di Marte.

La navicella sta maturando rapidamente. Un recente volo di prova del prototipo dell'astronave, la SN8, dimostrato con successo una serie di manovre necessarie per fare questo lavoro. Sfortunatamente, c'è stato un malfunzionamento in uno dei motori Raptor e l'SN8 si è schiantato in fase di atterraggio. Nei prossimi giorni è previsto un altro volo di prova.

Sistema di lancio spaziale della NASA

Lo Space Launch System (SLS) della Nasa prenderà la corona del Saturn V fuori produzione come il razzo più potente che l'agenzia abbia mai usato. L'attuale incarnazione (blocco SLS 1) è alta quasi 100 metri.

La fase centrale di SLS, contenenti più di 3,3 milioni di litri di idrogeno liquido e ossigeno liquido (equivalenti a una piscina olimpionica e mezza), è alimentato da quattro motori RS-25, tre dei quali sono stati utilizzati sul precedente Space Shuttle. La loro principale differenza rispetto ai Raptor è che bruciano idrogeno liquido invece di metano.

Lo stadio centrale del razzo è potenziato da due propulsori a razzo solido, attaccato ai suoi lati, fornendo una spinta totale combinata di 8,2 milioni di libbre al lancio, circa il 5% in più rispetto al Saturn V al lancio. Ciò solleverà la navicella spaziale in un'orbita terrestre bassa. Lo stadio superiore ha lo scopo di sollevare il carico utile attaccato, la capsula dell'astronauta, fuori dall'orbita terrestre ed è uno stadio a combustibile liquido più piccolo alimentato da un singolo motore RL-10 (già in uso dai razzi ATLAS e DELTA) che è più piccolo e leggero di l'RS-25.

Lo Space Launch System invierà la capsula dell'equipaggio Orion, che può supportare fino a sei membri dell'equipaggio per 21 giorni, sulla luna come parte della missione Artemis-1, un compito che gli attuali razzi della Nasa non sono attualmente in grado di svolgere.

È destinato ad avere grandi finestre acriliche in modo che gli astronauti possano guardare il viaggio. Avrà anche un proprio motore e rifornimento di carburante, così come i sistemi di propulsione secondari per il ritorno sulla Terra. Stazioni spaziali future, come il portale lunare, fungerà da hub logistico, che può includere il rifornimento.

È improbabile che lo stadio principale e i razzi booster siano riutilizzabili (invece di atterrare cadranno nell'oceano), quindi c'è un costo maggiore con il sistema SLS, sia nei materiali che nell'ambiente. È progettato per evolversi in stadi più grandi in grado di trasportare equipaggio o merci fino a 120 tonnellate, che è potenzialmente più di Starship.

Gran parte della tecnologia utilizzata in SLS è la cosiddetta "attrezzatura legacy" in quanto è adattata dalle missioni precedenti, riducendo i tempi di ricerca e sviluppo. Però, all'inizio di questo mese, un incendio di prova dello stadio principale SLS è stato interrotto un minuto dopo l'inizio del test di otto minuti a causa di un sospetto guasto di un componente. Non si sono verificati danni significativi, e il responsabile del programma SLS, John Honeycutt, ha dichiarato:"Non credo che stiamo assistendo a un cambiamento significativo del design".

E il vincitore è…

Quindi quale astronave potrebbe raggiungere per prima cosa portare un equipaggio sulla luna? Artemis 2 è pianificata come la prima missione con equipaggio che utilizza SLS per eseguire un sorvolo della luna e dovrebbe essere lanciata nell'agosto 2023. Mentre SpaceX non ha pianificato una data specifica per il lancio con equipaggio, stanno gestendo #dearmoon - un progetto che coinvolge il turismo spaziale lunare previsto per il 2023. Musk ha anche affermato che una missione marziana con equipaggio potrebbe aver luogo già nel 2024, anche usando Starship.

In definitiva è una competizione tra un'agenzia che ha avuto anni di test ed esperienza ma è limitata da un budget fluttuante del contribuente e da cambiamenti di politica amministrativa, e una società relativamente nuova nel gioco, ma che ha già lanciato 109 razzi Falcon 9 con un tasso di successo del 98% e ha un flusso di cassa dedicato a lungo termine.

Chi raggiunge per primo la luna inaugurerà una nuova era di esplorazione di un mondo che ha ancora molto valore scientifico.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.