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10 Fatti su SpaceX e come si sta rivoluzionando lo Space Travel
Nato da un'idea dell'imprenditore e futurista Elon Musk, SpaceX è stato fondato nel 2002 come tentativo di riaccendere l'interesse pubblico nell'esplorazione spaziale e stimolare i finanziamenti per la NASA. Inoltre, Musk voleva davvero lanciare missili di dimensioni skyscraper nell'orbita terrestre. E onestamente, chi non lo farebbe?
Lo scopo ultimo del visionario sudafricano è di consentire l'esistenza umana multiplanetaria riducendo drasticamente il costo del lancio di materiale nello spazio. Con la nostra attuale tecnologia, sfuggire alla gravità della Terra non è facile e viene fornito con un pesante prezzo.
Ad esempio, costerà circa $ 500 milioni per inviare lo Space Launch System (SLS) della NASA - attualmente, il razzo più potente mai sviluppato - all'orbita terrestre bassa con circa 70.000 chilogrammi (150.000 libbre) di carico utile.
L'ultimo e più grande di SpaceX, il Falcon Heavy, può fare circa lo stesso per circa $ 90 milioni di dollari, meno di un quinto dello SLS e dei suoi equivalenti. Quindi qual è il segreto dietro questa efficienza senza precedenti e che cosa ha in mente esattamente Elon Musk per il futuro?
Credito immagine in evidenza: wired.com10 SpaceX
Gli inizi rocciosi al successo strepitoso
Nel 2002, la fondazione di una società di tecnologia aerospaziale era oggettivamente una scommessa di alto rischio. In un clima già dominato da giganti del settore come Boeing e Lockheed Martin, l'avvio di una start-up ha posto molte sfide, tra cui il principale finanziatore.
Elon Musk fino ad allora si era fatto un nome sfidando le probabilità, dopo aver abbandonato un programma di dottorato a Stanford dopo soli due giorni per perseguire i suoi interessi imprenditoriali durante la bolla delle dot.com. Tuttavia, i primi fallimenti nel 2006 e nel 2007 di lanciare versioni beta dell'ammiraglia di SpaceX Falcon 9 hanno lasciato l'azienda quasi indigente.
Il muschio aveva già investito fino a $ 100 milioni delle sue finanze personali per far sì che la società spaziale avesse successo, e nel 2008, è stato fatto o morto. Fortunatamente, l'imprenditore miliardario e venture capital Peter Thiel, anch'egli cofondatore di PayPal, è intervenuto all'ultimo momento ed è diventato il primo investitore esterno di SpaceX. La capitale di Thiel ha dato nuova vita alle gambe traballanti della compagnia, e da allora i progressi sono stati costanti.
Ora, questo non vuol dire che SpaceX non abbia avuto molti problemi dal suo ringiovanimento. Se non fosse così, non sarebbe molto più una compagnia aerospaziale ora, vero? Crashing e burning semplicemente vengono con il territorio.
Nel 2014-15, SpaceX ha condotto una battaglia legale con l'aeronautica degli Stati Uniti per aggiudicare i contratti di lancio essenzialmente senza concorrenza per la United Launch Alliance, una joint venture tra Boeing e Lockheed Martin. Aggiungete a questo la sua miriade di fallimenti di lancio e atterraggio tra la fine degli anni 2000 e l'inizio del 2010.
Ma i suoi successi sembrano ora superare di gran lunga i suoi passi falsi. La compagnia vanta diversi contratti satellitari governativi, militari e privati e ha lanciato circa 50 razzi Falcon 9 (alcuni dei quali riutilizzati). La società ora ha un valore superiore a $ 20 miliardi. Da tutto ciò, è lecito ritenere che il futuro di SpaceX riposi nelle stelle.
9 Il Merlin 1D
Un vero mago nel mondo dei razzi
Il Merlin 1D è il quarto motore di richiamo nella famiglia di motori Merlin che azionano il Falcon 9. Nel febbraio 2018, il Falcon Heavy fu lanciato centinaia di miglia sopra la superficie terrestre. Un singolo motore Merlin alla massima potenza emette 845 kilonewton (190.000 libbre) di spinta mentre pesa solo circa 470 chilogrammi (1.030 libbre). Questo garantisce il più grande rapporto spinta / peso di qualsiasi motore di richiamo mai progettato o costruito. Per una certa prospettiva, una singola spinta di Merlino equivale al peso di 17 elefanti africani adulti.
Ogni motore è in realtà auto-raffreddato dalla riserva di carburante del kerosene ad alta pressione. Questo è uno dei fattori che ha contribuito a ridurre la massa complessiva del motore in quanto non sono richiesti serbatoi di refrigerante separati. Il booster Falcon 9 è equipaggiato con 9 motori Merlin, due dei quali possono fallire a metà volo e non ostacolare il risultato della missione.
Oltre a questo, i motori sono classificati per funzionare entro i limiti strutturali e termici richiesti per trasportare gli astronauti. Ciò significa che inevitabilmente vedremo un'azienda privata che invia uomini e donne alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nei prossimi anni!
8 Risciacquo e ripeti
Girando i razzi in aeroplani
Agli inizi degli anni 2000, dopo essersi reso conto che l'acquisto di ICBM russi ristrutturati per spingere le proprie ambizioni in orbita non sarebbe stato economicamente redditizio, Musk decise di costruire i propri razzi. L'idea era di produrre circa l'85 percento dei materiali necessari internamente, il che aiuterebbe a ridurre drasticamente i costi di produzione a causa della natura dispendiosa delle parti in conto lavoro.
Il prossimo passo verso una maggiore efficienza arriva con la totale riusabilità del razzo. Anche questo ha perfettamente senso. Se si prende la briga di progettare e costruire un razzo multimilionario, è logico tentare di recuperare l'intera cosa invece di schiantarsi nell'oceano. Immagina quanto sarebbe costoso viaggiare in aereo se tu fossi su un aereo appena battezzato ogni volta che facevi un viaggio.
Sebbene la riusabilità non sia una novità per un'economia materiale, è piuttosto difficile applicarla ai razzi a 20 piani. SpaceX è il primo a impiegare un atterraggio propulsivo nell'atmosfera terrestre. Ogni booster Falcon utilizza una combinazione di computer di telemetria di bordo, pinne retraibili e gambe di atterraggio, e motori di richiamo in grado di inclinare la loro direzione di spinta per atterrare in sicurezza.
Il 21 dicembre 2015, il Falcon 9 ha fatto il suo primo atterraggio di successo dopo diversi incidenti mancati all'inizio di quell'anno.Da allora SpaceX ha sbarcato 21 dei 26 tentativi, con gli ultimi 17 atterraggi consecutivi (incluso il Falcon Heavy).
La speranza di Musk è di essere finalmente in grado di riutilizzare i ripetitori Falcon migliaia di volte in modo da ridurre il costo del capitale per lancio da circa $ 60- $ 90 milioni a meno di $ 50.000. Insistendo su un sistema riutilizzabile al 100%, gli unici costi che ogni volo dovrebbe sostenere sarebbero i rifornimenti (il cui prezzo è inferiore a quello della costruzione del razzo) e altri costi generali, inclusi i controlli del preleugamento.
Con un track record abbastanza impressionante per tutto il 2017 e nel 2018, sembrerebbe che SpaceX sia sulla buona strada per soddisfare tale richiesta.
7 Consegna del carico alla Stazione spaziale internazionale
Quello sarà $ 150 milioni
A partire dal 2009, la NASA ha assegnato a SpaceX un contratto da 1,6 miliardi di dollari per iniziare le missioni di rifornimento verso la ISS. Prendendo le mosse dal ritiro delle navicelle spaziali, questo accordo segnò la prima volta che la NASA si affidava a una compagnia privata per consegnare merci alla stazione.
Nell'arco di un periodo di otto anni, SpaceX è stato incaricato di inviare un minimo di 20 tonnellate di materiali di consumo, inclusi cibo, acqua e attrezzature scientifiche, per il rendez-vous con l'ISS in orbita bassa della Terra. Nel 2015, il presidente di SpaceX, Gwynne Shotwell, ha dichiarato che ciascuna delle tre missioni pianificate per quell'anno era valutata intorno ai 150 milioni di dollari. Dal 2016, la NASA ha firmato per altre 14 missioni di rifornimento con SpaceX.
Il contratto tra NASA e SpaceX è uno stile di interazione standard basato sui soldi per i servizi. Anche se 150 milioni di dollari per missione possono sembrare molto, è una frazione di quello che pagherebbero i contribuenti della NASA e degli Stati Uniti se dovessero sovrintendere allo sviluppo dei propri veicoli di lancio e di carico utile. La NASA sta anche assistendo SpaceX nello sviluppo della sua capsula Dragon con equipaggio. Combinato con Falcon 9, il Drago porterà gli astronauti nella ISS entro diversi anni.
Come per le missioni di rifornimento molto meno costose, si prevede che lo sviluppo della capsula Dragon con equipaggio costerebbe alla NASA circa 17 miliardi di dollari in meno rispetto alla progettazione e alla costruzione del proprio veicolo, l'Orion. Per lancio, si prevede che il Drago sarà di nuovo più economico con un margine significativo. Sembrerebbe che il futuro del viaggio spaziale si trovi attualmente in una partnership tra le società spaziali private e le agenzie governative.
6 Pianificazione della colonizzazione di Marte
Quando posso acquistare il mio biglietto?
Tutto ciò che SpaceX ha funzionato finora è stato al servizio della sua visione fondante: rendere l'umanità una specie multiplanetaria. Nel 2017, Musk ha detto: "Vuoi svegliarti al mattino e pensare che il futuro sarà grande - ed è questo che significa essere una civiltà dello spazio. Si tratta di credere nel futuro e pensare che il futuro sarà migliore del passato. E non riesco a pensare a niente di più eccitante di andare là fuori ed essere tra le stelle. "
Negli ultimi 10 anni, l'azienda ha lavorato per perfezionare la tecnologia di atterraggio propulsivo, ottimizzare i booster per diventare il più possibile riusabili al 100 percento possibile e sperimentare telai spaziali in fibra di carbonio per produrre veicoli più leggeri e più resistenti che costano meno di quelli fatti con i tradizionali materiali.
Lo scopo di tutti questi progressi è quello di rendere economicamente fattibile un viaggio su Marte, come in $ 500.000 per biglietto anziché diversi miliardi. Musk ritiene che il costo potrebbe scendere sotto i $ 100.000 con un continuo perfezionamento della tecnologia riutilizzabile.
La cronologia di Marte è veloce e furiosa, con almeno due missioni di carico sul pianeta rosso in programma per il 2022. Due anni dopo, Musk e il suo team intendono mandare quattro navi su Marte, due che trasportano rifornimenti aggiuntivi e due equipaggi di carico degli astronauti. Il fattore abilitante di queste ambizioni è il massiccio codice del razzo, chiamato BFR.
5 Il BFR
Un razzo per eliminarli tutti
Una volta costruito, il Big F-king Rocket (BFR) sarà il razzo più potente mai realizzato, e per una buona ragione. Deve essere in grado di sollevare l'equivalente del peso di una balena blu nel carico e le persone in orbita. Il razzo è un unico stadio per il design dell'orbita. (In confronto, i correnti Falcon 9 e Heavy sono due fasi.) Ciò significa che l'intero razzo è completamente riutilizzabile.
Di conseguenza, il BFR, un design quasi 12 volte più potente del Falcon 9, sarà più economico da lanciare e molto più versatile. La partita finale è per il BFR per sostituire tutti i veicoli SpaceX attualmente in funzione: la capsula Falcon 9, Heavy e Dragon.
Un'astronave o un veicolo cisterna possono essere montati sopra il booster. L'astronave può atterrare ovunque nel sistema solare e ha una capacità pianificata di 100 persone, il loro carico e altre forniture per una massa totale di 150 tonnellate. Ha un volume pressurizzato di 825 metri cubi (29.000 piedi), che è maggiore del ponte principale di un aereo di linea commerciale A380.
Nella sua configurazione di transito su Marte, si prevede di avere 40 cabine (che possono ospitare comodamente da due a tre persone ciascuna), una cambusa, diverse grandi aree comuni, un centro di intrattenimento, un rifugio anti-vento solare e una grande stiva di carico.
Se ciò non sembra abbastanza impressionante, potresti dare alla suddetta balena blu un compagno e un bambino e adattarli felicemente tutti all'interno dell'astronave. Il veicolo cisterna avrà la stessa struttura spaziale dell'astronave, ma sarà riempito con metano liquido e combustibile a ossigeno liquido.
Il design di BFR è davvero mostruoso. Il booster con veicolo di carico utile si trova a 106 metri (348 piedi) da terra e 9 metri (30 piedi) di diametro, alla pari con il razzo Saturn V che portava gli uomini sulla Luna. Il sistema proposto invierà l'astronave e tutti i suoi occupanti e carico ad una "orbita di parcheggio".
Mentre l'astronave attende, il booster tornerà al suo launchpad tramite atterraggio propulsivo e sarà montato con la petroliera. Quindi il booster esploderà di nuovo e sposterà la petroliera al rendez-vous con la nave spaziale. La nave cisterna effettuerà il rifornimento di carburante dell'astronave e tornerà sulla Terra con il booster mentre l'astronave parte per Marte.
A una velocità di 100.000 chilometri all'ora (62.000 mph), i passeggeri a bordo dell'astronave diventeranno gli esseri umani più veloci che abbiano mai vissuto e raggiungeranno Marte entro tre mesi.
4 missili per il transito internazionale
Vola ovunque nel mondo in meno di un'ora!
Accanto al piano Mars di Elon Musk, ha posto questa domanda: se SpaceX sta costruendo un razzo per viaggiare sulla Luna e su Marte, allora perché non usare il BFR per viaggiare anche in altri luoghi del mondo? A causa della riusabilità al 100% del BFR, è ipotizzabile che possa essere utilizzato per viaggi incredibilmente veloci da un paese all'altro.
Musk dice che sarebbe necessario trovare dei punti per il razzo da decollare e atterrare che sono in qualche modo rimossi dalle grandi città perché "i razzi sono piuttosto rumorosi". Ma la maggior parte del tuo tempo di viaggio sarebbe speso per raggiungere il launchpad. Da lì, sarebbe un volo piuttosto breve. Oltre a questo, una volta che sei libero dall'atmosfera terrestre, il tuo volo sarebbe "liscio come la seta" senza aria per causare turbolenze o cattive condizioni atmosferiche.
La maggior parte delle linee aeree commerciali trafficate come LA a New York, Londra e Parigi a New York, LA a Londra e Londra a Hong Kong potrebbero essere completate via BFR in qualsiasi luogo da 25 a 35 minuti. Non ci sono state quotazioni ufficiali sul prezzo dei biglietti per questi voli, ma si può presumere che saranno relativamente costosi in un primo momento a causa dell'infanzia tecnologica di questo tipo di aria ... ehm, ci scusiamo ... viaggi nello spazio.
3 Il più potente razzo nel mondo
Falcon Heavy 6 febbraio Launch
Il Falcon Heavy è un'estensione del Falcon 9 ed è attualmente il veicolo per il sollevamento pesante della compagnia di Musk. Dal momento che Saturn V, nessun razzo è stato così potente. Simile in altezza al Falcon 9 ma dotato di due booster Falcon 9 aggiuntivi di primo stadio, il Falcon Heavy è composto da tre nuclei motore e un razzo payload di seconda fase montato in cima al nucleo centrale.
La sua spinta al decollo è di 22.819 kilonewton (5,13 milioni di sterline), ed è in grado di trasportare 64.000 chilogrammi (140.000 libbre) - circa 10 elefanti africani - di materiale in orbita terrestre bassa, 17.000 chilogrammi (37.000 libbre) su Marte e quasi 3.600 chilogrammi (8.000 libbre) a Plutone!
Il 6 febbraio 2018, il razzo Falcon Heavy di SpaceX è decollato dallo storico Pad 39a al centro di lancio di Cape Canaveral in Florida, lo stesso launchpad che ha visto le missioni Apollo mandare uomini sulla Luna. La missione è stata un'enorme pietra miliare per SpaceX, che ora è l'unica società spaziale commerciale ad aver inviato un carico utile oltre la gravità della Terra.
L'atterraggio simultaneo dei due booster Falcon esterni centrali è una dimostrazione della crescente padronanza della tecnologia missilistica riutilizzabile di SpaceX. Dopo il rientro dei nuclei esterni, è stato possibile udire sei booster sonori emanati da ciascuna delle sezioni inferiori dei booster, dalle gambe di atterraggio e dalle alette della griglia.
Il nucleo centrale ha mancato il suo segno di atterraggio su uno dei droni oceanici autonomi di SpaceX di circa 100 metri (330 ft) e si è scontrato con il Pacifico a circa 485 chilometri all'ora (300 mph). Musk in seguito chiarì che il nucleo centrale non era stato in grado di riaccendere due dei suoi motori per la bruciatura di atterraggio cruciale che avrebbe rallentato il richiamo dalla velocità supersonica a un leggero atterraggio.
Nella tipica stravagante modalità SpaceX, il carico utile fittizio utilizzato per testare la capacità di sollevamento del razzo era Tesla Roadster di Elon Musk. Un manichino da astronauta affettuosamente soprannominato "Starman" (in omaggio alla canzone di David Bowie) è il suo passeggero. Il manichino indossa la tuta spaziale che SpaceX sta attualmente sviluppando.
Il roadster è stato inviato su un'orbita trans-Mars, il che significa che c'è una macchina che viaggia attraverso lo spazio verso Marte a circa nove volte la velocità del suono. La sua orbita proiettata la percorre su un percorso ellittico diversi milioni di chilometri oltre Marte, prima di tornare indietro attorno al Sole.
Tuttavia, a causa della struttura composita in carbonio dell'auto e della prevalenza di radiazioni e detriti microscopici nello spazio, i chimici affermano che la maggior parte dell'auto si disintegrerà probabilmente entro un anno.
2 È possibile tenere traccia dei progressi di Starman attraverso il sistema solare
Subito dopo il 6 febbraio 2018, il falegname Falcon Heavy, l'ingegnere elettronico e il lavoratore dell'industria aerospaziale Ben Pearson hanno creato un sito web, www.whereisroadster.com, che traccia Starman e il suo roadster rosso ciliegia mentre sfrecciano nello spazio.
Il sito fornisce i dati di velocità e posizione relativi a Terra, Marte e Sole. Fornisce anche una simulazione dell'orbita di Starman attorno al Sole e anche bit di dati quippy come la stima del chilometraggio del gas e quante volte il roadster ha finora superato la sua garanzia a vita.
La simulazione di Pearson si basa sui dati che riceve dal sistema JPL HORIZONS, che è un compendio online di tracciamento di oggetti del sistema solare utilizzato per asteroidi, comete, satelliti e veicoli spaziali. Pearson ha anche calcolato una serie di approcci ravvicinati, o quando il roadster si troverà in una frazione o multiplo di un'unità astronomica della Terra o di Marte. Un'unità astronomica è la distanza dalla Terra al Sole o circa 150 milioni di chilometri (93 milioni di mi).
Pearson ha creato il sito Web poco dopo il lancio. Si rese conto che probabilmente ci sarebbe stato un pubblico significativo, incluso lui stesso, per seguire il display piuttosto comico.
1 Starlink Initiative e tentativo di recuperare il naso di Falcon 9
Il 22 febbraio 2018, i satelliti PAZ e Starlink sono stati lanciati in orbita a bordo di un booster Falcon 9. PAZ è un satellite militare spagnolo per la sicurezza e la difesa. I satelliti Starlink sono la prova preliminare per l'iniziativa Starlink di SpaceX, che mira a fornire l'accesso globale a Internet a banda larga entro il 2024.
Nome in codice Tintin A e B, questi due satelliti serviranno come prova del concetto mentre SpaceX attende l'approvazione FCC per lanciare molte centinaia - e alla fine migliaia - in più. I satelliti comunicheranno tra loro e stazioni terrestri tramite laser ottici, che trasmettono l'accesso a Internet ovunque dall'Antartide a un villaggio africano.
Dopo il lancio, SpaceX ha tentato di recuperare metà della carena del livello superiore usando la loro barca di recupero della carenatura denominata Mr. Steven. La carenatura è il cono del razzo che protegge il carico utile in salita ed è vitale per il telaio aerodinamico del veicolo.
Dopo che la seconda fase è uscita dall'atmosfera terrestre, non c'è aria per resistere al movimento della nave spaziale e così la carenatura si divide in due pezzi e ricade sulla Terra. Ogni pezzo è valutato a circa $ 3 milioni, insieme per un totale di circa il 10% del costo di lancio.
Nel diligente sforzo di rendere riutilizzabile ogni parte del razzo, la carenatura, a fianco del richiamo, deve essere recuperata. Ecco dove Mr. Steven entra. La barca si posiziona sotto la carenatura mentre cade e usa una rete gigante (come un guanto da baseball) per prenderla.
La carena stessa utilizza propulsori a gas freddo e un grande paracadute per guidarlo verso un punto specifico sopra l'oceano e per rallentare dalla sua velocità di rientro di otto volte la velocità del suono. Sfortunatamente, Mr. Steven mancò la carenatura di poche centinaia di metri questa volta, ma alla fine recuperò il muso e salpò con orgoglio verso il porto con esso al seguito.
SpaceX intende eventualmente avere multipli Mr. Stevens, anche se probabilmente con nomi diversi, per aiutare con il loro programma di lancio sempre più occupato.