Ecco il razzo Vulcan, il successore di Atlas e Delta

A partire dal 2019, Vulcan sostituirà due delle famiglie di lanciatori più attive della storia: l'Atlas e il Delta. Foto ULA
La United Launch Alliance, che gestisce i lanci di due tra i razzi più attivi del mercato - l'Atlas 5 e il Delta 4 - ha svelato al grande pubblico il piano per il suo prossimo razzo, che promette di rivoluzionare l'intero settore aerospaziale.
Vulcan - questo il nome del razzo, scelto tramite un sondaggio aperto a tutti - decollerà nel suo volo inaugurale nel 2019, con il compito di sostituire gradualmente i veterani Atlas e Delta. Vulcan introdurrà numerose innovazioni, da un primo stadio parzialmente riutilizzabile a uno stadio superiore a lunga durata.
Un primo stadio a stelle e strisce
Una delle innovazioni più importanti introdotte da Vulcan sarà l'impiego di un primo stadio interamente fabbricato in casa, sciogliendo l'America dalla sua dipendenza dai motori sovietici RD-180, che di recente sono stati al centro di un dibattito sull'intera sicurezza nazionale e il cui impiego, viste le recenti sanzioni alla Russia, pare un po' ambiguo. Ad alimentare il primo stadio sarà una coppia di motori Blue Origin BE-4 a gas naturale oppure una coppia di Aerojet Rocketdyne AR-1 a cherosene. La decisione finale verrà ultimata l'anno prossimo.
Alimentato da due motori BE-4, Vulcan spiccherà il volo cavalcando quasi 4,9 mila kilonewton di spinta. Se la Blue Origin dovesse riscontrare dei problemi durante la costruzione dei motori, Vulcan potrà fare affidamento ai motori di scorta AR-1 forniti dalla Aerojet Rocketdyne, che genereranno una spinta totale leggermente inferiore, pari a 4,5 mila kilonewton.

Una volta staccatisi dal resto del veicolo di lancio, i due motori del primo stadio verranno recuperati in volo da un elicottero. Foto ULA
Motori riciclabili
Una delle innovazioni forse più importanti che verranno introdotte da Vulcan sarà il riutilizzo del primo stadio, che però, a differenza del Falcon 9 della SpaceX, si limiterà ai motori - che da soli compongono il 90% del costo dello stadio. Il sistema di recupero, detto SMART, è diverso da qualunque altra cosa mai vista negli ultimi anni.
Una volta spenti i motori, questi ultimi si staccheranno dal resto dello stadio, apriranno uno scudo termico ipersonico gonfiabile e, calandosi su un paracadute, verranno recuperati a mezz'aria tramite un elicottero. Eseguiti brevi test di riqualificazione, saranno pronti a volare una seconda volta.
"Stiamo seguendo un approccio molto diverso da quello degli altri," ha spiegato Tory Bruno, CEO della ULA, rivolgendosi - senza nominarla - alla diretta rivale SpaceX. "Questo ci permetterà di scartare i sottosistemi troppo avanzati, costosi e pesanti necessari a riportare un intero stadio indietro e le complesse e costose procedure logistiche necessarie a recuperarlo. Riporteremo indietro solo ciò che ne varrà veramente la pena."
Una volta recuperati i motori, l'elicottero li riporterà sulla terraferma oppure li scaricherà su una nave, a seconda della traiettoria di lancio.
"Se tracciamo un grafico del costo rispetto al riutilizzo, non otteniamo una linea dritta, non è semplice come dire 'Oh, l'ho usato due volte quindi ho pagato la metà'," prosegue Bruno. "Non funziona così per via del razzo stesso: se è costruito per essere riutilizzabile, vuol dire che costa di più di un razzo usa e getta. Inoltre, bisogna recuperarlo e riqualificarlo, il che aggiunge un ulteriore costo. Con il riutilizzo di un razzo si ha un profitto solo in funzione di quante volte lo si riesce a riutilizzare. Per iniziare a risparmiare rispetto a un razzo usa e getta ci vogliono almeno 7 lanci. Per un tornaconto decente almeno 14, 15 o 16. Per questo crediamo che recuperare e riutilizzare un intero stadio 15 volte, con costi di riqualificazione minima, sarebbe davvero un'impresa. Anche solo una diminuzione del 20-30% nella performance, con tutta l'energia e il fattore-rischio che ci metti, sarebbe sufficiente ad annullare tutti i guadagni."

Grazie a un avanzato stadio superiore, la ULA spera di ottenere un miglioramento delle performance del 75% rispetto all'attuale stadio Vulcan. Foto ULA
Uno stadio superiore a lunga durata
Inizialmente, il Vulcan volerà con un normale stadio superiore Centaur, che dal 2023 sarà sostituito dallo stadio ACES. Questo stadio impiegherà tecnologie molto innovative e promettenti. Sarà infatti in grado di ospitare fino a quattro motori per adattarsi a quasi tutti i profili di missione, ma soprattutto sarà in grado di sopravvivere nello spazio per settimane. L'attuale stadio Centaur è dotato di un terzo del carburante di ACES, ed è in grado di resistere alle estreme condizioni dello spazio solo per poche ore.
"Con ACES abbiamo cambiato tutto," prosegue Bruno. "Oggi, se dobbiamo lanciare un satellite dobbiamo stare entro limiti strettissimi. Il satellite dev'essere completamente contenuto nelle carenature del razzo, altrimenti, se è troppo grande, non potrà decollare. Lo stesso vale per una capsula. E una volta che è su in orbita, non c'è un metodo facile per attaccarci dei pezzi e raggiungere le dimensioni desiderate. Con ACES cambierà tutto: se un satellite è troppo grande o massiccio, potremo distribuirlo su più razzi. Nel primo lancio porteremo su in orbita dei grossi serbatoi di carburante e, se c'è un equipaggio, cibo, acqua e provviste di vario genere. Nel lancio successivo porteremo su il satellite vero e proprio, oppure la capsula con gli astronauti. Prima non potevamo farlo, perché gli stadi superiori non resistevano più di poche ore nello spazio: ora, con ACES, potremo farlo aspettare lassù in orbita per settimane, dandoci tutto il tempo necessario ad effettuare il secondo lancio e a completare l'assemblaggio in orbita."
ACES sarà spinto da uno, due, tre o quattro motori, la cui costruzione sarà affidata alla Aerojet Rocketdyne, alla Blue Origin o a XCOR. La selezione verrà comunicata l'anno prossimo. "Stiamo lavorando su ACES da parecchi anni," ha spiegato George Sowers, vicepresidente della ULA. "Sarà uno stadio a idrogeno e ossigeno liquido (LOX), con serbatoi sferici e stabilizzati a pressione, con sottili pareti di acciaio inossidabile."
Ma le innovazioni che porterà in campo ACES non si fermano qui. La ULA sta infatti progettando un sistema che recupererà i materiali di scarto provenienti dalla camera di combustione dei motori e li riciclerà per pressurizzare i serbatoi, per generare corrente e per mantenere il controllo dell'assetto. Ciò permetterà agli ingegneri di scartare i serbatoi di elio e idrazina impiegati in quasi tutti i razzi attuali.

Con l'aggiunta di un razzo laterale a propellente solido, la spinta del primo stadio del Vulcan aumenterà di un ulteriore 20% rispetto a quella dell'Atlas. Foto ULA
Più dell'Atlas, più del Delta
Il Vulcan, oltre a essere "significativamente più economico del Delta e dell'Atlas", come spiega lo stesso Bruno, sarà anche più potente e flessibile. Il suo primo stadio genererà una spinta del 20% maggiore rispetto a quella dell'Atlas. I serbatoi del primo stadio saranno più lunghi, per poter contenere più carburante e poter spingere il razzo ancor più a lungo. Inoltre, al primo stadio potranno essere attaccati fino a sei booster monolitici, o razzi laterali, nel caso il satellite da portare in orbita fosse particolarmente massiccio o dovesse andare ben oltre l'orbita terrestre. Ciò porterà a un ulteriore aumento di spinta del 20% rispetto all'Atlas, che è in grado di supportare fino a cinque booster. "Quest'aggiunta porterà a un grande miglioramento nella performance del nostro razzo, che diventerà così un vero conquistatore della gravità terrestre," spiega Bruno.
Ecco il razzo Vulcan, il successore di Atlas e Delta Ecco il razzo Vulcan, il successore di Atlas e Delta Reviewed by Pietro Capuozzo on 20.4.15 Rating: 5
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