Il Falcon Heavy alla partenza del suo terzo lancio. Credits: Teslarati.
Il 2021 sarà un anno molto importante per il mercato dei lanciatori medio-pesanti, in particolare per quelli americani. Oltre alla chiusura di importanti contratti nel mercato US, vedremo per la prima volta nella storia il volo inaugurale di 5 lanciatori medio-pesanti nello stesso anno. In questo contesto di grande attività, SpaceX rimarrà comunque con il veicolo più potente al mondo: il Falcon Heavy. La società è pronta ad innovarlo e aggiornarlo per superare la concorrenza in rapida ascesa.
Nel corso della breve vita del Falcon Heavy, è stato possibile apprezzarne le molteplici possibilità per i lanci commerciali e governativi. Per esempio, nel corso del primo lancio il secondo stadio del razzo effettuò la cosiddetta “passive thermal control”, utile per futuri lanci governativi. Questa manovra consiste nella rotazione del secondo stadio intorno all’asse z per mantenere la temperatura del carburante costante.
La terza missione del Falcon Heavy (o FH), STP-2 ha invece rappresentato per SpaceX l’occasione di gestire missioni complesse con molti satelliti da distribuire su più “altezze”. Nel caso specifico: da orbita bassa terrestre a orbita media.
Tutte queste esperienze rendono il Falcon Heavy un lanciatore già pronto per i tre segmenti del mercato americano: lanci militari, NASA e commerciali.
Il più importante segmento di mercato per il FH è sicuramente quello dei lanci militari per il dipartimento della difesa e NRO. A tal proposito, SpaceX ha proposto i vettori della famiglia Falcon per la National Security Space Launch Phase 2: Launch Service Procurement (LSP). Questo è un importantissimo contratto che comprende almeno 34 missioni per la Space Force e NRO, tra il 2022 e 2027. Queste missioni saranno divise fra due sole aziende. Inoltre a una delle compagnie vincitrici verrà assegnato il 60% dei lanci totali mentre alla restante “solo” il 40%. La selezione dei vincitori verrà comunicata (a meno di imprevisti) nel corso del 2020.
Vincere questo contratto significa avere commesse per miliardi di dollari, oltre che la sicurezza di lanciare per cinque anni. Oltre a SpaceX competono altre tre compagnie: ULA con Vulcan, Blue Origin con New Gleen e Northrop Grumman con OmegA. Tutti questi lanciatori dovrebbero volare per la prima volta nel 2021. Spacex è quindi l’unica a proporre due lanciatori che hanno già volato e sono già certificati per i lanci della Space Force.
Con il FH, SpaceX ha una discreta probabilità di vincere il contratto, infatti, oltre ad essere l’unico lanciatore già pronto è anche l’unico a non condividere dei pezzi con le altre tre aziende. Il Vulcan di ULA è infatti dipendente da Blue Origin che ne costruisce i motori del primo stadio, uguali a quelli del New Glenn. Northrop Grumman costruisce invece i motori del secondo stadio del Vulcan, che sono gli stessi dell’OmegaA. L’aspetto legato alle componenti non è da sottovalutare. Sempre ad ULA, per esempio, verrà impedito di usare l’Atlas V per lanci militari a partire dal 31/12/22, poiché adopera motori RD-180 russi.
Le ultime due considerazioni, non garantiscono la vittoria di SpaceX del contratto. Vanno considerate anche altre caratteristiche a cui i lanciatori devono venire in contro. Oltre alla pura capacità di carico, in cui il FH è ancora il vincitore, ci sono due parametri importanti: volume e integrazione.
Per venire incontro a queste ultime due esigenze, SpaceX dovrà modificare una parte del proprio razzo e aggiungere un’infrastruttura per l’integrazione verticale dei payload. Quest’ ultima modifica, consite nell’aggiunta di una struttura mobile per posizionare verticalmente il fairing con all’interno il satellite sulla cima del razzo.
L’esigenza di questa struttura nasce dal fatto che molti dei satelliti militari sono progettati per essere messi in cima la razzo solo quando esso è già verticale. SpaceX non ha una struttura del genere poichè nei satelliti di uso commerciale e civile raramente c’è questa necessità.
Fin dalla nascita dall’azienda, SpaceX ha preferito la più veloce ed economica integrazione orizzonatale. In questa procedura, il fairing, con il payload al suo interno, viene ruotato per essere connesso al resto del razzo in posizione orizzontale. In seguito il razzo viene portato al pad per poi essere messo in posizione verticale tramite il cosidetto TEL.
Oggi SpaceX sta progettando una torre mobile alta circa 86m da mettere nei pressi del pad 39A al Kennedy Space Center. I primi fondi per lo studio di questa struttura arrivarono già verso la fine del 2017, dalla Air force. Dopo anni di silenzio, il mese scorso, su un documento ufficiale dell’FAA sono apparsi per la prima volta dei render ufficiali di SpaceX su questa nuova struttura.
In base a questi render, la torre di servizio mobile avrà un’altezza di circa 86m e una base 36x33m, sarà dotata di carrelli per posizionarsi al di sopra del TEL e permettere di integrare verticalmente il fairing. Ad oggi i lavori per questa struttura non sembrano però ancora iniziati.
La presidente di SpaceX, Gwyenne Shotwell, ha dichiarato che ci sarebbe anche la possibilità di costruire una torre simile anche alla base di lancio di Vanderberg, in California. La decisione di costrurila o meno sarà presa in base ai lanci richiesti in caso di vittoria del contratto di cui abbiamo parlato.
La seconda importante condizione per i lanci militari, è un fairing molto grande. Infatti, molti dei satelliti usati da NRO sono voluminosi e richiedono un volume disponibile molto grande. L’attuale volume a disposizione sui Falcon è molto più piccolo in confronto a quelli usati da ULA e Blue Origin.
Secondo delle indiscrezioni, il nuovo fairing (il cui render è presente nel documento dell’FAA) avrebbe le dimensioni di 18.6m in altezza e un diametro di 5.4m. Se le dimensioni fossero confermate, sarebbe un incremento di oltre 5m in altezza rispetto all’attuale.
Per quanto riguarda la costruzione, sono emerse due possibilità.
La prima è un’ipotesi non confermata, per la quale SpaceX acquisterebbe direttamente dei fairing da un’azienda svizzera chiamata RUAG. L’azienda in questione fornisce già i fairing a ULA e Arianespace. Se collaborasse anche con SpaceX dovrebbe costruire dei fairing diversi da quelli usati dalle due compagnie poichè soggetti ad una proprietà intellettuale.
La seconda possibilità è che SpaceX sviluppi da sè il fairing necessario. A tal proposito, Elon Musk stesso scrisse in un tweet che un aumento delle dimensioni del fairing sarebbe stato necessario qualora il BFR (oggi starship) avesse avuto dei ritardi.
Oltre ai lanci governativi, l’utilizzo di un fairing più grande potrebbe rendere il FH appetibile per i lanci commerciali. Come per il New Glenn, volume maggiore apre alla possibilità di fare lanci doppi. Ossia lanciare due satelliti per l’orbita geostazionaria insieme e quindi dimezzare il costo del lancio. Su questo si basa il successo dell’Ariane 5. Se SpaceX confermasse l’uso di questo nuovo fairing potrebbe, insieme al New Glenn, minare seriamente al successo del vettore europeo.
Oltre ai lanci commerciali, nel futuro del FH ci sono incarichi per l’esplorazione spaziale. Uno degli ultimi contratti per il lanciatore pesante di SpaceX è infatti il lancio della sonda Psyche, contratto dal valore di oltre 117 milioni di dollari.
Al di là delle sonde NASA, per SpaceX si potrebbe aprire una stagione d’oro con il Lunar Gateway. Il recente annuncio della Dragon XL che rifornirà la stazione lunare lanciata da un Falcon Heavy è significativo. Un possibile seguito alle due missioni confermate già adesso, porterebbe a SpaceX contratti da miliardi di dollari.
Un’altra possibile applicazione del FH nell’ambito Gateway è la sua partecipazione al lancio dei moduli della stazione. Infatti nonostante siano programmati con l’SLS, non è da escludere la possibilità che il lanciatore pesante di SpaceX diventi un’alternativa commerciale per diminuire sensibilmente il costo del progetto lunare.