Falcon Heavy

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Falcon Heavy
Pad 39 A Falcon Heavy Artist Cropped.jpg
Rendering del razzo sulla rampa
Informazioni
Funzione Vettore di lancio orbitale pesante (riutilizzabile)
Produttore SpaceX
Nazione di origine Stati Uniti Stati Uniti
Costo per lancio 90 milioni di USD[1] (Fine 2016)
Dimensioni
Altezza 70 m[2]
Diametro 3,66 m(stadio centrale)[2]
Massa 1 420 t[2]
Stadi 2 + 2 booster
Capacità
Carico utile verso orbita terrestre bassa 54 400 kg[2]
Carico utile verso
GTO
22 200 kg[2]
Carico utile verso
Marte
13 600 kg[2]
Cronologia dei lanci
Stato In sviluppo
Basi di lancio
Lanci totali 0
Successi 0
Fallimenti 0
Volo inaugurale novembre 2016[4] (previsto)
Razzi ausiliari (stadio 0)
Nº razzi ausiliari 2[2]
Propulsori 9 Merlin 1D+[2]
Spinta 7600 kN[2] al decollo
Impulso specifico 282 s[2] al decollo
Tempo di accensione 162 s[2]
Propellente Ossigeno liquido/Cherosene RP-1[2]
Elenco stadi
1º stadio
Propulsori 9 Merlin 1D[2]
Spinta 7 607 kN[2] (al decollo)
Impulso specifico 282 s[2](al decollo)
Tempo di accensione 230 s[2]
Propellente Ossigeno liquido/RP-1
2º stadio
Propulsori 1 Merlin Vacuum+
Spinta 934 kN[2]
Impulso specifico ~345 s[2]
Tempo di accensione 397 s[2]
Propellente Ossigeno liquido/RP-1

Il Falcon Heavy (FH), precedentemente conosciuto come Falcon 9 Heavy, è un lanciatore progettato e costruito dalla Space Exploration Technologies (SpaceX). È in grado di trasportare 54 400 kg di carico utile in orbita terrestre bassa (LEO), e 22 200 kg in orbita di trasferimento geostazionaria (GTO).[5]

A seguito delle indagini per il fallimento della missione CRS-7, ripetuti ritardi e per l'affollamento del programma di lanci del Falcon 9, il suo debutto è previsto per la fine del 2017.[6]

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Ad una conferenza stampa al National Press Club (Washington D.C.) Elon Musk affermò che il Falcon Heavy potrà portare in orbita un carico minore solo al Saturn V, ritirato dopo la fine del programma Apollo.[7]

SpaceX aveva originariamente annunciato che il Falcon Heavy avrebbe compiuto la prima missione dimostrativa dalla base di Vandenberg,[8] California, nel 2013.[9] Il lancio da Cape Canaveral era invece programmato per il 2013 o il 2014.[7] A metà del 2015 la compagnia aveva fissato il debutto per la fine del 2016, per poter usare il rinnovato complesso di lancio 39A del Kennedy Space Center, Florida. Ma in seguito a ritardi vari il lancio è stato ulteriormente posticipato alla fine del 2017.[4]

Mentre le specifiche iniziali dell'aprile 2011 prevedevano un carico utile verso la LEO di 53000 kg[10] e verso la GTO fino a 12000 kg, le ultime dichiarazioni del 2011 avevano aumentato il carico utile verso l'orbita terrestre e portato il carico verso l'orbita di trasferimento geostazionaria a 19000 kg, 16000 kg per un'orbita di trasferimento lunare e 14000 kg per un'orbita di fuga con destinazione Marte.[8][11]

Verso la fine del 2013 SpaceX aumentò la previsione per la GTO a 21200 kg, facendo ricadere il lanciatore nella categoria di lanciatori usata dalla NASA "Super Heavy-lift".[12]

Nel 2015 la SpaceX annunciò una serie di revisioni al progetto del Falcon Heavy in parallelo alla nuova versione del Falcon 9, la v1.1.[13]

Il nuovo design del Falcon Heavy utilizzerà due booster laterali derivati dal primo stadio del Falcon 9 Full Thrust, mentre lo stadio centrale avrebbe mantenuto le dimensioni del primo stadio del Falcon 9 v1.1. Ulteriori cambiamenti ai booster laterali includono una nuova miscela di propellenti, cambiamenti nella struttura di sostegno dei motori, motori più performanti e cambiamenti nella struttura dei serbatoi di carburante.[13]

Nell'aprile 2015 SpaceX spedì all'USAF una richiesta per la certificazione del Falcon Heavy al lancio di satelliti per la sicurezza nazionale. Il processo di certificazione richiede tre lanci completati con successo dei quali almeno due consecutivi. SpaceX afferma che il processo di certificazione dovrebbe terminare nel 2017, ma non da date più precise.[14]

Nel settembre 2015, dopo il fallimento della missione CRS-7 avvenuto nel giugno 2015, SpaceX spostò il debutto del lanciatore verso aprile/maggio 2016,[15] ma prima di febbraio 2016 la data è stata ulteriormente spostata alla fine del 2016.[16] Nell'agosto 2016 il volo di dimostrazione è stato rimandato agli inizi del 2017 e il programma di voli è stato riorganizzato di conseguenza.[6]

Design[modifica | modifica wikitesto]

Da sinistra, Falcon 1, Falcon 9 v1.0, Falcon 9 v1.1, Falcon Heavy

Il Falcon Heavy consiste in un Falcon 9 con l'aggiunta di ulteriori due primi stadi come booster,[17] una configurazione simile all'EELV Delta IV, all'Atlas V HLV e al Russo Angara A5V. Il razzo è stato progettato per raggiungere e superare i criteri minimi per lanciare esseri umani. I margini di sicurezza sono superiore del 40% rispetto alle sollecitazioni normali che si incontrano durante il lanci, rispetto al 25% degli altri lanciatori.[18]

Il Falcon Heavy è stato progettato per portare astronauti verso l'orbita terrestre bassa e ripristinare la possibilità di raggiungere la Luna e in futuro Marte.[19] Il carico trasportabile dal lanciatore è più o meno lo stesso del Saturn C-3, progettato nel 1960 per lo scenario di rendezvous in orbita terrestre.[20]

Primo stadio[modifica | modifica wikitesto]

Il primo stadio è dotato da tre primi stadi del Falcon 9, ognuno equipaggiato da nove Merlin 1D+, per una spinta totale al decollo di 22 819 kN, che salgono a 24 681 kN quando il razzo supera gli strati più densi di atmosfera e i motori diventano più efficienti.[17]

Tutti i motori dei booster e del primo stadio sono arrangiati in una disposizione che SpaceX chiama Octaweb,[21] con lo scopo di semplificare il progetto di costruzione, e ogni stadio sarà dotato di quattro zampe d'atterraggio, delle alette di controllo e dei getti di azoto per il controllo dell'assetto durante le operazioni di recupero.[22] Dopo il distacco dal lanciatore i ogni booster terrà acceso per qualche secondo il motore centrale per allontanarsi in sicurezza dal primo stadio,[22] in seguito le alette di controllo e le zampe si apriranno per far atterrare in sicurezza i booster sulla terra ferma.[23] Il primo stadio continuerà la sua ascesa fino alla separazione dal secondo stadio, col carburante rimasto invertirà la sua traiettoria e atterrerà come i booster sulla terra ferma. Le zampe di atterraggio, costituite in fibra di carbonio e una struttura a nido d'ape di alluminio, sono riposte attorno allo stadio al momento del decollo e si estendono verso l'esterno e verso il basso per l'atterraggio. Al momento sia le alette di controllo sia le zampe di atterraggio sono in fase di test sul vettore Falcon 9, per assistere il primo stadio negli atterraggi sperimentali una volta finita la missione principale.[24]

Tecnologia crossfeed cancellata[modifica | modifica wikitesto]

Il Falcon Heavy era stato originariamente progettato con una caratteristica unica: la possibilità di alimentare alcuni motori del primo stadio col propellente proveniente dai booster, fino a quando non fossero quasi vuoti e pronti per la separazione.[25] Questo avrebbe permesso di poter tenere tutti e ventisette motori alla massima potenza per tutta la durata del volo, lasciando lo stadio centrale quasi pieno al momento del distacco. Il sistema di trasferimento del combustibile, soprannominato "Asparagus staging", è derivato da un lanciatore ipotizzato in un libro di meccanica orbitale di Tom Logsdon.[26] Secondo il libro un ingegnere di nome Ed Keit coniò il termine "Asparagus-stalk booster" per lanciare carichi sfruttando il trasferimento del carburante.[27] Tuttavia Elon Musk ha affermato che la tecnologia non è correntemente prevista per le prime versioni del Falcon Heavy.[28]

Secondo stadio[modifica | modifica wikitesto]

Lo stadio superiore è spinto da un singolo Merlin 1D ottimizzato per il vuoto, con una potenza di 934 kN, un rapporto di espansione di 117 a 1 e un tempo di accensione di 397 s. Per aumentare l'affidabilità al sistema di riaccensione il motore usa due meccanismi ridondanti piroforici (TEA-TEB). Questo stadio è praticamente una versione più corta dello stadio inferiore e utilizza le stesse procedure, attrezzature e materiali per ridurre i costi di produzione.[17]

Sviluppo delle tecnologie di riutilizzo[modifica | modifica wikitesto]

All'inizio SpaceX aveva sperato di poter rendre riutilizzabili tutti gli stadi del lanciatore.[29] Mentre non si stanno facendo sforzi per rendere riutilizzabile il secondo stadio, SpaceX ha dimostrato la possibilità di recuperare il primo stadio del Falcon 9 sia sulla terra ferma sia sul mare. Questo approccio si può adattare visto che i booster laterali si separeranno prima rispetto al primo stadio del Falcon 9, facilitando la traiettoria di recupero. Dalla fine del 2013 il primo stadio del Falcon 9 è stato equipaggiato con l'attrezzatura necessaria per il recupero.[24]

SpaceX ha affermato che il carico verso l'orbita di trasferimento geostazionaria diminuisce se si vogliono recuperare i booster e il primo stadio, ma di conseguenza diminuisce anche il prezzo del lanciatore: con il primo stadio e i booster riutilizzabili il carico massimo sarebbe di 7 tonnellate, mentre col recupero dei soli booster salirebbe approssimativamente a 14 tonnellate.[30]

Prezzi del lanciatore e finanziamenti allo sviluppo[modifica | modifica wikitesto]

In una sua apparizione nel marzo 2004 alla commissione del Senato degli Stati Uniti per il commercio, la ricerca e il trasporto, Musk affermò:[31]

(EN)

« Long term plans call for development of a heavy lift product and even a super-heavy, if there is customer demand. We expect that each size increase would result in a meaningful decrease in cost per pound to orbit. [...] Ultimately, I believe $500 per pound or less is very achievable. »

(IT)

« I piani a lungo termine devono prevedere per un lanciatore di classe "Heavy" o anche "Superheavy" se i clienti lo richiedono. Ci aspettiamo che ad ogni aumento della dimensione significhi una grande diminuzione del prezzo per libbra in orbita. [...] Ultimamente credo che $500 dollari per libbra o meno sia facilmente raggiungibile. »

(Elon Musk)

I $500 dollari per libbra ($1100/kg) al giorno d'oggi sono il 35% del costo più basso per libbra verso l'orbita terrestre bassa del lanciatore più economico: lo Zenit, un lanciatore medio che può trasportare 14 t verso la LEO.[32] Nel settembre 2016 i prezzi del Falcon Heavy si attestano intorno ai $1600 alla chilogrammo, ($750/libbra) verso l'orbita terrestre bassa, ammettendo che il vettore trasporti il massimo carico possibile e sia quindi completamente a perdere.[33]

Nel 2011, la SpaceX annunciò che il costo per raggiungere l'orbita terrestre bassa potrebbe scendere sotto i $450/kg se si fosse mantenuto una frequenza di lanci costante, e se si fosse riusciti a lanciare 10 Falcon 9 e dieci Falcon Heavy all'anno.[8]

Lo sviluppo del Falcon 9 è interamente finanziato da capitale privato, non è stato fornito nessun capitale fornito.[34] Nel 2016 i prezzi previsti da SpaceX sono i più bassi del settore,[35] se la SpaceX riuscisse nel suo programma di sviluppo di un vettore riutilizzabile, potrebbe nascere una nuova Era spaziale.[34][36]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) spacex.com, http://www.spacex.com/about/capabilities . URL consultato il 7 settembre 2016.
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s (EN) Falcon Heavy, su Spaceflight101. URL consultato il 7 settembre 2016.
  3. ^ Stephen Clark, SpaceX eyes shuttle launch pad for heavy-lift rocket, Spaceflight Now, 11 marzo 2012.
  4. ^ a b Roberto Mastri, SpaceX: il prezzo di un lanciatore usato e i ritardi del Falcon Heavy, su Astronautinews.it, 12 marzo 2016. URL consultato il 7 settembre 2016.
  5. ^ (EN) Sito ufficiale SpaceX sul Falcon Heavy, spacex.com.
  6. ^ a b (EN) Chris Bergin, Pad hardware changes preview new era for Space Coast, su www.nasaspaceflight.com, 9 agosto 2016. URL consultato il 07 settembre 2016.
  7. ^ a b (EN) Space-for-All at HobbySpace, hobbyspace.com. URL consultato il 07 settembre 2016.
  8. ^ a b c SpaceX, Media Gallery, su SpaceX. URL consultato il 07 settembre 2016.
  9. ^ (EN) US co. SpaceX to build heavy-lift, low-cost rocket, su www.webcitation.org. URL consultato il 07 settembre 2016 (archiviato dall'url originale il 5 aprile 2011).
  10. ^ (EN) Stephen Clark, SpaceX enters the realm of heavy-lift rocketry, su spaceflightnow.com, 5 aprile 2011. URL consultato il 07 settembre 2016.
  11. ^ (EN) Red Dragon (PDF), 31 ottobre 2011, p. 4. URL consultato il 7 settembre 2016.
  12. ^ (EN) n 5.2 HEAVY LIFT TO LOW-EARTH ORBIT AND BEYOND (PDF), in SEEKING A HUMAN SPACEFLIGHT PROGRAM WORTHY OF A GREAT NATION, 2009, p. 65. URL consultato il 7 settembre 2016.
  13. ^ a b (EN) Peter B. de Selding, SpaceX Aims To Debut New Version of Falcon 9 this Summer, su SpaceNews.com, 20 marzo 2015. URL consultato il 07 settembre 2016.
  14. ^ (EN) Mike Gruss, SpaceX Sends Air Force an Outline for Falcon Heavy Certification, su SpaceNews.com, 15 aprile 2015. URL consultato il 07 settembre 2016.
  15. ^ (EN) Jeff Foust, First Falcon Heavy Launch Scheduled for Spring, su SpaceNews.com, 02 settembre 2015. URL consultato il 07 settembre 2016.
  16. ^ (EN) Jeff Foust, SpaceX seeks to accelerate Falcon 9 production and launch rates this year, su SpaceNews.com, 04 febbraio 2016. URL consultato il 07 settembre 2016.
  17. ^ a b c (EN) Falcon 9, spacex.com, 16 novembre 2012. URL consultato l'08 settembre 2016.
  18. ^ (EN) SpaceX Announces Launch Date for the World's Most Powerful Rocket, su www.spaceref.com. URL consultato l'08 settembre 2016.
  19. ^ (EN) spacexcmsadmin, Falcon Heavy, spacex.com, 16 novembre 2012. URL consultato l'08 settembre 2016.
  20. ^ (EN) Saturn C-3, su www.astronautix.com. URL consultato l'08 settembre 2016.
  21. ^ (EN) Emily Shanklin, Falcon Heavy Octaweb, spacex.com, 13 aprile 2013. URL consultato l'08 settembre 2016.
  22. ^ a b (EN) Emily Shanklin, Falcon Heavy Landing Legs, spacex.com, 13 aprile 2013. URL consultato l'08 settembre 2016.
  23. ^ (EN) Falcon Heavy Rocket Launch and Booster Recovery Featured in Cool New SpaceX Animation - Universe Today, universetoday.com, 28 gennaio 2015. URL consultato l'08 settembre 2016.
  24. ^ a b (EN) Elon Musk on SpaceX's Reusable Rocket Plans, popularmechanics.com, 07 febbraio 2012. URL consultato l'08 settembre 2016.
  25. ^ (EN) John K. Strickland, Jr., The SpaceX Falcon Heavy Booster: Why Is It Important?, su www.nss.org. URL consultato il 07 settembre 2016.
  26. ^ (EN) SpaceX Announces Launch Date for the World's Most Powerful Rocket, su www.spaceref.com, 5 aprile 2011. URL consultato il 07 settembre 2016.
  27. ^ (EN) Tom Logsdon, Orbital Mechanics - Theory and Applications, New york, John Wiley & Sons, 1998, p. 143, ISBN 978-0-471-14636-0.
  28. ^ (EN) Elon Musk on Twitter, twitter.com. URL consultato il 07 settembre 2016.
  29. ^ (EN) Musk ambition: SpaceX aim for fully reusable Falcon 9 | NASASpaceFlight.com, su www.nasaspaceflight.com. URL consultato l'08 settembre 2016.
  30. ^ (EN) Amy Svitak, Falcon 9 Performance: Mid-size GEO?, su aviationweek.com, 8 marzo 2014. URL consultato l'08 settembre 2016.
    «"[...]Falcon Heavy will do satellites up to 7 tonnes with full reusability of the all three boost stages"[...]He also said Falcon Heavy could double its payload performance to GTO “if, for example, we went expendable on the center core.”».
  31. ^ (EN) Prepared Statement by Elon Musk at a Senate Hearing on Space Shuttle and the Future of Space Launch Vehicles, su www.spaceref.com, 5 maggio 2015. URL consultato l'08 settembre 2016.
  32. ^ (EN) Frank Sietzen, Jr, Spacelift Washington: International Space Transportation Association Faltering; The myth of $10,000 per pound, su www.spaceref.com, 18 marzo 2001. URL consultato l'08 settembre 2016.
  33. ^ (EN) Brian Wang, Next Big Future: Upgraded Spacex Falcon 9.1.1 will launch 25% more than old Falcon 9 and bring price down to $4109 per kilogram to LEO, su www.nextbigfuture.com, 22 marzo 2013. URL consultato l'08 settembre 2016.
  34. ^ a b (EN) R.D. Boozer, The Space Review: Rocket reusability: a driver of economic growth, su www.thespacereview.com, 10 marzo 2014. URL consultato l'08 settembre 2016.
  35. ^ (EN) MICHAEL BELFIORE, The Rocketeer, su Foreign Policy, 9 dicembre 2013. URL consultato l'08 settembre 2016.
  36. ^ (EN) Doug Messier, Shotwell: Reusable Falcon 9 Would Cost $5 to $7 Million Per Launch at Parabolic Arc, parabolicarc.com, 14 gennaio 2014. URL consultato l'08 settembre 2016.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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