Progetti della NASA per il ritorno sulla Luna

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Ritorno alla Luna: Lunar gateway o Moon direct ? La NASA intende spendere miliardi di dollari su un ‘casello in orbita lunare‘. Un veicolo spaziale privato potrebbe portare un equipaggio umano sulla luna più rapidamente ed economicamente.

Cosa significa tutto questo?

A fronte della disposizione presidenziale di riportare un equipaggio umano americano sulla Luna entro il 2024, la NASA ha proposto un piano che, sostanzialmente, riadatta il precedente progetto “Deep Space gateway”, cambiandogli in nome in “Lunar Gateway” ma mantenendo la sostanza: costruire una stazione spaziale, simile alla ISS ma più piccola, in orbita cislunare ed utilizzarla come laboratorio scientifico e come base per le esplorazioni lunari.

Questo piano, però, presenta parecchie controindicazioni.

Il progetto Gateway può essere paragonato a un accordo in cui viene offerta la possibilità di affittare un ufficio a Thule, in Groenlandia, alle seguenti condizioni:

  1. Si paga per costruire l’edificio. 
  2. Accetti un contratto di affitto di 30 anni con affitti mensili elevati e nessuna clausola di uscita. 
  3. Accetti di trascorrere un mese all’anno lì per i prossimi 30 anni. 
  4. Accetti di sorvolare Thule ogni volta che viaggi da ora in poi.

Pochi troverebbero attraente una tale proposta. Il progetto del Gateway lunare non è migliore. costruire il gateway in orbita cislunare costerebbe una fortuna e avrebbe costi di manutenzione altissimi, perfino più alti di quelli della Stazione Spaziale Internazionale, costi che si aggiungeranno al costo, al rischio e ai vincoli temporali di tutte le future missioni sulla Luna o su Marte aggiungendo una fermata non necessaria lungo la strada.

Per comprendere quanto poco sia efficiente il Gateway lunare, dobbiamo confrontarlo con i costi e le tempistiche di uno sforzo ben concepito per obbedire all’ordine presidenziale nel modo più rapido ed efficiente possibile. Il piano alternativo si chiamerebbe Moon Direct.

Base lunare - moon directEcco come funzionerebbe: inizialmente, prima di inviare una missione umana, dovrebbero essere inviate missioni robotiche in grado di portare i moduli di un habitat lunare e le attrezzature necessarie per costruirlo e mantenerlo in efficienza nell’area pianificata per la realizzazione di una base lunare di superficie.

Per fare questo è già disponibile Il Falcon Heavy di SpaceX che può sollevare circa 60 tonnellate fino all’orbita terrestre bassa (LEO). Da qui, il carico potrebbe essere suddiviso in alcuni lander da dieci tonnellate in grado di arrivare fino alla Luna e di depositarlo nel luogo prescelto. Il posto migliore sarebbe in uno dei poli, perché ci sono punti sui due poli lunari dove la luce solare è costantemente disponibile e vi sono crateri permanentemente in ombra dove sono presenti depositi di ghiaccio d’acqua. Tale ghiaccio potrebbe essere elettrolizzato per produrre propellente a idrogeno e ossigeno, per alimentare sia i veicoli di ritorno verso la Terra che i veicoli per l’esplorazione lunare. Questa base non sarebbe solo un avamposto temporaneo ma un hub permanente da cui potrebbero partire tutte le missioni esplorative verso qualsiasi punto della superficie lunare, attraverso rover e navette volanti.

Il primo cargo trasporterebbe solo equipaggiamento, pannelli solari per l’energia, un apparato per comunicazioni voce/dati ad alta velocità, un sistema di telerilevamento a microonde, un’unità di elettrolisi/refrigerazione, due veicoli per il trasporto locale, un rimorchio e un gruppo di rover robotici telecomandati. Dopo l’atterraggio, alcuni dei rover robotici provvederebbero al montaggio della centrale solare per l’energia ed del sistema di comunicazioni, mentre i rimanenti sarebbero utilizzati per esplorare l’area di atterraggio, posando i radiofari sulle località di destinazione per gli sbarchi da seguire.

Un secondo cargo lander trasporterebbe un modulo abitativo da 10 tonnellate, carico di cibo, tute spaziali di ricambio, attrezzature scientifiche, attrezzi e altre forniture. Questo servirà da casa agli astronauti e da laboratorio lunare. Il modulo verrebbe collegato dai rover automatici alla centrale energetica e si procederebbe al controllo di tutti i sistemi per verificarne il corretto funzionamento. A questo punto i rover inizierebbero ad occuparsi di mappare l’area intorno alla base per fornire tutte le informazioni possibili ai pianificatori di missione. Questi dati potrebbero addirittura essere utilizzati per creare simulazioni in realtà virtuale per l’addestramento degli astronauti e, perfino, per rendere il grande pubblico partecipe.

Quando la base sarà operativa verrà inviato il primo equipaggio. Un Falcon Heavy verrebbe utilizzato per trasportare un altro cargo lander nell’orbita bassa terrestre, con un carico utile costituito da un Lunar Excursion Vehicle (LEV) completamente alimentato. Questa veicolo sarebbe composta da una cabina da 2 tonnellate simile a quella utilizzata dal modulo di escursione lunare dell’era Apollo e da un sistema di propulsione a idrogeno/ossigeno da 8 tonnellate, in grado di trasportarlo dalla superficie lunare all’orbita terrestre. A questo punto, un razzo Falcon 9 porterebbe una capsula Dragon con equipaggio umano fino al LEV. Da qui il cargo lander, con l’equipaggio a bordo procederebbe verso la luna, mentre la capsula Crew Dragon rimarrebbe in LEO.

Dopo l’atterraggio vicino alla base lunare, l’equipaggio completerebbe le operazioni di inizializzazione per rendere la base operativa per poi iniziare l’esplorazione dei crateri in ombra della zona per individuare depositi di ghiaccio per alimentare l’unità di elettrolisi/refrigerazione, che lo trasformerà in idrogeno liquido e ossigeno. Questi prodotti saranno poi immagazzinati nei serbatoi vuoti dei cargo lander per un uso futuro, principalmente come propellente per razzi ma anche come alimentatore per celle a combustibile e per il supporto vitale.

Avendo trascorso un paio di mesi ad avviare tali operazioni e ad impegnarsi nella ricerca di altre risorse e nell’esplorazione scientifica, questo primo equipaggio umano terminerà la sua missione tornando con il LEV all’orbita terrestre bassa dove passeranno sulla Dragon Crew rimasta ad aspettarli per tornare sulla terra.

Dopo un certo numero di missioni di questo tipo, la base lunare avrà una grande riserva di propellente e le operazioni di acquisizione dell’acqua e di produzione del propellente saranno automatizzate. Saranno anche disponibili in orbita terrestre diversi LEV, usati ma pronti ad essere riutilizzati.

Ogni nuova missione potrebbe trasportare ulteriori equipaggiamenti, aumentando rapidamente, le dimensioni della base e la popolazione supportabile, permettendo missioni di durata maggiore. Alcuni moduli della base potrebbero addirittura essere noleggiati ad altre agenzie spaziali o compagnie private per esplorazioni, esperimenti scientifici o per la ricerca di materie prime, ad esempio l’Elio 3, per lo sfruttamento commerciale della Luna. A questo punto, la base lunare sarebbe davvero un hub capace di supportare l’esplorazione di superficie a livello globale di tutta la Luna.Lunar gateway configuration

Ora confrontiamo questo piano con quello previsto dalla NASA con il gateway lunare.

Il piano Gateway prevede l’uso dell’SLS, una volta ogni due anni, per consegnare quattro moduli alla volta per costruire la stazione in orbita lunare. Ci vorranno otto anni, che a un costo del programma SLS di $ 2,5 miliardi l’anno, presenterà ai contribuenti americani un conto da 20 miliardi di dollari, senza contare il costo dell’hardware stesso della stazione, che, probabilmente, costerà altri 10 miliardi. (Nell’informazione pubblicata l’11 marzo, la NASA ha suggerito che avrebbe usato i lanciatori commerciali per costruire la stazione: in questo caso, l’agenzia spaziale pagherà 2,5 miliardi di dollari all’anno per l’SLS senza utilizzarlo, oltre al costo dell’hardware della stazione, oltre al costo dei lanci commerciali).

Quindi, in seguito a questo ritardo molto costoso, un lancio SLS+Orion verrà utilizzato per inviare un equipaggio al Gateway. Lì avranno bisogno di aspettare l’ennesimo lancio SLS che porti un lander completamente rifornito alla stazione, che verrà utilizzato per raggiungere la superficie della luna e ritorno, dopo di che l’equipaggio rientrerà sulla Terra con la capsula Orion. Quindi, saranno necessari due lanci SLS a un costo di lancio per missione di 5 miliardi di dollari. Saranno anche necessarie tre manovre critiche di rendez-vous, aumentando i pericoli. Dal momento che il gateway lunare sarà in un’orbita di 11 giorni, le opportunità di riprendere il viaggio verso la Terra si verificheranno di rado.

Naturalmente, se qualcuno dovesse anche stabilire una base polare lunare con capacità di produzione del propellente – come proposto nel piano Moon Direct – e sviluppare un LEV da rifornire alla base, potrebbe essere usato come traghetto riutilizzabile tra la base lunare e il gateway lunare. Questa sarebbe una cosa molto intelligente da fare, poiché in questo caso sarebbe necessario utilizzare un solo lancio di SLS per missione lunare, per trasportare la capsula Orion dalla Terra al Gateway.

In breve, il progetto Gateway costerebbe 30 miliardi e ritarderebbe l’arrivo sulla Luna di svariati anni, inoltre, poiché ogni lancio SLS+Orion avrebbe un costo di lancio di 2,5 ulteriori miliardi di dollari, contro i 65 milioni di dollari richiesti per ogni lancio del Falcon 9 (che può effettuare due missioni al mese contro una all’anno dell’SLS).

 <em><strong>Nella Fase 1</strong> del programma <strong>Moon Direct</strong>, verrebbero utilizzati due <strong>Falcon Heavy</strong> per inviare moduli abitativi di base e altri carichi sulla Luna. <strong>Nella Fase 2,</strong> un Falcon Heavy e un Falcon 9 sono usati per trasportare l’equipaggio sulla Luna in un Lunar Excursion Vehicle (LEV). <strong>Nella Fase 3,</strong> un Falcon 9 verrebbe utilizzato per trasportare l’equipaggio in orbita e rifornire di carburante il LEV. L’equipaggio sarebbe quindi trasportato sulla Luna dal LEV, che trasporterebbe anche rifornimenti per la base lunare. Credito: Robert Zubrin</em>

Nella Fase 1 del programma Moon Direct, verrebbero utilizzati due Falcon Heavy per inviare moduli abitativi di base e altri carichi sulla Luna. Nella Fase 2, un Falcon Heavy e un Falcon 9 sono usati per trasportare l’equipaggio sulla Luna in un Lunar Excursion Vehicle (LEV). Nella Fase 3, un Falcon 9 verrebbe utilizzato per trasportare l’equipaggio in orbita e rifornire di carburante il LEV. L’equipaggio sarebbe quindi trasportato sulla Luna dal LEV, che trasporterebbe anche rifornimenti per la base lunare. Credito: Robert Zubrin

Bisogna aggiungere che il problema con il Lunar Orbit Tollbooth della NASA (per usare una terminologia più accurata) è molto più grande dello spreco di anni di tempo e di decine di miliardi di dollari e delle dannose distorsioni che imporrebbe alla successiva pianificazione delle missioni. Il problema più profondo è il modo di pensare che rappresenta.

I programmi di esplorazione planetaria e robotica della NASA hanno raggiunto traguardi epici perché sono orientati allo scopo. Al contrario, dalla fine del programma Apollo, il programma di volo spaziale umano della NASA è stato privo di scopo, o per ridurre la questione in modo caritatevole, guidato dai venditori. Di conseguenza, i suoi risultati sono stati trascurabili.

I programmi scientifici spendono soldi per fare cose. Il programma di volo spaziale umano fa cose per spendere soldi.

La situazione è davvero ironica. Con il successo del Falcon Heavy, l’America potrebbe essere già pronta per una svolta nello spazio. Il denaro disponibile è adeguato. I fondi previsti per lo sviluppo del Lunar Orbit Tollbooth, se spesi invece in contratti per lo sviluppo imprenditoriale dei veicoli di atterraggio e per eseguire il progetto Moon Direct, potrebbero davvero consentire un ritorno sulla Luna entro quattro anni. La base lunare sarà decisamente sostenibile, e da qui sarà possibile iniziare a pianificare una vera missione umana verso Marte.

Invece di essere inutilmente confinati in un barattolo nell’orbita lunare, gli astronauti potranno essere gli esploratori di nuovi mondi. Come fu fatto negli anni ’60, si potrebbe ancora stupire il mondo con ciò che le persone libere e l’impresa privata possono fare con il supporto degli stati.

Robert Zubrin è presidente della Pioneer Astronautics e della Mars Society, e autore del libro in uscita, “The Case for Space: come la rivoluzione nel volo spaziale apre un futuro di illimitate possibilità” (Prometheus 2019), dal quale questo articolo è adattato.

Questo editoriale è apparso originariamente nell’edizione dell’8 aprile 2019 della rivista SpaceNews.

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