Potenziare le capacità spaziali dell’Europa con la tecnologia dei razzi riutilizzabili
I moderni satelliti possono essere utilizzati per una miriade di applicazioni, dalla fotografia spaziale alle telecomunicazioni, passando per l’Internet delle cose. La riduzione dei costi di produzione e di lancio ha inoltre determinato una forte espansione della loro operatività, nell’ambito di un contesto in cui il settore privato svolge un ruolo sempre più importante. «Invece di puntare a una quantità limitata di satelliti grandi e costosi, il settore si sta muovendo verso uno scenario caratterizzato da centinaia di piccoli satelliti interconnessi in grandi costellazioni, che soddisfano svariate finalità», spiega il membro del progetto RRTB Xavier Llairó, direttore commerciale dell’impresa spagnola Pangea Aerospace.
Una tecnologia di recupero e ritorno alla base
Tuttavia, mentre molti esperti si aspettavano un gran numero di lanci di piccoli satelliti ogni anno, la quantità di dispiegamenti effettivi è stata inferiore al previsto, un fatto che si spiega tra gli altri fattori soprattutto a causa della mancanza di opzioni di lancio economicamente vantaggiose. Per soddisfare meglio questa domanda, il progetto RRTB, finanziato dall’UE, ha cercato di rendere i lanci di piccoli satelliti più efficienti e sostenibili a livello economico. Al centro di tutto questo sforzo è stato collocato il concetto di riutilizzabilità, che il team ha riconosciuto come elemento chiave per aumentare la frequenza dei lanci e ridurne i costi associati. «Abbiamo concentrato l’attenzione sulla progettazione di una tecnologia di recupero e ritorno alla base che permettesse di lanciare in orbite appositamente dedicate piccoli carichi utili ad alta frequenza in modo economicamente vantaggioso», spiega Llairó. Il team del progetto ha quindi studiato e simulato il rientro dei veicoli di lancio. L’équipe ha anche esaminato le capacità di un motore aerospike di agire come uno scudo termico raffreddato attivamente, senza aggiungere alcun peso al sistema di lancio. Il progetto ha inoltre analizzato i possibili design dei serbatoi riutilizzabili per il propellente criogenico dei veicoli di lancio.
Un rientro ipersonico senza combustione
Il concetto finale di piccolo veicolo di lancio proposto incorpora molte di queste idee innovative. Tra di esse, un primo stadio riutilizzabile alimentato da un motore aerospike, progettato per aumentare l’efficienza del veicolo del 15% rispetto ai motori tradizionali. Il motore funge anche da deceleratore aerodinamico per il rientro. «Abbiamo scoperto che, grazie alla sua geometria e al suo sistema di raffreddamento, questo ugello “aerospike” facilita il rientro atmosferico passivo senza necessità di accendere il motore», aggiunge Llairó. «In tal modo il sistema funziona effettivamente come uno scudo termico raffreddato attivamente.» Il rientro ipersonico senza combustione potrebbe rappresentare un fattore cruciale per la riduzione dei costi di lancio, un aspetto che secondo il team di RRTB potrebbe esercitare un impatto significativo sull’industria dei piccoli lanciatori. «Space X, ad esempio, accende tre motori durante la fase di combustione da rientro, che dura 18 secondi», osserva Llairó. «Ciascuno dei tre motori consuma 305 kg di propellente al secondo, per un totale di 16,5 tonnellate bruciate esclusivamente per questa manovra. Da sola, tale manovra di rientro riduce la capacità di carico utile di 1,65 tonnellate.» Il rientro passivo senza accensione dei motori potrebbe quindi sbloccare significativi risparmi sui costi e fornire una maggiore capacità di carico utile, considerazioni critiche per i lanci di piccoli satelliti. Il progetto ha anche studiato l’utilizzo di paracaduti come tecnica di recupero, una soluzione che consentirebbe alle squadre a terra di recuperare il veicolo e di riutilizzarlo con necessità di ristrutturazione minime.
Progressi nella progettazione di veicoli di lancio riutilizzabili
I risultati del progetto RRTB hanno contribuito a far progredire la progettazione di veicoli di lancio riutilizzabili, mettendo inoltre in evidenza gli aspetti essenziali da tenere in considerazione. I prossimi passi prevedono la messa a punto di diverse tecnologie chiave, come il dispositivo di decelerazione per il rientro, l’isolamento criogenico, i sistemi di protezione termica e i serbatoi criogenici. «Abbiamo anche effettuato un’analisi economica tenendo conto dell’efficienza nella riutilizzabilità, nella ristrutturazione e nella rimessa in volo», spiega Llairó, che conclude: «Con questi risultati l’Europa si avvicina alla creazione di veicoli di lancio sostenibili e completamente riutilizzabili, che contribuiranno a tenere il passo del mercato dei satelliti, in piena espansione.»
Parole chiave
RRTB, spazio, satelliti, orbita, ipersonico, aerospike, criogenico, propellente
