Perchè un booster Falcon 9 produce tre boom sonici?
Atterraggio booster laterali del Falcon Heavy. Credits: SpaceX
Dopo il successo del lancio di debutto del Falcon Heavy, il razzo più potente attualmente esistente, che ha visto atterrare in modo sincrono i due booster Falcon 9 laterali, sono apparsi sul web alcuni video amatoriali dove si possono sentire chiaramente i boom sonici dei due lanciatori gemelli. Insieme a questi video sono sorti anche dei dubbi: perché si producono questi boom sonici? E perché proprio tre? Ecco un video dove potete chiaramente udirli:
Cos’è un boom sonico?
D’accordo con il sito ufficiale della NASA, un boom sonico è un rumore simile a un tuono che una persona a terra sente quando un aereo, o un altro tipo di veicolo aerospaziale, raggiunge velocità superiori a quella del suono (velocità supersonica).
L’aria reagisce come un fluido agli oggetti supersonici. Mentre questi velivoli viaggiano attraverso l’aria, le molecole vengono spinte verso l’esterno con grande forza e questo genera un’onda d’urto (proprio come una barca crea una scia in acqua). Più grande e pesante è l’aereo, più l’aria si sposta.
Ritorno al passato
Il 18 luglio 2016, il 911 (numero d’emergenza statunitense) ricevette diverse telefonate dagli abitanti della costa ovest insospettiti da tre detonazioni percepite vicino alla zona di Cape Canaveral. Era semplicemente un booster del Falcon 9, per la precisione il secondo a essere mai atterrato. Dei rombi simili non si sentivano dal 2011, anno in cui atterrò per l’ultima volta l’orbiter dello Space Shuttle Atlantis. A differenza dei Falcon, però, lo Shuttle produceva due boom sonici.
Tutti gli aerei generano due onde d’urto: al naso e alla coda. Ci sono diversi fattori che possono influenzare il boom sonico: peso, dimensioni e forma dell’aeromobile o del veicolo; la sua altitudine, posizione e traiettoria di volo, e le condizioni atmosferiche.
Poiché la maggior parte dei veicoli che creano questi boati sono piccoli, le persone a terra non sono in grado di distinguerli, e di solito vengono ascoltati come un unico boom sonico. Lo Shuttle, invece, era abbastanza grande da creare due boom distinguibili che erano facilmente udibili a più di quattro chilometri di distanza.
Il triplo boom sonico dei Falcon 9
Nel video proposto all’inizio dell’articolo, si possono percepire i 6 boom sonici prodotti dai due booster del Falcon Heavy, che nel rientro in atmosfera raggiungono velocità superiori a quella del suono (la velocità del suono a 0 gradi Celsius è di 331 m/s). In realtà se ne sentono ben 10 in quanto la sovrapposizione delle onde sonore e l’eco da luogo a questo fantastico fenomeno.
John Taylor, Communications Director di SpaceX, spiegò a SpaceFlight Insider nel 2016:
“Il primo boom è prodotto all’estremità inferiore (motori); il secondo boom è generato dalle zampe di atterraggio nel punto più largo che sale sul lato del razzo, mentre il terzo boom è prodotto dalle pinne vicino all’estremità superiore.”
Il ruggito che si sente subito dopo i boom sonici proviene dai motori del razzo, che si accendono (prima tre per poi lasciarne solo uno operativo) per rallentare i propulsori abbastanza in basso, per un atterraggio relativamente morbido, in modo che siano disponibili per il riutilizzo.
Come avviene il rientro in atmosfera?
SpaceX utilizza la retro-propulsione supersonica per rallentare il rientro dei booster senza causare danni irreversibili ai motori. Questo tipo di propulsione funziona solo in presenza di pressioni molto alte della camera per spingere in modo ottimale l’aria fuori dalla camera di combustione (la pressione al rientro è, infatti, tre volte superiore a quella del Q-Max). I motori, quindi, sono protetti e capaci di resistere ad alte temperature e pressioni.
Durante il rientro, SpaceX effettua una serie di ustioni (i cosiddetti ‘burn’): il primo è chiamato boost back burn e viene fatto per invertire la direzione di marcia durante il distacco, il secondo serve a rallentare lo stadio abbastanza da permettere al palco di sopravvivere entrando nell’atmosfera e il terzo, infine, viene effettuato prima dell’atterraggio.
Solo uno o tre motori vengono fatti girare vicino al punto in cui hanno bisogno di diminuire la velocità. Durante questa fase, i motori vengono protetti dall’aria in arrivo a causa della pressione che essi stessi emettono.