La “corsa allo spazio del ventunesimo secolo” è già iniziata da qualche anno. In mezzo a un contesto in cui le agenzie private stanno prendendo il sopravvento, la NASA, l’agenzia spaziale più iconica della storia, non poteva rimanere indietro. Con l’ambizione di raggiungere prima la Luna, poi Marte e poi, chissà, magari le profondità dello spazio oltre il pianeta rosso, è nata l’idea del “razzo più potente mai costruito”: lo Space Launch System (SLS).

Il primo lancio dell’SLS, il gioiellino della NASA, è previsto per il 2019. Ad oggi non abbiamo informazioni più precise, perché si sa, la NASA non può permettersi di speculare su date poco probabili (come ci ha abituati Elon Musk con le missioni SpaceX).

Torniamo alle origini

Nel 2005, il Presidente degli Stati Uniti d’America, George W. Bush, decise di avviare il Programma Constellation. Questo programma aveva come obiettivo sostituire quello Space Shuttle grazie all’utilizzo di una famiglia di lanciatori Ares e del velivolo spaziale Orion e prevedeva il ritorno dell’uomo sulla Luna in preparazione del primo sbarco con equipaggio su Marte.

Rappresentazione artistica dell’Ares I. Credits: www.wikipedia.org

Il 1 febbraio 2011, però, il Presidente Barack Obama, cancellò il Programma Constellation per gli elevati costi di sviluppo e i ritardi che avrebbe comportato. A seguito di questa decisione, i vettori Ares I e Ares V vennero trasformati in un unico veicolo di lancio utilizzabile sia per l’equipaggio che per il carico, secondo quanto dettato dal NASA Autorization Act del 2010. In questo modo si abbandonava l’uso di componenti derivati dagli EELV (come il motore RS-68) e dal Programma Apollo (come il J-2X), e si adottavano quasi esclusivamente componenti dello Space Shuttle.

Sviluppo dello Space Launch System

L’SLS venne ufficialmente annunciato il 14 settembre 2011 con l’obiettivo di portare l’uomo sulla superficie di Marte nella metà degli anni ’30. Due anni dopo, il 31 luglio 2013, superò il Preliminary Design Review (PDR).

La revisione comprendeva tutti gli aspetti del design del SLS, dal razzo al supporto da terra alla logistica. Grazie al PDR, l’SLS ottenne l’approvazione dall’amministrazione NASA per passare dalla fase di progettazione a quella di realizzazione.

Nel 2015, la NASA completò la revisione critica del design del nuovo vettore. Questo evento non accadeva dai tempi dello Space Shuttle, quasi 40 anni fa.

Configurazioni principali:

Principali configurazioni dell’SLS. Credits: www.nasa.gov

Per soddisfare le esigenze future della NASA nelle missioni nello spazio profondo, SLS è progettato per evolversi in configurazioni sempre più potenti.

Block 1: Il primo veicolo SLS, denominato Block 1, ha una capacità di sollevamento di 77 tonnellate (orbita LEO). Sarà alimentato da due razzi a propellente solido a cinque segmenti e da quattro motori RS-25 a propellente liquido, oltre a una versione modificata di uno stadio superiore già esistente.

Il Block 1 sarà alto circa 98 metri (più della Statua della Libertà) e peserà poco più di 2600 tonnellate. Produrrà 32 MN di spinta al decollo, equivalenti a più di 160.000 motori Corvette. La configurazione del Block 1 fornirà il 15% in più di spinta al lancio rispetto al razzo Saturn V e trasporterà più di tre volte la massa dello Space Shuttle.

Struttura Block-1. Credits: www.nasa.gov

Block 1B: La prossima evoluzione pianificata dell’SLS, Block 1B, utilizzerà un nuovo e più potente Exploration Upper Stage (EUS) per consentire missioni più ambiziose e offrire una capacità di sollevamento di 115 tonnellate (orbita LEO). Questa configurazione sarà alta 111 metri circa (più alto del Saturn V).

Block 2: Un’evoluzione successiva, il Block 2, sostituirebbe gli attuali booster laterali con una coppia di booster a propellenti avanzati, solido o liquido, per fornire una capacità di sollevamento di 143 tonnellate (orbita LEO). Si stima che il Block 2 fornirà circa 40 MN di spinta e peserà 2948 tonnellate circa.

In ogni configurazione, l’SLS continuerà a utilizzare lo stesso stadio centrale spinto da quattro motori RS-25. Un design evolvibile consente alla NASA di svolgere le missioni umane e scientifiche nel più breve tempo possibile, continuando allo stesso tempo a sviluppare configurazioni sempre più potenti.

I produttori scelti dalla NASA sono Aerojet Rocketdyne (RS-25D/E – RL10-B/C), Boeing (Core Stage, ICPS & EUS) e Orbital ATK (SRB a cinque segmenti).

Prime e future missioni

Lo Space Launch System e la navicella spaziale Orion non solo porteranno le persone nei viaggi più lontani fino a oggi, ma apriranno anche nuove frontiere per le missioni scientifiche e tecnologiche, alle destinazioni dello spazio profondo.

Exploration Mission-1 (EM-1): Usando la configurazione del Block 1, la prima missione SLS porterà il velivolo Orion senza equipaggio in un’orbita stabile al di là della Luna e la riporterà sulla Terra per dimostrare le prestazioni del sistema integrato del razzo SLS, della capsula Orion e delle squadre di supporto a terra prima di un volo con equipaggio.

La capsula Orion in fase di costruzione. Credits: www.nasa.org

Exploration Mission-2 (EM-2): La seconda missione SLS lancerà l’Orion con un equipaggio di al massimo quattro astronauti, in una seconda missione nelle vicinanze della Luna, più lontano nello spazio di quanto gli umani non abbiano mai osato.

Dopo queste due missioni verranno svolte altre utilizzando il veicolo Block 1B. Questo vettore potrà, in un unico lancio, trasportare la capsula Orion insieme a sistemi di esplorazione come un piccolo modulo di habitat dello spazio profondo, o missioni dedicate che trasportano sistemi di esplorazione più grandi.

Il viaggio su Marte. Credits: Boeing

La successiva configurazione evoluta, il Block 2, sarà il veicolo che porterà finalmente una missione umana su Marte. Anche nel primo volo SLS che invierà Orion nello spazio profondo, il razzo trasporterà payload secondari sull’adattatore dello stadio Orion, fornendo alle comunità scientifiche e tecnologiche un’opportunità di volo a basso costo oltre l’orbita terrestre.

Vantaggi dell’utilizzo di un sistema di lancio pesante

Rappresentazione artistica del decollo dell’SLS. Credits: www.nasa.org

Le dimensioni e la versatilità del razzo SLS consentono di trasportare strumenti più grandi, quindi i progettisti di carichi utili possono ridurre la complessità di progettazione degli esperimenti rendendo le missioni meno rischiose. La potenza del razzo e le prestazioni elevate, riducono il tempo di viaggio verso destinazioni lontane e, per estensione, costi e rischi.

Le future configurazioni di SLS includeranno il più ampio Exploration Upper Stage (EUS) che consentirà di sollevare 105 tonnellate e supportare missioni umane e robotiche più capaci nello spazio profondo. Inoltre, gli scienziati possono sfruttare il carico utile per trasportare telescopi ammiraglia, rover o altre attrezzature.