Shuttle per sempre? Non esattamente.

Lo shuttle è comunque un sistema in evoluzione. Ma, nel vuoto di investimenti attuale, la NASA rimane l'unico soggetto in grado di sviluppare vettori riutilizzabili.

di Dale M. Gray


Gli Stati Uniti hanno annunciato l'intenzione di continuare a potenziare ed usare lo Shuttle per i prossimi 20 anni. Ciò non significa che lo Shuttle continuerà a volare nei prossimi due decenni. La NASA ha imparato a non eliminare sistemi che funzionano, come Apollo, fino a quando non diventano disponibili nuovi sistemi. Lo Shuttle deve continuare a volare per garantire l'accesso della NASA allo spazio e alla Stazione spaziale internazionale.

Questa filosofia comporta però un costo fiscale notevole. Ogni volo dello Shuttle costa circa 400 milioni di US$. Il costo non è molto diminuito negli ultimi anni, ma  la massa che lo Shuttle può mettere in orbita è quasi raddoppiata da quando è stato introdotto, grazie all'evoluzione di sottosistemi come il potenziamento del motore principale (Main Engine upgrades) e tre generazioni di serbatoi esterni più leggeri.  Progressivamente sono stati incorporate nello Shuttle nuove configurazioni potenziate di software di volo e di hardware.

Lo Shuttle è una piattaforma tecnologica in evoluzione. Vari sottosistemi sono stati radicalmente riprogettati anche se l'apparenza esterna dello Shuttle è rimasta praticamente invariata. L'assenza di periodiche modifiche importanti alla progettazione generale pone però dei limiti fisici e finanziari all'evoluzione tecnologica dei sottosistemi. Si pensi all'evoluzione degli aeroplani dalla tela all'acciaio, dai biplani ai monoplani, dall'elica ai jet. La NASA si rende conto di avvicinarsi ai limiti di progettazione dei sottosistemi. Sono ancora possibili dei miglioramenti che diventano però più costosi e difficili da realizzare man mano che il sistema si avvicina ai limiti di progettazione.

Con l'X-33 la NASA ha cercato di creare una nuova generazione di sistemi di lancio. Questo programma rappresenta un nuovo approccio ai voli spaziali e mira a realizzare un'effettiva riutilizzabilità attraverso tre modifiche principali dell'infrastruttura:

Tecnici e progettatori hanno cercato di compiere un salto qualitativo sul piano tecnologico, così come a suo tempo lo Shuttle aveva rappresentato un'enorme innovazione rispetto alla tecnologia di Apollo. I tre approcci di tecnologia avanzata hanno però comportato possibilità di insuccesso e inoltre hanno diviso in tre le risorse del progetto. La protezione termica è stata realizzata nei tempi previsti, ma è risultato più difficile del previsto costruire e testare i motori aerospike. Questo ostacolo è stato infine superato, ma sono rimaste però poche risorse per trattare la delaminazione del serbatoio composito per l'idrogeno. È stato proposto un serbatoio alternativo a base di alluminio-litio e sono stati compiuti dei lavori al riguardo, ma le scadenze ormai erano superate e mancavano i finanziamenti e quindi si è rinunciato a questa parte del programma.

X-33 è stato un insuccesso? Non esattamente: il sistema di protezione termica metallica sarà utilizzato oppure costituirà la base di futuri sistemi di protezione termica per veicoli spaziali riutilizzabili. Mancano solo pochi test di approntamento al volo per i motori lineari tipo aerospike e sono aumentate le conoscenze sulle reazioni delle strutture composite a contatto con idrogeno liquido corrosivo.

Va ricordato che inizialmente lo Shuttle ha avuto un ritardo di sviluppo di quasi due anni, caratterizzati da difficoltà e compromessi tecnici. La NASA era però costretta a continuare perché, avendo scartato Apollo, non aveva altre alternative per inviare astronauti nello spazio. Pochi ricordano che una delle prime missioni dello Shuttle era per correggere l'orbita (rialzandola) dello Skylab lanciato da un Saturn-V. Al momento del lancio di Columbia, Skylab era ormai rientrato. Lo Shuttle è stato tecnologicamente un salto qualitativo grazie all'impegno nazionale a superare qualsiasi problema. Lockheed Martin, in confronto, aveva un bilancio e scadenze limitati. Quando le risorse sono finite, non c'erano più finanziamenti per risolvere il problema e nemmeno una volontà nazionale di cercare una soluzione.

La NASA è ora orientata ad una sostituzione dello Shuttle con l'iniziativa Space Launch e intende sviluppare le infrastrutture esistenti grazie ad un'evoluzione delle generazioni di sistemi e sottosistemi. Le modifiche saranno apportate una alla volta per ridurre i rischi e i costi. L'iniziativa Space Launch (SLI) mira anche ad evitare la concorrenza con imprese private, insistendo sulle missioni "uniche" della NASA. Con lo scoppio della "bolla di investimento" per investimenti tecnici speculativi, i finanziamenti di iniziative private sono scarsi. Episodi di questo tipo creano un vuoto di investimenti per circa un decennio. La NASA resta quindi il principale soggetto nello sviluppo di vettori riutilizzabili. Se riuscirà a realizzare una sostituzione dello Shuttle nei prossimi 10 anni, diventerà più facile per le iniziative private in seguito migliorare la metodologia.

Quale sarà la configurazione di sostituzione? Sospetto un matrimonio tra lo Shuttle e la tecnologia X-33. Le mattonelle termiche e le ali scompariranno, ma l'avionica dello Shuttle e altre infrastrutture resteranno. I motori subiranno un'evoluzione verso Shuttle Main Engines o Aerospike lineari, in funzione dell'approccio tecnico seguito.  I compositi avanzati non saranno sicuramente usati nel serbatoio ad idrogeno liquido. Senza questi materiali si salveranno delle vite e ciò sarà interamente dovuto al successo del programma X-33.

Dale M. Gray 

Frontier Historical Consultants

[DG - TDF 2/2001 - 28/04/2001]

[traduzione dall'inglese a cura di Adelia Bertetto]