Artemis 1 è in viaggio verso la Luna

Alle 7:47 (l’1:47 in Florida), la missione Artemis 1 della NASA è partita verso la Luna, dopo quasi tre mesi di rinvii dalla data del lancio, in origine fissata per lo scorso 29 agosto. Il test è essenziale per sperimentare l’enorme razzo Space Launch System (SLS), il più potente mai costruito alto quanto un palazzo di 30 piani, e la capsula da trasporto Orion, sulla quale un giorno ci saranno gli equipaggi per andare sulla Luna. È la missione spaziale più importante degli ultimi anni per gli Stati Uniti, che insieme ad altre agenzie spaziali come l’ESA stanno lavorando al nuovo programma Artemis per creare una base orbitale lunare e sperimentare tecnologie che forse un giorno ci consentiranno di raggiungere Marte.

Il lancio era inizialmente previsto per le 7:04 (l’1:04 del mattino in Florida), ma intorno alle 6 del mattino i tecnici erano dovuti intervenire per risolvere un malfunzionamento in uno dei sistemi di terra legati ai controlli di sicurezza del razzo, accumulando circa 40 minuti di ritardo. Alle 7:47 la missione è infine partita e nei prossimi giorni raggiungerà la Luna per poi tornare sulla Terra.

Il 29 agosto scorso la NASA aveva dovuto rinunciare al lancio di Artemis 1 a causa di un problema nel sistema di rifornimento del primo stadio del razzo, che si era poi ripresentato il 3 settembre, quando era stata tentata una nuova partenza. In seguito si era reso necessario il trasferimento di SLS dalla rampa di lancio al Vehicle Assembly Building (VAB), il grande edificio dove viene assemblato e configurato il razzo.

Dopo alcune attività di manutenzione, SLS era stato portato nuovamente sulla rampa di lancio lo scorso 4 novembre e nei giorni successivi aveva dovuto affrontare i forti venti di Nicole, la tempesta tropicale che aveva interessato la Florida e parte degli Stati Uniti sud-orientali. Riportare il razzo nel VAB per risparmiargli le intense raffiche della tempesta avrebbe comportato un ulteriore slittamento del lancio, e per questo i tecnici della NASA avevano preferito non cambiare i piani, pur consapevoli di dover affrontare qualche rischio in più legato a Nicole.

Passata la tempesta, la NASA aveva rinviato di un paio di giorni dal 14 al 16 novembre e aveva poi condotto verifiche intorno al razzo per assicurarsi che i suoi sistemi non avessero subìto danni. Al termine dei controlli a inizio settimana, i responsabili dell’agenzia spaziale avevano dato il loro via libera per proseguire con le procedure necessarie per la preparazione al lancio. Le verifiche avevano portato a identificare qualche lieve danno, ma non tale da compromettere le funzionalità del razzo e in generale la sicurezza del lancio.

SLS e Orion
SLS ricorda alcune parti del sistema di lancio degli Shuttle, le astronavi che partivano in verticale e tornavano atterrando come un aeroplano. In effetti, il nuovo sistema è una derivazione di varie tecnologie già sviluppate per gli Shuttle: il suo corpo centrale, cioè il primo stadio (Core Stage), assomiglia al grande serbatoio arancione cui erano collegati gli Shuttle al momento della partenza e dal quale attingevano il propellente per alimentare i loro motori.

SLS usa gli stessi motori degli Shuttle, collegati direttamente alla base del Core Stage, ma non sono gli unici. Nelle prime fasi di lancio, ai due lati del primo stadio ci sono due razzi più piccoli (Solid Rocket Booster, SRB), essenziali per imprimere la spinta iniziale all’intero SLS alto quasi 100 metri, in modo da farlo staccare dalla base di lancio.

Gli SRB sono alti quanto un palazzo di 17 piani e contengono un propellente composto da perclorato d’ammonio e polibutadiene acrilonitrile, che producono una rapidissima reazione. Ogni booster brucia circa sei tonnellate di propellente ogni secondo, fornendo una spinta pari a quella prodotta da 14 grandi aerei di linea (come i Boeing 747). Il Core Stage impiega invece idrogeno liquido e ossigeno liquido per alimentare i propri quattro motori.

Sulla sommità del Core Stage è montato uno stadio superiore, dotato di un solo motore, sopra al quale c’è il veicolo spaziale vero e proprio che si chiama Orion, costituto da due moduli: quello di servizio, il modulo dell’equipaggio, dove un giorno ci saranno le astronaute e gli astronauti di Artemis, e ancora in cima a tutto il sistema di abbandono di lancio. Portare tonnellate di materiale in orbita richiede un grande dispendio di energia, di conseguenza la strategia migliore è rendere via via più leggero il proprio veicolo spaziale man mano che prende quota, in modo da poterne spingere più facilmente la massa.

Il lancio
Alle 7:47 SLS ha acceso i propri motori e si è staccato dal suolo, accelerando rapidamente nonostante la propria massa complessiva di 2.600 tonnellate. In un paio di minuti ha raggiunto un’altitudine di 48mila metri, la quota a cui i due SRB si sono staccati, avendo finito il proprio compito ed essendo diventati una zavorra inutile. Sono precipitati nell’oceano Atlantico, dove non saranno recuperati.

We are going.

For the first time, the @NASA_SLS rocket and @NASA_Orion fly together. #Artemis I begins a new chapter in human lunar exploration. pic.twitter.com/vmC64Qgft9

— NASA (@NASA) November 16, 2022

Il resto del razzo ha proseguito la propria ascesa, spinto dai quattro motori alla base del Core Stage per altri sei minuti. A quel punto anche lo stadio più grande ha esaurito il proprio propellente e a 170 chilometri di distanza dalla Terra si è staccato, finendo qualche minuto dopo nell’oceano Pacifico.

Di SLS nello Spazio è rimasto lo stadio superiore collegato a Orion. Trascorso un breve periodo in orbita intorno alla Terra, alle 9:13 ha attivato i propri motori per 18 minuti in modo da inserire il veicolo nella giusta rotta verso la Luna, che dista in media 380mila chilometri da noi.

Passate due ore dal lancio, Orion si è separato dalla parte rimanente di SLS per proseguire il proprio viaggio verso il nostro satellite naturale. Oltre alla separazione, lo stadio superiore di SLS provvederà a sganciare dieci piccoli satelliti (CubeSat) utilizzati per compiere vari esperimenti. Tra questi ci sarà anche ArgoMoon, un satellite realizzato dall’azienda spaziale italiana Argotec per conto dell’Agenzia spaziale italiana (ASI), che si occuperà di osservare le condizioni dello stadio superiore.

Verso la Luna
Il viaggio di Orion verso la Luna durerà una decina di giorni e sarà seguito dai tecnici per raccogliere dati importanti sul comportamento del veicolo, che si riveleranno molto utili nell’organizzazione delle future missioni con equipaggi. Orion compirà poi un passaggio ravvicinato a circa 100 chilometri dalla superficie lunare, sfruttando in seguito la spinta gravitazionale per inserirsi in un’orbita “retrograda”. In pratica il veicolo spaziale inizierà a girare in senso contrario alla rotazione della Luna. Orion raggiungerà una distanza di 64mila chilometri oltre la Luna, segnando un nuovo record rispetto al precedente di 16mila chilometri circa, che era stato raggiunto con Apollo 13, la missione che per un problema tecnico non poté compiere un allunaggio.

Ritorno
Trascorsi alcuni giorni nell’orbita lunare, Orion accenderà i motori per uscirne e riprendere il viaggio verso la Terra. In prossimità del nostro pianeta si libererà del modulo di servizio, orienterà il proprio scudo termico verso il pianeta e inizierà l’ingresso nell’atmosfera, proteggendosi in questo modo dalle alte temperature che si svilupperanno in quella fase. Infine, aprirà i propri paracadute e terminerà il viaggio nell’oceano Pacifico, dove le squadre di soccorso si occuperanno del recupero.

In tutto la missione dovrebbe durare 25 giorni, ma i tempi potranno variare. Dopo i vari rinvii, la NASA confida possa essere la volta buona per sancire il primo importante successo del programma Artemis, che ha avuto una lunga e complicata gestazione soprattutto a causa dei grandi ritardi accumulati nello sviluppo di SLS. Il razzo avrebbe dovuto compiere il proprio primo volo inaugurale nel 2016, ma le cose sono andate diversamente, con decine di miliardi di dollari di spese in più rispetto al previsto.

Prossime missioni
Se Artemis 1 sarà effettivamente un successo, nei prossimi anni la missione Artemis 2 ripeterà sostanzialmente le stesse attività, ma con un equipaggio di quattro persone a bordo di Orion. Non prima del 2025 è previsto l’allunaggio vero e proprio (saranno probabili nuovi ritardi), con la prima astronauta e il primo astronauta non bianco che cammineranno sul suolo lunare.

In orbita intorno alla Luna dovrà essere inoltre costruito il Lunar Gateway, una base orbitale molto più piccola della Stazione Spaziale Internazionale in orbita intorno alla Terra. Sarà utilizzato per ospitare gli equipaggi, altre strumentazioni e per fare attraccare Orion e altri veicoli spaziali, compresi quelli che porteranno fisicamente gli astronauti sulla Luna, obiettivo certo non secondario e sul quale ci sono ancora molte incertezze.

A oggi il programma Artemis non ha un sistema per allunare. Nelle missioni Apollo il modulo di discesa (LEM) veniva trasportato dalla Terra alla Luna insieme al resto della strumentazione; Orion, invece, viaggia senza veicoli per effettuare un allunaggio. La NASA ha affidato all’azienda spaziale privata di Elon Musk, SpaceX, il compito di provvedere a questo passaggio, con un contratto da quasi 3 miliardi di dollari per rendere compatibile la sua astronave Starship con le attività lunari.

Starship è da tempo in fase di sviluppo nel grande cantiere-base di lancio in Texas dove SpaceX ha concentrato buona parte delle proprie attività, ma non ha mai raggiunto l’orbita terrestre. Musk ha più volte fornito previsioni ottimistiche sul primo volo orbitale, ma a oggi il sistema è in fase di test e ha accumulato qualche ritardo. In futuro, però, Starship potrebbe diventare un sistema molto più pratico ed economico per raggiungere la Luna, rispetto a SLS.

L’astronave di SpaceX è infatti progettata per fare tutto da sola: partire dalla Terra, viaggiare fino alla Luna, compiere l’allunaggio e tornare indietro. È inoltre riutilizzabile, quindi potrebbe rendere estremamente più economici i viaggi verso la Luna, ma deve ancora dimostrare di poter funzionare. Per le prime missioni di Artemis ne sarà utilizzata una versione semplificata, per gestire unicamente i trasferimenti degli equipaggi dal futuro Gateway nell’orbita lunare alla Luna.

L’ultima missione lunare con equipaggi risale al dicembre del 1972, quando ci fu l’allunaggio dell’Apollo 17 con gli astronauti statunitensi Eugene Cernan e Harrison Schmitt. A cinquant’anni di distanza, non è chiaro per quanto tempo ancora Cernan, che è morto nel 2017, continuerà a essere l’ultimo uomo che camminò sulla Luna.