Il 2021 è stato forse l’anno più movimentato ed emozionante per lo spazio e il volo spaziale. Dai progressi del turismo, alle piccole startup che hanno raggiunto l’orbita, fino a toccare il Sole, sono stati raggiunti risultati incredibili. Il 2021 ha ospitato numeri elevati e nuovi record per la comunità del volo spaziale. Sono stati effettuati 146 tentativi di lancio orbitale, un record detenuto dal 1967. I primi giorni del volo spaziale non hanno rivelato un tasso di successo straordinariamente alto. Nel 2021, su 145 tentativi, 134 hanno avuto successo, con una percentuale di successo del 92%. I record continuano con il volo spaziale umano. Per la prima volta, l’umanità ha avuto 19 persone in meno sulla Terra, al di sotto della linea di Karman, in una sola volta. In quel momento, c’erano dieci esseri umani a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, tre taikonauti a bordo della Stazione Spaziale Tiangong e sei a bordo del razzo Blue Origins New Shepard nella missione NS-19, lanciata l’11 dicembre.
È importante ricordare le persone scomparse che hanno avuto un ruolo importante nel Programma Apollo: Glynn Lunney 27 novembre 1936 – 19 marzo 2021: Michael Collins 31 ottobre 1930 – 28 aprile 2021
Astronave/Super Heavy e SLS
Negli ultimi due anni, SpaceX ha fatto crescere rapidamente i suoi siti di produzione e lancio a Starbase, in Texas, appena fuori Brownsville, sulla punta meridionale degli Stati Uniti. In agosto, SpaceX ha impilato Starship in cima al suo booster, creando il razzo più alto mai costruito. Oltre a questa pietra miliare, la NASA ha completamente impilato e assemblato il suo razzo Space Launch System per la missione Artemis 1. Nessuno dei due razzi è riuscito a decollare nel 2021, ma sono sulla buona strada per fare i primi tentativi nel 2022. Entrambi i veicoli di lancio contribuiranno a riportare l’uomo sulla Luna.
Selezione HLS
Per il programma Artemis, la NASA ha chiesto a società private di sviluppare il sistema di atterraggio per queste missioni. Il contratto per il sistema di atterraggio umano (HLS) è stato vinto da SpaceX. In seguito a questa selezione, Starship è diventato l’unico sistema di atterraggio lunare a partecipare al programma Artemis. Il verdetto finale è arrivato dopo le proteste della squadra nazionale, guidata da Blue Origin, e i team Dynetics sono stati respinti.
Completamento del segmento russo della ISS
Il 2021 ha visto anche il completamento del segmento russo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Il completamento è avvenuto con l’aggancio dei moduli Nauka e Prichal. Tuttavia, poco dopo l’aggancio, il Nauka ha messo in pericolo la ISS accendendo i suoi propulsori, con il risultato che la ISS è andata fuori controllo per un totale di una rotazione e mezza. Queste aggiunte aggiungono ora un nuovo braccio robotico dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e maggiori capacità di attracco per i veicoli spaziali.
La scienza della NASA
Proprio alla fine dell’anno, la NASA ha lanciato un trio di navicelle scientifiche. Si tratta di LUCY, DART (Double Asteroid Redirect Test) e infine IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer). La navicella LUCY è stata lanciata su un Atlas V 401 per un viaggio di 12 anni verso otto diversi asteroidi, 7 dei quali si trovano all’interno dell’orbita di Giove. DART, lanciato su un Falcon 9, sperimenterà un metodo di difesa planetaria contro gli oggetti vicini alla Terra, schiantandosi intenzionalmente contro un asteroide e misurandone la variazione di velocità.
IXPE, anch’esso lanciato su un Falcon 9, è un trio di telescopi a raggi X su un unico satellite per misurare la polarizzazione dei raggi X cosmici. IXPE pesa solo 330 kg ed era stato originariamente progettato per essere lanciato da un piccolo vettore satellitare Pegasus. Tuttavia, alla fine si è deciso di lanciare su un Falcon 9, in quanto era l’opzione più economica. In questo modo IXPE è diventato il carico utile dedicato più leggero del Falcon9.
Pietre miliari del Falcon 9
In fondo alla lista ci sono gli incredibili traguardi raggiunti dal Falcon 9 nel corso dell’anno. Quest’anno SpaceX ha lanciato 31 missioni con un Falcon 9 utilizzando solo 10 booster. La media è di 3,1 voli per booster. SpaceX ha fatto atterrare 30 dei 31 voli, con il Booster 1060 che si è aggiudicato il primato del maggior numero di voli. Il Booster 1060 ha volato sei volte in 329 giorni; si tratta di un tempo medio di rotazione di 65 giorni, ovvero circa due mesi.
I sei voli del Booster 1060 nel 2021. (Credit: SpaceX)
Per quanto riguarda i lanci rapidi, SpaceX ha battuto due volte il proprio record di lanci consecutivi. In un primo momento, SpaceX ha lanciato e poi rilanciato dopo un giorno, 20 ore e sette minuti. Successivamente, ha lanciato due volte in 15 ore e 17 minuti. Il tempo di lancio di un singolo booster è stato dimezzato, passando da 51 giorni a 27 giorni.
SpaceX, che riutilizza anche le carenature, ha recuperato con successo l’86% delle sue metà e le ha riutilizzate su poco più del 50% dei suoi voli quest’anno. SpaceX ha inoltre riutilizzato le carenature per la quarta e la quinta volta nel 2021.
Forse uno dei traguardi più importanti raggiunti è il superamento dell’obiettivo interno di SpaceX di far volare un Falcon 9 per dieci volte con una ristrutturazione minima. La ristrutturazione minima comprende la pulizia dei motori, la sostituzione di alcuni componenti minori e la rimessa in volo del booster. Il booster 1051 ha superato questo obiettivo lanciando per l’undicesima volta, cosa che ha fatto quest’anno.
Stazione spaziale Tiangong
Un numero maggiore di esseri umani vive nello spazio con l’introduzione della stazione spaziale Tiangong. La nuova stazione spaziale cinese ha raggiunto l’orbita il 29 aprile 2021 ed è paragonabile per dimensioni alla stazione spaziale Mir della ROSCOSMOS degli anni ’80 e ’90. Finora, oltre 1.000 esperimenti sono stati approvati dalla CNSA. La TSS è anche una stazione modulare, il che significa che molti di questi esperimenti e altri moduli potranno essere aggiunti in futuro.
I taikonauti durante un evento mediatico sulla Stazione Spaziale Tiangong. (Credit: CNSA)
Affinché un oggetto, come un veicolo spaziale, rimanga in orbita, deve occasionalmente utilizzare dei propulsori per aumentare la sua orbita in modo da non soccombere al decadimento orbitale. Il TSS utilizza sia propulsori chimici che propulsori ionici per rimanere in orbita. È la prima volta nella storia che un essere umano viene spinto nello spazio da propulsori ionici. L’uso di propulsori ionici non è tipicamente utilizzato per la propulsione umana a causa della loro spinta estremamente bassa, ma efficiente, che non è pratica per inserire astronauti in orbita. Una volta che un oggetto è in orbita, tuttavia, i propulsori ionici sono un metodo molto efficiente per rimanere e manovrare in orbita. Quest’anno, la TSS ha ospitato due missioni con equipaggio e due missioni di rifornimento merci e si sono svolte diverse attività extraveicolari (EVA) per la messa in funzione della stazione.
Virgin Orbit e Astra raggiungono l’orbita
Due fornitori di lanci per piccoli satelliti sono riusciti a raggiungere il difficilissimo obiettivo dell’orbita. Ognuno di essi ha utilizzato un metodo diverso per raggiungere l’obiettivo. Virigin Orbit, che ha raggiunto l’orbita il 17 gennaio 2021, utilizza un sistema di lancio aereo. Il razzo LauncherOne viene posizionato sotto l’ala di un Boeing 747-400 e lanciato dopo aver raggiunto un’altitudine di 10.600 m (35.000 ft). Ciò consente a Virgin Orbit di effettuare lanci con qualsiasi inclinazione da quasi tutto il mondo. Hanno raggiunto l’orbita al secondo tentativo di lancio.
Virgin Orbit e Astra raggiungono l’orbita
Due fornitori di lanci per piccoli satelliti sono riusciti a raggiungere il difficilissimo obiettivo dell’orbita. Ciascun fornitore di lanci ha utilizzato un metodo diverso per farlo. Virigin Orbit, che ha raggiunto l’orbita il 17 gennaio 2021, utilizza un sistema di lancio aereo. Il razzo LauncherOne viene posizionato sotto l’ala di un Boeing 747-400 e lanciato dopo aver raggiunto un’altitudine di 10.600 m (35.000 ft). Ciò consente a Virgin Orbit di effettuare lanci con qualsiasi inclinazione da quasi tutto il mondo. Hanno raggiunto l’orbita al secondo tentativo di lancio.
Il LauncherOne poco dopo essere stato rilasciato dalla Cosmic Girl. (Credit: Virgin Orbit)
In questo volo, denominato Launch Demo 2, Virgin Orbit ha trasportato 10 Cubesat della NASA, per un totale di 300 kg, in un’orbita sincrona con il Sole. Solo sei mesi dopo, ha lanciato la missione “Tubular Bells, Part 2”, che ha trasportato 4 payload militari Cubesat, dimostrando di avere fiducia nel razzo LauncherOne.
Astra ha adottato un approccio più convenzionale, lanciando da una rampa di lancio statica in Alaska. Astra ha infine raggiunto l’orbita al quarto tentativo di lancio orbitale, il 20 novembre 2021. Altri lanci sono previsti nei prossimi mesi.
Il razzo 3.3 di Astra durante il decollo. (Credit: Astra)
SN15
Forse, nonostante non abbia avuto un grande impatto scientifico negli anni a venire, l’unico volo di SN15 è stato un grande balzo nella giusta direzione per lo sviluppo della Starship di SpaceX. È stato anche il risultato di un nuovo stile di rallentamento e atterraggio di un razzo. Starship è uno stadio superiore alto 50 metri e largo 9 metri, che in precedenza aveva condotto test di volo fino a circa 10 chilometri di altitudine. Dopo aver raggiunto questa altitudine, la Starship sarebbe tornata sulla superficie terrestre e avrebbe effettuato la manovra di belly flop.Dopo gli atterraggi infruttuosi di SN8, SN9, SN10 e SN11, SpaceX ha fatto volare, atterrare e recuperare SN15 il 5 maggio 2021. Tuttavia, il volo non è stato perfetto. SN15 ha perso un motore durante l’ascesa e ha utilizzato un profilo di atterraggio alternativo di riserva, ma è comunque riuscito ad atterrare in sicurezza. La capacità unica di produrre rapidamente e di modificare rapidamente il progetto è stata fondamentale per consentire a SpaceX di testare regolarmente i prototipi della Starship. La perdita di ogni prototipo non faceva altro che fornire ulteriori dati che sarebbero stati esaminati e applicati al prototipo successivo. Il prossimo passo è la messa in orbita. SpaceX sta lavorando per mandare in orbita lo stack Starship/SuperHeavy e battere altri record. Questo gigantesco razzo sarà più potente del razzo lunare sovietico N1 e avrà una capacità di carico utile superiore a quella del Saturn V.
Un gruppo di motori Raptor sul Booster 4 di SpaceX accanto al supporto di lancio orbitale. (Credit: Austin DeSisto)
Turismo spaziale
L’anno 2021 ha dato il via all’industria del turismo spaziale e l’ha portata più avanti che mai. Persone comuni, la maggior parte delle quali non ha mai avuto un addestramento al volo spaziale, sono state portate su traiettorie suborbitali e su molte orbite terrestri. Questi voli iniziali consentiranno in futuro viaggi più frequenti e meno costosi per le persone comuni.
La prima compagnia a effettuare il primo volo turistico suborbitale è stata Virgin Galactic. L’11 luglio 2021, uno spazioplano SpaceShipTwo completamente carico ha sorvolato i cieli del Nuovo Messico con a bordo l’amministratore delegato Richard Branson e altri membri dello staff di Virgin Galactic. Tecnicamente, non hanno ospitato nessun turista spaziale, ma questi voli permetteranno ai clienti paganti di provare l’esperienza di viaggiare sopra l’atmosfera.
Solo nove giorni dopo il volo di Virgin Galactic, è decollata la missione NS-16 di Blue Origin. Jeff Bezos, suo fratello Mark, la leggenda dell’aviazione Wally Funk e un cliente pagante hanno osato volare sul primo volo umano del New Shepard. Nel resto dell’anno, Blue Origin ha effettuato con successo altri due voli con esseri umani, mentre la missione NS-19 ha concluso l’anno con sei esseri umani, la capacità massima della capsula dell’equipaggio.
In termini di prezzi, le cifre possono variare da grandi a piccole, a seconda di chi le chiede. Trattandosi di un’industria nuova e in rapido sviluppo, i prezzi si adeguano a molti altri fattori. Una cifra sicura è al di sotto del milione di dollari per un viaggio verso il punto più alto che si può raggiungere prima di entrare in orbita.
L’equipaggio dell’NS-19 in microgravità durante il volo dell’11 dicembre 2021. (Credit: Blue Origin)
Oltre a questi voli suborbitali, il 2021 ha dato vita anche a voli di turismo orbitale. La Stazione spaziale internazionale ha ospitato due voli dalla Russia con partecipanti al volo spaziale. Il primo è stato l’MS-19, con il quale l’attrice Yulia Persild e il regista Klim Shipenko hanno volato su una capsula Soyuz e hanno trascorso circa 12 giorni di riprese a bordo della ISS, prima di tornare a Terra con la Soyuz MS-18. Il film è un progetto congiunto tra Roscosmos, il canale russo Channel One e lo studio “Yellow, Black and White”.
A dicembre i voli sono proseguiti con la missione MS-20. Due privati cittadini, Yusaku Maezawa e Yozo Hirano, hanno visitato la Stazione Spaziale Internazionale per 12 giorni. A bordo, i due hanno filmato e documentato le loro esperienze da una prospettiva non astronauta/non-cosmonauta. I video sono disponibili sul canale YouTube di Yusaku Maezawa.
Yusaku Maezawa è un imprenditore giapponese che ha anche acquistato il primo volo commerciale su un’astronave intorno alla Luna per il suo progetto dearMoon.
Yusaku Maezawa sulla ISS mentre cerca di saltare le corde. (Credit: Yusaku Maezawa)
Sonda solare Parker
Un altro importante traguardo scientifico raggiunto dall’umanità lo scorso anno è stato il contatto con il Sole da parte della Sonda Solare Parker. Dal suo lancio nel 2018, la sonda ha effettuato cinque sorvoli di Venere. A ogni passaggio, riceve un’assistenza gravitazionale che ne abbassa ulteriormente l’orbita rispetto al Sole.
All’ottava orbita, è entrata e sopravvissuta per la prima volta nella corona del Sole (lo strato più esterno dell’atmosfera solare). Tecnicamente, la sonda ha attraversato la superficie critica di Alfven, un punto in cui la gravità e i campi magnetici del Sole sono troppo deboli per trattenere il materiale solare. Fino a quando non l’hanno effettivamente attraversata, gli scienziati non hanno potuto determinare con precisione dove si trovasse questo punto. Non si tratta nemmeno di un cerchio liscio, ma di un anello a zig zag.
La sonda Parker Solar Probe durante i test. (Credito: NASA)
Nel 2019, i team hanno osservato per la prima volta questi “switchback”, riuscendo a fotografarli per la prima volta. Un altro importante risultato scientifico che l’umanità ha raggiunto quest’anno è stato il contatto con il Sole da parte della sonda Parker Solar Probe. L’anno scorso ha raggiunto l’altitudine più bassa di sempre, a soli 6,1 milioni di km (~3,8 milioni di miglia) dal Sole il 12 novembre 2021. La sonda Parker Solar Probe dovrebbe durare fino al 2025 e sono previste altre 16 orbite.
Lancio del telescopio spaziale James Webb
E’ opportuno celebrare il lancio del più grande e avanzato telescopio che l’uomo abbia mai costruito. Il lancio, condotto da Arianespace, è stato impeccabile. Il razzo Ariane 5 è decollato dalla Guyana francese, in Francia, la mattina del 25 dicembre 2021 con milioni di spettatori in tutto il mondo.
JWST è stato lanciato in modo così preciso da riuscire a risparmiare propellente, che potrà essere utilizzato per il mantenimento della stazione e la navigazione invece che per il viaggio verso la destinazione. Ora si prevede che JWST durerà molto più a lungo della durata iniziale di dieci anni.
Il James Webb Space Telescope avrà l’opportunità di rimodellare il modo in cui gli esseri umani comprendono la creazione dell’universo e di fare più scoperte. Le prime immagini sono attese a luglio.
Ispiration 4
Inspiration 4 è stato l’apice del turismo spaziale nel 2021. Non solo ha mostrato un nuovo spirito di volo spaziale, ma l’equipaggio di Inspiration 4 ha anche raccolto oltre 240 milioni di dollari per l’ospedale pediatrico St. Jude. Milioni di persone da tutto il mondo hanno donato per sostenere questa missione e il suo obiettivo. La missione Inspiration 4 è stata sognata solo alla fine del 2020 da Jared Issacman, un uomo d’affari e pilota americano. Il 1° febbraio 2021, SpaceX ha annunciato che Jared Issacman avrebbe offerto tre posti a membri del pubblico sulla capsula Crew Dragon. È importante notare che un posto su una capsula Dragon costa alla NASA 55 milioni di dollari. Ciò significa probabilmente che ogni posto è stato tecnicamente regalato per circa 50 milioni di dollari.
Issacman ha scelto l’assistente di ricerca del St. Jude Hayley Arceneaux, l’ingegnere dei dati Chris Sembroski e la professoressa di geologia e comunicatrice scientifica Sian Proctor per unirsi a lui in questa missione di tre giorni nell’orbita terrestre bassa. Questa è stata la prima missione orbitale privata, interamente civile e non professionale, ed è stata la più alta che gli esseri umani abbiano raggiunto dopo la terza, ma non ultima, missione di manutenzione di Hubble, STS-109, raggiungendo un’altitudine di circa 585 km.
L’ultima missione di manutenzione di Hubble nel 2009 ha avuto un picco di altitudine di soli 578 km, a causa della resistenza atmosferica che ha lentamente abbassato l’altitudine di Hubble, quindi Inspiration 4 ha battuto l’altitudine di volo di STS-125 di pochi chilometri. Un’altra novità: Inspiration 4 è stata la prima missione con equipaggio in volo libero dai tempi del programma Space Shuttle. Ciò significa che la navicella non si è agganciata a un altro veicolo spaziale o a una stazione spaziale. Infatti, la porta di attracco è stata sostituita da una cupola di vetro, nota come cupola, che ha offerto una vista senza precedenti della Terra.
Missioni su Marte
La missione Hope Al-Amal degli Emirati Arabi Uniti è arrivata su Marte il 9 febbraio 2021 con un lancio di inserimento orbitale durato circa 27 minuti. Hope si trova ora nella sua orbita marziana altamente ellittica. Il veicolo spaziale sta osservando da vicino l’atmosfera di Marte, soprattutto durante le diverse stagioni. Questa è stata la prima missione interplanetaria degli Emirati Arabi Uniti e finora è stata eseguita in modo impeccabile.
La Cina ha lanciato tre veicoli che svolgono tutti funzioni diverse. Un orbiter, un lander e un rover sono stati inviati sul pianeta rosso. La missione è stata denominata Tianwen e tutti e tre i veicoli spaziali sono sopravvissuti ai tre mesi di vita iniziali dopo l’arrivo sul pianeta rosso. Inoltre, sono sopravvissute a un periodo di offline di 50 giorni causato da un blackout delle comunicazioni dovuto al fatto che il Sole si trovava tra la Terra e Marte, e ora sono tornate a raccogliere dati.
Un altro piccolo satellite è stato inviato insieme a Tianwen per essere espulso e riprendere le immagini dell’orbiter principale durante il suo viaggio. La Cina è diventata il secondo Paese, dopo gli Stati Uniti, a gestire un rover sulla superficie marziana. Questo è stato il primo tentativo della Cina dopo una missione congiunta con la Russia, fallita nel 2011.
Infine, c’è la missione Mars 2020 della NASA con il rover Perseverance e l’elicottero Ingenuity. Questa missione ha offerto la più alta qualità video e audio della fase di ingresso, discesa e atterraggio. Ingegneri, scienziati e pubblico hanno beneficiato di questi dati, che hanno aiutato gli esseri umani a comprendere meglio Marte e le prestazioni del veicolo durante le diverse fasi della missione.
Tra i risultati più importanti raggiunti finora c’è il primo bollettino meteorologico su Marte, condotto dal Mars Environmental Dynamics Analyzer. Inoltre, l’esperimento MOXIE ha generato 5,37 g di ossigeno. Perseverance fa anche parte della missione di restituzione dei campioni, che sarà condotta dall’ESA nel corso del decennio.
Il rover tecnicamente avanzato non è l’unico aspetto della missione Mars 2020. Un piccolo elicottero chiamato Ingenuity ha raggiunto il pianeta rosso. Due mesi dopo l’atterraggio, il rover ha dispiegato l’elicottero e lo ha visto prendere il volo per la prima volta. Si è trattato del primo volo a motore su un altro pianeta. Superando l’obiettivo iniziale di cinque voli, Ingenuity ha volato 18 volte per un totale di 32 minuti e 51 secondi nel 2021. Ha già percorso 3,82 km rispetto ai 2,83 km percorsi da Perseverance, nonostante la missione di Ingenuity sia iniziata più tardi.
Conclusioni
Nel complesso, il 2021 ha visto molte novità nel campo dei voli spaziali e della scienza spaziale. L’umanità ha ottenuto altre tre missioni su Marte, ha lanciato molti civili nello spazio, ha lanciato razzi di nuova concezione e ha toccato luoghi del sistema solare precedentemente ritenuti impossibili. I giornalisti e i comunicatori spaziali di SPAZIO MAGAZINE hanno contribuito condividendo le loro conoscenze con il grande pubblico.
A cura della Redazione SPAZIO MAGAZINE
Il 22 aprile a Lugano (Svizzera), ricordando il volo di Yuri Gagarin, primo essere umano nello spazio il 12 aprile 1961, la Yuri's Night si festeggerà il passato, il presente e il futuro dell'umanità nello spazio.
Sener Aeroespacial, Aerdron per sviluppare un drone volante per Marte
