Lanciatori

'A perdere' o riutilizzabile?

Ad ogni lancio dell'Ariane-5 dalla base di Kourou, i diverse pezzi (o stadi) del missile ricadono nell'oceano o si bruciano nell'atmosfera. I lanciatori come Ariane-5 sono quindi definiti 'a perdere', cioè monouso.

Il fatto di buttare via un missile ad ogni lancio può sembrare un costoso spreco. Tuttavia, la costruzione in serie dei missili permette di mantenere bassi i costi. I missili vengono costruiti su linee di assemblaggio, proprio come le automobili.

I missili 'a perdere' sono molto affidabili. Infatti, se uno di essi si guasta durante il lancio, è piuttosto semplice scoprire cosa è andato storto e risolvere il problema.

L'altro approccio consiste nel costruire un veicolo di lancio riutilizzabile più volte. Al momento, l'unico esistente viene utilizzato negli Stati Uniti. Si tratta dello Space Shuttle.
Quasi tutte le parti dell'orbiter Shuttle sono progettate per volare fino a 100 volte. Anche i razzi ausiliari a propellente solido dello Shuttle possono essere riutilizzati, se necessario. Solo il serbatoio esterno del carburante viene gettato via ogni volta.

La costruzione e il lancio dello Shuttle sono tuttavia molto costosi. Ciò è dovuto principalmente al fatto che è progettato per il trasporto di sette persone di equipaggio. Deve inoltre sopportare l'estremo calore del rientro nell'atmosfera e dell'atterraggio su una pista.

L'ESA esaminerà attentamente entrambi gli approcci, in modo da prendere una decisione entro il 2020 su come sostituire l'Ariane-5.

Aerei spaziali

Ci sono vari modi di lanciare e far volare un veicolo spaziale riutilizzabile. Lo Space Shuttle usa i propri motori, assieme a due potenti razzi ausiliari a propellente solido, per sollevarsi dal suolo. Questa modalità si definisce 'singolo stadio fino all'orbita'.

Uno dei problemi dello Space Shuttle è il peso aggiunto dal carburante e dai motori dei missili. Ma nonostante ciò, lo Shuttle deve comunque ritornare sulla Terra planando come un aliante. Non ha infatti i motori di un jet e non può rimanere in volo per un secondo tentativo di atterraggio se il primo andasse storto.

Un sistema per ridurre le dimensioni del veicolo spaziale sarebbe quello di farlo trasportare da un altro velivolo per parte del tragitto. Ad esempio, un grande aereo cargo potrebbe trasportare una navetta spaziale fino a un'altezza di 10 km. Una volta giunti nella parte superiore dell'atmosfera, la navetta spaziale verrebbe lasciata andare.

Per lanciare una navetta spaziale riutilizzabile si potrebbe anche impiegare un missile. Agli inizi degli anni '90, l'ESA ha studiato il lancio di una piccola navetta spaziale, Hermes, trasportata dal missile Ariane-5.

Un altro sistema ancora per risparmiare sul peso è quello di applicare una nuova generazione di motori che utilizzano l'aria della nostra atmosfera durante la prima parte della salita. Solo una volta raggiunto lo spazio esterno il veicolo potrebbe accendere i razzi alimentati con l'ossigeno a bordo. Ma questi motori saranno disponibili solo tra molti anni.

I lanciatori del futuro

Se l'Europa continuerà ad essere uno dei grandi protagonisti dello spazio, dovrà pensare al futuro. Lo sviluppo di un nuovo tipo di lanciatore europeo è già in corso e sarà ultimato per il 2020. La costruzione e il lancio dei missili di oggi sono molto costosi. Richiedono anche lunghi tempi di preparazione e, a differenza degli aerei, questi missili possono volare una sola volta. Sono cioè 'a perdere' o monouso.

L'ESA ha in progetto di sviluppare un nuovo lanciatore che sarà molto più economico, affidabile e facile da preparare. Ma per renderlo possibile, si dovranno utilizzare nuovi motori per i missili e altre tecnologie avanzate.
Una delle più importanti decisioni da prendere è se i nuovi lanciatori dell'Europa saranno 'a perdere' (come l'Ariane-5) o riutilizzabili (come lo Space Shuttle americano). Entrambe le opzioni saranno attentamente esaminate prima di prendere una decisione finale.

Il lavoro sul lanciatore del 21° secolo inizierà con gli studi delle diverse progettazioni. Quelle selezionate saranno collaudate a terra e con voli di prova. Entro il 2010-2012 verrà approvata la progettazione finale.

Come in passato, si prevede che gran parte di questa attività di ricerca e sviluppo darà risultati che miglioreranno anche la vita sulla Terra.

Come funziona un lanciatore?

Avete notato cosa succede se fate uscire l'aria da un palloncino? L'aria va in una direzione, mentre il palloncino va in quella opposta. I veicoli spaziali funzionano più o meno nello stesso modo. I gas di scarico che escono ad alta velocità dall'ugello del motore spingono il veicolo in avanti.

La maggior parte dei moderni lanciatori, come Ariane-5, sono molto complessi e pesano al lancio centinaia di tonnellate. Quasi tutto il peso è dovuto al carburante, che può essere idrogeno liquido e ossigeno liquido.
I veicoli spaziali hanno infatti bisogno di molto carburante per vincere la forza di gravità della Terra. Solo quando raggiungono una velocità di 28.000 km all'ora sono abbastanza veloci da poter entrare in orbita.

La maggior parte dei veicoli spaziali è composta da due o tre o pezzi, detti anche 'stadi'. Quando uno stadio ha utilizzato tutto il suo carburante, viene separato dal resto del missile per eliminare il peso morto. Quindi esso ricade sulla Terra (generalmente nell'oceano e lontano da aree popolate) oppure si brucia al contatto con l'atmosfera.

I grandi lanciatori spesso ottengono una spinta extra dai missili sganciati nel primo stadio. I lanciatori possono utilizzare carburante solido o liquido. E anch'essi vengono generalmente eliminati.

I missili europei

Ariane è la famiglia più importante di missili europei. Dal 1979, sono stati lanciati cinque tipi di missili Ariane dalla base di Kourou.

La versione base di Ariane-5, lanciata per la prima volta con successo nel 1997, pesa 750 tonnellate al momento del lancio. Può portare in orbita geostazionaria due satelliti dal peso totale di oltre sei tonnellate e si chiama Generic Ariane-5.

Per competere con i grandi lanciatori di altri paesi, sono stati poi sviluppati altri Ariane-5 più potenti. Ariane-5-ECA, ad esempio, potrà portare in orbita geostazionaria fino a 10 tonnellate e questa capacità potrebbe anche aumentare in futuro. Un'altra versione dell'Ariane-5, ES ATV, porterà il satellite ATV (Automated Transfer Vehicle) in orbita bassa attorno alla Terra.

Anche se i satelliti per le comunicazioni stanno diventando tutti più grandi, i lanciatori di piccole dimensioni sono ancora necessari per il lancio di altri tipi di satelliti. L'Europa sta costruendo Vega, un missile a basso costo con propellente solido, che porterà satelliti di peso compreso tra 300 e 2000 kg in diverse orbite, tra cui l'orbita polare e l'orbita bassa attorno alla Terra. Il primo lancio di Vega è previsto per la fine del 2007.

L'Europa si è inoltre accordata con la Russia per lanciare il missile Soyuz dalla sua base di Kourou nella Guyana francese, dopo il 2007. Soyuz è un lanciatore di medie dimensioni utilizzato con successo dalla Russia per molti anni.

I satelliti dell'ESA, come Cluster e Mars Express sono stati lanciati con Soyuz negli ultimi anni. Soyuz è stato utilizzato anche in missioni con uomini a bordo verso la stazione spaziale internazionale.

la famiglia degli Ariane