Negli ultimi anni non sono mancati entusiasmanti sviluppi nell’industria spaziale commerciale. Questi includono la capacità di recuperare e riutilizzare i razzi (in parte o per intero), nuove configurazioni che riducono la spendibilità e nuovi motori. Ma oltre a rendere i lanci di razzi più convenienti, sono state avanzate diverse idee all’avanguardia per rendere lo spazio più accessibile. Questi includono il concetto di SpinLaunch per un sistema di lancio cinetico elettrico (noto anche come catapulta spaziale) in grado di spingere nello spazio carichi utili fino a 200 kg.
Il 27 settembre 2022, SpinLaunch ha annunciato i risultati del suo decimo test di volo di successo del suo acceleratore di massa suborbitale (SMA) allo Spaceport America, New Mexico. Questa volta, SpinLaunch ha inviato nello spazio quattro carichi utili di partner con il suo Suborbital Accelerator Flight Test Vehicle, che ha fornito dati preziosi sull’ambiente di lancio e sul processo di integrazione del carico utile. Quest’ultimo test ha avvicinato l’azienda e il suo sistema di lancio alla fornitura di servizi di lancio a basso costo e sostenibili per satelliti e altri piccoli carichi utili.
Con sede a Long Beach, in California, SpinLaunch è stata fondata nel 2014 da Jonathan Yaney, un appassionato di ingegneria aerospaziale e autodefinito “imprenditore seriale” con una lunga storia di co-fondazione di startup. Prima di fondare SpinLaunch, Yaney ha trascorso 15 anni fondando società coinvolte nella consulenza, IT, edilizia e aerospaziale. Entro il 2014, ha iniziato a lavorare su una nuova tecnologia di lancio che avrebbe consentito un mezzo a basso costo e sostenibile per inviare costellazioni di satelliti in Low Earth Orbit (LEO).
Un altro lancio con successo
L’acceleratore di massa suborbitale (SMA) da 12 metri (39,37 piedi) dell’azienda, situato presso lo Spaceport America nel New Mexico, funziona secondo un principio piuttosto semplice. L’acceleratore fa girare carichi utili fino a 10.000 g e poi li rilascia dal suo tubo di lancio verso lo spazio. Una volta che il veicolo di lancio raggiunge l’orbita, il suo involucro esterno protettivo (simile a una carenatura di un razzo) si stacca, rilasciando il secondo stadio. Questo veicolo accende quindi il suo unico motore e trasporta i carichi utili nell’orbita desiderata, dove vengono rilasciati.
Questo metodo elimina la necessità di ustioni da propellente per raggiungere la velocità di fuga, rendendolo molto più rispettoso dell’ambiente poiché non lascia emissioni di carbonio in eccesso nella nostra atmosfera. Quest’ultimo volo è il decimo test condotto dalla compagnia negli undici mesi da quando la SMA è diventata operativa alla fine del 2021. Mentre i voli precedenti, avvenuti nell’ottobre 2021 e nel maggio 2022, consistevano in prove di lancio che hanno visto i veicoli di prova lanciati a livelli superiori e ad altitudini maggiori.
Il Flight Test 10 è stato il primo volo a includere merci ed è stato assistito da oltre 150 partner, funzionari governativi e sostenitori dell’industria spaziale commerciale. Il test ha visto il Flight Test Vehicle (FTV) dispiegare con successo tutti e sei i suoi carichi utili (che sono stati anche recuperati) e ha fornito dati di volo critici. Inoltre, ha dimostrato che i componenti standard dei satelliti utilizzati dai partner commerciali sono intrinsecamente compatibili con il sistema di lancio SMA.
Come parte del processo di qualificazione pre-volo, SpinLaunch ha accelerato i carichi utili fino a 10.000 g utilizzando il suo acceleratore di laboratorio da 12 metri presso la sede di Long Beach. Dopo aver superato il test di qualificazione, i carichi utili sono stati ispezionati e integrati nell’FTV in preparazione del test di volo 10 presso la SMA presso lo Spaceport America.
Partner di lancio
I sei carichi utili trasportati dall’FTV includevano due carichi utili della strumentazione che raccoglievano dati sul volo, più quattro carichi utili dei partner forniti dalla NASA, Airbus US Space & Defense, Cornell Engineering e Outpost. Ciascuno era responsabile del test dei sistemi vitali per SMA e FTV e misurava la capacità del sistema di lanciare in sicurezza satelliti e altri carichi utili a quote suborbitali e oltre. La NASA ha contribuito con un’unità di acquisizione dati (DAQ) per il suo carico utile progettato per valutare il metodo di lancio cinetico per future opportunità di lancio commerciale.
Questo carico utile è stato incluso come parte di un accordo NASA Space Act firmato da SpinLaunch per sviluppare, integrare e far volare una suite di sensori nello spazio. Il DAQ ha raccolto i dati dell’ambiente di lancio utilizzando due accelerometri, un giroscopio, un magnetometro e sensori di pressione, temperatura e umidità. Airbus US Space & Defense ha fornito il suo sensore solare satellitare, un dispositivo tipicamente utilizzato dai veicoli spaziali per il controllo dell’assetto e il posizionamento. In qualità di leader globale nei sistemi satellitari, il carico utile di Airbus aveva lo scopo di vedere se i carichi estremi generati dal lancio avrebbero avuto un impatto sul segnale del sensore.
Per verificarlo, un team di ingegneri ha monitorato il segnale di uscita del sensore durante il test della centrifuga ad alto g, il test pre-volo e il test di volo 10. Hanno quindi confrontato il segnale di uscita durante tutte e tre le fasi con i dati pre-volo e sono stati soddisfatti del risultato. Secondo i loro risultati, il segnale di uscita del sensore non è stato influenzato durante le fasi di pre-volo, volo o recupero. Questo successo è stato un passo importante nella certificazione di sottosistemi (come sensori o laboratori di bordo) che sono più delicati di altri componenti di volo per l’uso sul sistema di lancio orbitale di SpinLaunch.
Il prossimo carico utile è stato fornito dallo Space Systems Design Studio (SSDS), che fa parte della Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering presso la Cornell University. L’SSDS è responsabile della progettazione di satelliti di prossima generazione sostanzialmente più piccoli di CubeSats (chiamati ChipSats) che forniranno misurazioni distribuite in situ dell’atmosfera superiore della Terra e di altri pianeti. Come parte del Test Flight 10, gli SSDS hanno contribuito con alcuni dei loro ChipSat, che sono stati rilasciati durante il volo per testare il sistema di distribuzione del carico utile progettato da SpinLaunch.
Il sistema di distribuzione del carico utile è vitale per i servizi di SpinLaunch, che probabilmente includeranno satelliti di ogni forma. I test futuri con SSDS potrebbero includere implementazioni ChipSat ad alta quota per verificare la loro capacità di rientrare nell’atmosfera e seguire una traiettoria che li farà bruciare.
Il quarto carico utile è stato fornito da Outpost, una società aerospaziale con sede a Los Angeles che sviluppa satelliti riutilizzabili in grado di tornare sulla Terra. Il loro carico utile consisteva in un computer di bordo per testare e qualificare il sistema di lancio, che ha convalidato entrambi e ha dimostrato che il computer di volo è compatibile con l’ambiente di lancio di SpinLaunch. Questo rappresenta un grande passo avanti verso una più ampia verifica e test del sistema di lancio cinetico e Outpost e SpinLaunch intendono continuare a collaborare in questo senso.
Il successo di quest’ultimo test ha effettivamente dimostrato la capacità di SpinLaunch di lanciare satelliti e piccoli carichi utili ad altitudini suborbitali. Significa anche che la società è sulla buona strada per inviare satelliti in orbita e consegnare carichi utili per altre missioni entro il 2026. È anche un altro passo verso SpinLaunch che realizza il suo lanciatore di prossima generazione, l’Orbital Mass Accelerator (OMA). Come suggerisce il nome, questo sistema sarà più grande, più potente e sarà in grado di inviare carichi utili più pesanti a Low Earth Orbit (LEO), espandendo notevolmente i tipi di profili di missione che l’azienda può fornire.
Altrettanto interessanti sono le implicazioni più ampie che questo ultimo test di successo avrà per lo spazio commerciale. Il metodo di lancio cinetico fa parte di una costellazione crescente di servizi che stanno cambiando il modo in cui pensiamo di andare nello spazio. In termini di razzi, la maggior parte dei fornitori commerciali offre veicoli almeno parzialmente riutilizzabili, veicoli a stadio singolo in orbita (SSTO) e veicoli di lancio aereo. Al di là dei razzi, le agenzie spaziali e gli imprenditori stanno spingendo i confini di palloni orbitali, rotaie elettriche, azionamenti di massa e aeroplani.
L’effetto netto di questi sistemi di lancio a basso costo e sostenibili sarà probabilmente enorme, consentendo di tutto, dalle megacostellazioni (che non causano detriti spaziali) alla creazione di stazioni spaziali e habitat privati e alla commercializzazione di LEO. Chi lo sa? Metodi così diversi per inviare carichi utili in orbita potrebbero persino aprire la strada ad alcuni dei metodi più ambiziosi per inviare carichi utili e persone nello spazio, come Slingatron, Sky Hooks e Space Elevators!
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