Spazio

Verso la Luna e Marte – Mappare la Nuova Corsa allo Spazio

mm
Pubblicato il
Aggiornato il
Aggiungi Securities.io alle tue fonti preferite su Google
Informativa: Securities.io può ricevere un compenso quando utilizzi link a prodotti da noi recensiti. Ciò non influenza le nostre valutazioni editoriali. Non siamo un consulente finanziario registrato; queste non sono raccomandazioni di investimento. Leggi la nostra informativa sulle affiliazioni.

Corsa allo Spazio 2.0

La prima esplorazione dello spazio da parte dell’umanità avvenne durante la Guerra Fredda e la grande lotta di potere tra USA e Unione Sovietica. Per quanto sfortunato, sembra che una delle più grandi conquiste della nostra specie abbia avuto bisogno di conflitti e della minaccia di guerra per avanzare.

Dopo l’atterraggio dell’Apollo 11 sulla Luna e il crollo dell’Unione Sovietica, l’impulso a andare nello spazio si affievolì un po’. Decennio dopo decennio, si accumularono più anni senza che un singolo umano avesse camminato sulla Luna.

Ma una nuova corsa allo spazio si sta intensificando e, come la prima, è alimentata dalla crescente rivalità tra USA e la nuova superpotenza emergente, la Cina. Con la Russia, erede dell’Unione Sovietica, pronta a unirsi alla Cina.

Quando si discute dei recenti progressi nell’esplorazione spaziale, tendiamo a concentrarci sia sul breve termine, come l’impressionante atterraggio di SpaceX di pochi giorni fa.

Oppure il molto lungo termine, come potremmo costruire un’economia globale basata sullo spazio o le infrastrutture necessarie per arrivarci, includendo fornire energia verde illimitata alla Terra.

Meno spesso discusso nei prossimi 1-2 decenni immediati, così come i piani delle agenzie pubbliche non occidentali e delle aziende private.

Stazioni Spaziali

ISS

Dopo la fine della stazione spaziale russa Mir nel 2001, solo la ISS (International Space Station) era ancora in orbita con astronauti.

Fonte: NASA

Questo pezzo di equipaggiamento invecchiato, iniziato nel 1998, è sempre più difficile da mantenere e soggetto a guasti. Di conseguenza, si prevede che venga decommissionato entro il 2030 al più tardi.

Nell’estate del 2024, NASA ha annunciato che SpaceX è stata selezionata per sviluppare e consegnare il Veicolo di Deorbit degli Stati Uniti.

Tiandong della Cina

La ISS è stata recentemente affiancata dalla stazione spaziale cinese Tiandong (che significa Palazzo Celeste), la cui costruzione è iniziata nel 2021.

Fonte: Wikipedia

La Cina ha deciso di costruire la propria stazione a seguito del Wolf Amendment, una legge statunitense del 2011 che vietava alla Cina di collaborare con USA, Europa o Giappone nell’esplorazione spaziale, in particolare con la ISS.

Ora è ampiamente considerato una cattiva idea, e ha spinto la Cina a sviluppare la propria capacità di lanci spaziali e costruzione di stazioni spaziali. Tiandong è ora aperta a astronauti non cinesi, molto probabilmente prima ai suoi partner russi, che sono stati fondamentali per accelerare il progresso della Cina nello spazio.

La Cina prevede di raddoppiare la stazione da 3 a 6 moduli nei prossimi anni. Questo porterebbe la sua massa a 180 tonnellate metriche, ovvero solo il 40% delle 450 tonnellate della ISS.

Fonte: Wikipedia

Le discussioni online si sono anche concentrate su quanto il design interno di Tiandong sia più snello rispetto alla ISS, ma ciò è probabilmente un po’ ingiusto, poiché Tiandong ha beneficiato di tecnologie informatiche molto più recenti e dell’esperienza di Mir e della costruzione della ISS.

Fonte: Reddit

Tiandong fornirà esperienza ai taikonaut cinesi, la parola cinese per astronauta, così come i russi usavano cosmonauta, e sarà utilizzata per svolgere missioni scientifiche.

Servirà anche un telescopio spaziale simile a Hubble chiamato Xuntian (“indagine dei cieli.”), che condividerà l’orbita della stazione spaziale e sarà supportato da riparazioni, manutenzione e futuri aggiornamenti di Tiandong.

Il telescopio Xuntian è stato il progetto scientifico più importante sin dal lancio del programma della nostra stazione spaziale nazionale. È una struttura scientifica che la comunità astronomica cinese attendeva con impazienza, e una struttura scientifica che rappresenta l’alta tecnologia a livello statale in astronomia.

Hubble può vedere una pecora ma il CSST vede migliaia, tutti alla stessa risoluzione,

Zhou Jianping – Capo progettista del programma spaziale con equipaggio della Cina

Stazione Russa

Dalla fine di Mir, la Russia è stata un partner chiave nel programma ISS, riflettendo una nuova era di budget più limitato post-Unione Sovietica e migliori relazioni internazionali.

La guerra in Ucraina ha gravato pesantemente su questo, e nel 2024 ha annunciato piani per uscire dal programma ISS e costruire la propria stazione spaziale a 4 moduli. Il primo modulo sarà lanciato entro il 2025, con i 4 moduli principali collegati entro il 2030 e altri 2 entro il 2033.

Fonte: Payload

Questo ambizioso piano illustra l’intento di Mosca di rimanere un partner indipendente della Cina e di non dipendere interamente da essa per l’esplorazione spaziale. Tuttavia, potrebbe soffrire di vincoli di bilancio se la guerra in Ucraina persiste o se l’economia russa rallenta. Dipenderà inoltre molto dal successo del recente lancio di prova del potente lanciatore Angara A5.

Portaci sulla Luna

Oltre alle stazioni spaziali, la Luna è la principale preoccupazione della nuova corsa allo spazio, con NASA e i suoi partner internazionali, così come Russia e Cina, che pianificano di costruire basi abitabili permanenti.

Ciò è dovuto a pochi punti chiave che rendono la Luna molto attraente per un primo passo nella colonizzazione interplanetaria.

Prossimità

Il primo argomento per sviluppare la nostra prima base spaziale sulla Luna è che è relativamente vicina alla Terra. Contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare, ciò non riduce significativamente il numero totale di lanci di razzi o l’energia necessaria per raggiungerla. Una volta in orbita, tutto nel sistema solare è “vicino” per quanto riguarda l’energia richiesta.

Tuttavia, è un viaggio molto più breve. Questo ha molteplici vantaggi:

  • Meno tempo di viaggio significa minore esposizione alle radiazioni e meno necessità di pesante schermatura dell’astronave di transito.
  • Portare forniture extra in caso di emergenza o evacuare un astronauta malato o ferito è più veloce.
  • C’è quasi nessun ritardo nella comunicazione (1,25 secondi), il che consente una comunicazione quasi istantanea, conversazioni in tempo reale e assistenza con sistemi teleoperati.

Gravità

La gravità della Luna è 1/6 di quella della Terra. Non è molto, ma potrebbe aiutare a ridurre gli effetti negativi sulla salute della microgravità, come quelli sulle stazioni spaziali. Potrebbe effettivamente essere una miniera d’oro di informazioni per capire cosa fa una gravità bassa, ma non zero, al corpo umano a lungo termine, qualcosa ancora non compreso. E ovviamente questi sono dati molto importanti per capire se un giorno potremmo colonizzare Marte.

Rende inoltre più facile tutto, dalla produzione alla manutenzione e alla vita quotidiana. Gli oggetti cadono, i liquidi e il cibo non fluttuano, ecc.

Regolite Metallico

Molti immaginano la superficie della Luna fatta di una roccia bianca e polverosa. Invece, la superficie della Luna, soprattutto i primi 15 metri (16 iarde), è composta da una fine polvere abrasiva derivante dal bombardamento di meteoriti, chiamata regolite.

Questa regolite è composta principalmente da ossigeno (43%) e silicio (20,1%), ma anche da molti metalli: 12,5% ferro, 7,4% alluminio, 6,1% magnesio e 1,8% titanio. Ciò significa che potrebbe fornire, direttamente dalla superficie, tutti i metalli necessari per costruire grandi habitat e pannelli solari per una base lunare.

Potrebbe persino fornire più metalli di quanti ne servano per costruire pannelli solari per alimentare la Terra o grandi navicelle per transiti di massa verso Marte.

È anche possibile fondere e raffinare la regolite usando risorse locali in modo relativamente semplice. Per ulteriori informazioni, potete consultare l’eccellente (e lungo) video del canale Astrum sull’argomento:

https://www.securities.io/wp-content/uploads/2024/10/ISS-versus-tiangdong-space-stations.jpg

Assenza d’aria

Poiché la Luna è priva d’aria, probabilmente non avrà mai miliardi di abitanti. Tuttavia, questo comporta alcuni vantaggi principali.

Il primo è che la fusione del metallo della regolite in un duro vuoto può essere effettuata trasformandolo in gas. Questo può avvenire a temperature inferiori a 1.000°C, facilmente raggiungibili con concentratori solari.

Un altro vantaggio dell’assenza d’aria combinata con la bassa gravità è che lasciare la superficie lunare è molto più facile rispetto a lasciare la Terra. Mentre sulla Terra i mass driver, una sorta di catapulta ad alta velocità per navicelle in orbita, sono ancora fantascienza, potremmo probabilmente costruirne uno sulla Luna domani con il budget adeguato.

Combinato con l’abbondanza di materiali locali, ciò suggerisce che potrebbe avere più senso estrarre e produrre la maggior parte dei materiali necessari per l’esplorazione spaziale sulla Luna.

Piani della NASA per la Luna

Il piano della NASA per la Luna è coperto dalle missioni Artemis, a partire da Artemis I fino a Artemis IV, con la costruzione di una base lunare permanente, nonché di una stazione spaziale in orbita lunare, il Lunar Gateway.

Fonte: NASA

Il piano prevede una missione all’anno, con 4 astronauti ogni volta, 2 in orbita e 2 sulla Luna stessa.

Ritardi in Accumulo

Un problema ricorrente del programma Artemis sono i ritardi nel programma previsto. Nel 2020, Artemis II e III erano già attesi per il 2024.

Una questione chiave è il SLS (Space Launch System), un nuovo razzo costruito dai grandi appaltatori della difesa e dell’aerospazio Boeing, Aerojet Rocketdyne (parte di L3Harris), Lockheed Martin (LMT ) e Northrop Grumman (NOC ). I costi totali di sviluppo del SLS sono esplosi a $100 miliardi, o $12 milioni al giorno, e ha subito diversi fallimenti durante i test. Come razzo non riutilizzabile, aumenta significativamente il budget delle missioni lunari.

Il lander lunare, o Human Landing System (HLS), sta subendo ritardi, ed è stato valutato con una probabilità del 70% di essere pronto entro il 2028. Nel frattempo, il team del rover Artemis di Lockheed Martin è stato sostituito da dipendenti di Leidos.

La scadenza più vicina per il ritorno degli esseri umani sulla Luna è ora entro il 2026, con gli habitat lunari (Foundation Habitat e Mobile Habitat) lanciati entro il 2032.

Nel complesso, i continui ritardi e i massicci sforamenti di costi hanno influenzato la reputazione della NASA e hanno fatto disperare molti appassionati di spazio su quando Artemis avverrà realmente.

Piani lunari di Russia e Cina

Nel 2021, la Cina ha annunciato un piano per costruire una base lunare congiunta con la Russia, oltre a collaborare con una serie di altri paesi, per lo più in Asia e Africa.

Fonte: Wikipedia

Segue il recente grande successo della sonda cinese Chang’e 6, che ha portato il primo campione di roccia lunare dalla faccia nascosta della Luna.

La missione Chang’e-7, programmata per il 2026, sorveglierà il polo sud, che è stato scelto come sito per la futura base lunare.

Chang’e-8 sarà lanciata nel 2028 per sperimentare l’uso delle risorse lunari per la produzione in situ.

Il piano pubblico è molto meno dettagliato rispetto al programma Artemis. Tuttavia, conosciamo alcune cose:

  • Sarà diviso in 3 fasi e richiederà 5 missioni da lanciatori super-pesanti ancora in sviluppo.
    • La prima fase sarà dedicata a misurazioni scientifiche e risorse locali.
    • La seconda fase costruirà gli elementi di supporto di base e il primo atterraggio umano da remoto.
    • La terza fase, probabilmente intorno al 2045, costruirà la base effettiva pronta a ricevere più astronauti e a espandere la struttura.
  • L’idea è utilizzare ogni missione Chang’e per sviluppare uno a uno i moduli della tecnologia necessaria, come l’atterraggio sul Polo Sud e la sua esplorazione, come utilizzare le risorse locali, ecc.
  • È chiaro che la Cina conta sui progressi della sua tecnologia di lancio, inclusa la riutilizzabilità, per aiutare a costruire la stazione nel frattempo.

Fonte: Techeblog

Potete anche vedere i primi rendering della base lunare pianificata in questo video dei media statali cinesi (in cinese):

https://www.vacfurnace.com/vacuum-heat-treatment-of-metal

Energia Nucleare

Un contributo importante della Russia al programma sarebbe la sua esperienza nell’energia nucleare, in particolare nei reattori miniaturizzati. Si prevede che raggiunga fino a 1 MW (1.000 kW).

Questo potrebbe anche essere realizzato in collaborazione con l’India, una nuova nazione lunare ambiziosa che ha raggiunto questo risultato dalla sua missione robotica del 2023 sulla Luna con Chandrayaan-3, diventando la quinta nazione a farlo.

Le notti sulla Luna durano 14 giorni, il che potrebbe essere cruciale per qualsiasi occupazione su larga scala che faticherà a dipendere esclusivamente dall’energia solare.

Si può osservare che la NASA sta anche pianificando di utilizzare l’energia nucleare, ma su scala molto più piccola, con i micro-reattori da 50-100 kW di Rolls Royce.

Zona Economica Lunare

La Cina ha un piano molto ambizioso per l’esplorazione spaziale e la colonizzazione lunare, con una visione tipicamente cinese e focalizzata sullo sviluppo economico invece di un’esplorazione spaziale “scientificamente pura”.

Ha proposto in particolare l’istituzione di una zona economica spaziale Terra-Luna e ha elaborato una roadmap con un valore di produzione totale annuo di oltre 10 trilioni di dollari entro circa il 2050.

Mass Driver Lunare

Se questo piano sembra estremamente ambizioso, è perché lo è.

L’economia Terra-Luna da più trilioni di dollari immaginata dai pianificatori e ricercatori cinesi includerebbe potenzialmente elio-3. Questo elemento ultra-rare potrebbe rendere più facile raggiungere la fusione nucleare (senza emissioni di neutroni).

Solo 20 tonnellate di elio-3 potrebbero soddisfare la domanda annua di elettricità della Cina. Mentre la Terra ha solo circa 0,5 tonnellate di elio-3, si stima che il suolo lunare contenga 1 milione di tonnellate—sufficiente per alimentare le esigenze energetiche del mondo per oltre mille anni.

Il suolo lunare ha abbastanza elio-3 per alimentare il mondo per oltre mille anni

Fonte: SCMP

Per riportare queste risorse, la Cina prevede di utilizzare un mass driver che funziona essenzialmente come un grande martello rotante. Questo è molto simile al lancio basato sulla Terra immaginato dall’azienda SpinLaunch.

Ma mentre la necessità di creare un vuoto e poi romperlo in sicurezza è un problema importante per SpinLaunch, questo non è un problema sulla Luna priva d’aria. È più facile, poiché la gravità è solo 1/6 di quella terrestre.

Fonte: SpinLaunch

Si prevede che il mass driver possa ridurre il materiale di lancio dalla Luna di un fattore 10.

La stessa tecnologia potrebbe essere utilizzata per satelliti di energia solare o per materiali di massa per costruire e riempire grandi navi cargo verso Marte.

In generale, sembra che la Cina abbia una visione in cui l’esplorazione della Luna e le basi si autofinanzino alla fine.

Marte

Tutte le parti vedono la maggior parte delle basi lunari come trampolini verso l’esplorazione marziana. Tuttavia, per NASA e per Cina/Russia, questo è un obiettivo piuttosto distante.

Nel frattempo, SpaceX di Elon Musk sta cercando di effettuare il rifornimento in orbita il prossimo anno, dopo il successo del recupero a mezz’atterraggio del nuovo Starship testato. Questo sarà un passo necessario per qualsiasi viaggio oltre l’orbita diretta della Terra, soprattutto verso la Luna o Marte.

Fonte: Elon Musk

Ha previsto che gli esseri umani su Marte potrebbero essere realizzati già nel 2028, mettendolo in forte contrasto con i piani lunari di tutte le agenzie spaziali pubbliche.

Questo è probabilmente un caso del famoso “tempo di Elon”, con scadenze un po’ troppo brevi per realizzarsi nella vita reale.

Allo stesso tempo, se Starship funziona come previsto, non c’è motivo, tranne i limiti di bilancio, di considerare Marte fuori portata. Il problema potrebbe riguardare più la costruzione di un habitat sopravvivibile su Marte per gli astronauti che il viaggio stesso.

SpaceX prenderà su di sé il compito di portare l’esplorazione spaziale a nuovi traguardi senza la NASA?

Razzi

SpaceX

L’eccezionale risultato di SpaceX nella tecnologia dei lanciatori riutilizzabili, ora coronato dal recente successo di Starship, ha posto gli USA nettamente davanti ai concorrenti.

In particolare, ha provocato un crollo totale dei costi di lancio, con praticamente tutti gli altri razzi improvvisamente non redditizi e commercialmente non sostenibili. Da qui la crescente critica alla testarda dipendenza della NASA dal SLS.

Se Starship può mantenere il suo vantaggio, potrebbe conquistare la maggior parte del mercato dei lanci spaziali e diventare anche l’opzione primaria per raggiungere la Luna e Marte in un programma Artemis rinnovato, abbandonando il SLS.

Lanciatori Cinesi

Lanciatori Long March

Il programma spaziale statale cinese si basa sulla famiglia di razzi Long March. Il futuro Long March 9 a sollevamento super-pesante, attualmente in sviluppo, dovrebbe trasportare carichi di 140 tonnellate in LEO (nella sua versione finale) e 44 tonnellate verso Marte.

Il suo primo lancio di prova è previsto per il 2030. Si prevede che abbia un primo stadio riutilizzabile, con piena riutilizzabilità raggiunta nel 2040.

Aziende Cinesi Private

Ispirati da SpaceX, gli imprenditori in Cina cercano di emulare il successo di Musk creando aziende private di razzi che aggirano la burocrazia e gli appalti pubblici, che sembrano gonfiare i costi. Questo è in realtà un ampio ecosistema a questo punto:

Possiamo menzionare più in dettaglio alcune di queste aziende:

Investire nell’Esplorazione Spaz

mm

Jonathan è un ex ricercatore di biochimica che ha lavorato nell'analisi genetica e nei trial clinici. Ora è un analista di mercato e scrittore di finanza con un focus su innovazione, cicli di mercato e geopolitica nella sua pubblicazione The Eurasian Century.