Elon Musk: tecnologie fattibili e costi accettabili per colonizzare Marte

Questo articolo vi arriva gratuitamente grazie alle donazioni dei lettori. Se vi piace, potete farne una per incoraggiarmi a scrivere ancora (anche con un microabbonamento). Ultimo aggiornamento: 2016/09/29 12:40.

La prima cosa che si chiedono tutti non è come andare su Marte, ma perché mai vorremmo andarci, ammesso di poterlo fare. Già: chi mai vorrebbe andare a vivere in un mondo incontaminato, tutto da esplorare, insieme alle menti migliori dell’umanità, in una colonia autosufficiente, in un ambiente impegnativo e ricco di sfide, lontano e al riparo dalle diarree mentali dei politici, dei complottisti, degli sciachimisti, degli antivaccinisti, di Roberto Giacobbo e dal rischio di autodistruzione per epidemie, riscaldamento globale, guerra nucleare o semplice, inesorabile coglionaggine collettiva?

Elon Musk ha le idee molto chiare in proposito: a costo di essere scambiato per pazzo, dice spesso che l’unico modo per garantire la sopravvivenza a lungo termine della specie umana è colonizzare anche altri pianeti oltre alla Terra, in modo da non avere tutte le uova nello stesso paniere. Un concetto di pura, istintiva sopravvivenza, semplice e comprensibile da chiunque. Meno semplice è come realizzare questa colonizzazione.

Ieri Musk, nel corso di un’ora abbondante di conferenza pubblica all’International Astronautical Congress (IAC) a Guadalajara, in Messico, ha presentato la sua proposta: non si tratta solo di un video accattivante (che trovate qui sotto), ma di un piano tecnicamente dettagliato, al quale Musk e SpaceX hanno chiaramente dedicato molta attenzione e per il quale sono già stati costruiti i primi componenti sperimentali. Un piano che non solo è tecnicamente fattibile, dato che non richiede alcuna nuova scoperta scientifica, ma che è anche economicamente sostenibile. Musk, nella sua presentazione, ha dedicato molto tempo alla questione dei costi: un aspetto che mancava completamente nei piani di esplorazione marziana di Wernher Von Braun di cinquant’anni fa, spinti solo dalla politica. Qui, invece, lo sguardo è verso le stelle ma la mano è sul portafogli.

Il video presentato da Musk è puro space porn: il razzo più grande mai costruito, capace di portare cento astronauti per volta fino a Marte e di essere riutilizzato interamente più volte; un veicolo spaziale di rifornimento in volo; e un impianto di produzione di propellente su Marte che utilizza le risorse locali. Musk dice che il video è basato su progetti tecnici concreti (i modelli ingegneristici CAD creati da SpaceX) e non è una semplice rappresentazione artistica (anche se personalmente ho qualche riserva sulla plausibilità di quel colossale finestrone anteriore, della torre di lancio snellissima e del secondo veicolo parcheggiato accanto alla rampa).

Interstellar, mangia la mia polvere.

Musk presenta il suo progetto (PDF) senza slanci retorici, quasi sottotono, con la sua caratteristica cadenza esitante, come se stesse presentando un nuovo modello di telefonino che ha le icone disposte così invece che cosà invece che una flotta di astronavi per la colonizzazione di un pianeta. E man mano le obiezioni di pancia, che vengono spontanee di fronte all’idea di astronavi da cento passeggeri e di un milione di abitanti su Marte entro cent’anni, vengono smontate.

La diretta della presentazione di Elon Musk è archiviata qui su Youtube; una versione ripulita, senza i venti minuti di musichetta d’attesa iniziale e la sessione di domande e risposte, è qui sotto.

Costi, costi, costi

Esplorare lo spazio con i costi di missioni come quelle lunari degli anni Sessanta (circa 10 miliardi di dollari di oggi per persona portata sulla Luna) è insostenibile. Per far scendere i costi bisogna puntare sulla riusabilità completa dei veicoli, sul rifornimento in orbita, sulla produzione di propellente in loco, e sul tipo di propellente adatto.

La riusabilità è in via di sviluppo (il primo stadio dei Falcon 9 di SpaceX l’ha dimostrata); il rifornimento in orbita è in fase sperimentale su piccoli satelliti; la produzione in loco di propellente è fattibile se si sceglie una materia prima disponibile su Marte. E su Marte c’è la possibilità di produrre ossigeno e metano. Ovviamente serve un propulsore a metano: c’è, si chiama Raptor e ha completato con successo il primo test di accensione pochi giorni fa. A parità di dimensioni, ha il triplo della spinta dei motori attuali di SpaceX. E SpaceX ha già dimostrato di saper fabbricare un gran numero di motori per i suoi razzi Falcon 9, che ne usano nove per volta.

Profilo di missione

Nella visione di Elon Musk, il razzo gigante, alto 122 metri e largo 12, pesante 10.500 tonnellate al decollo, più grande dell’immenso Saturn V che portò i primi astronauti sulla Luna, decolla da Cape Canaveral, proprio dalla Rampa 39A dalla quale partirono le missioni lunari. Una rampa che SpaceX sta già adattando alle proprie esigenze di lancio.

Il primo stadio ha ben 42 motori (un numero che piacerà molto ai fan della Guida Galattica per Autostoppisti), di cui i sette centrali sono orientabili, e torna a Terra atterrando verticalmente, come fa oggi il primo stadio del Falcon 9, ma con precisione ancora maggiore: si posa direttamente sulla rampa dalla quale è partito.

Questo primo stadio è un mostro: è capace di portare in orbita terrestre circa 550 tonnellate in un solo volo (se si rinuncia al rientro controllato, altrimenti scendono a 330). Per intenderci, un Saturn V ne portava 135. Se volete un altro paragone, un solo razzo come quello proposto da SpaceX sarebbe in grado di mettere in orbita l’intera Stazione Spaziale Internazionale in un colpo solo.

L’astronave vera e propria costituisce il secondo stadio del razzo gigante e viene parcheggiata in orbita intorno alla Terra con i serbatoi quasi vuoti perché ha consumato quasi tutto il propellente per raggiungere l’orbita. Viene raggiunta da veicoli di rifornimento, sempre lanciati con l’aiuto del primo stadio e basati sullo stesso progetto dell’astronave, per contenere i costi di sviluppo.

Quando ha fatto il pieno, l’astronave (il cui primo esemplare Musk vorrebbe battezzare Cuore d'Oro o Heart of Gold, sempre citando la Guida Galattica) viene caricata di astronauti con un altro volo e poi parte verso Marte, dove arriva dopo circa tre mesi di viaggio (può viaggiare velocemente perché ha molto propellente che le consente di accelerare e poi frenare), sfruttando pannelli fotovoltaici a ventaglio per generare circa 200 kW di energia elettrica per i sistemi di bordo.

Arrivata a Marte, scende sulla superficie utilizzando inizialmente uno scudo termico per frenare sfruttando la tenue atmosfera del pianeta e poi i motori di discesa per rallentare e infine effettuare un atterraggio verticale: tecnica già dimostrata da SpaceX sulla Terra, dove la gravità maggiore di quella marziana è una sfida molto più impegnativa.

Su Marte, trasportato da una missione precedente, c’è un impianto di estrazione e produzione di metano e ossigeno che consente di rifornire l’astronave. Terminato il rifornimento, l’astronave riparte verso la Terra (per decollare da Marte non ha bisogno del primo stadio gigante che serve sulla Terra), dove rientra usando prima lo scudo termico multiuso per la frenata iniziale e poi i motori per rallentare ulteriormente e atterrare in verticale.

I viaggi partirebbero ogni due anni, quando Marte è alla distanza minima dalla Terra, a una sessantina di milioni di chilometri, e le astronavi formerebbero periodicamente una flotta, anche di mille unità, distribuite su varie fasi e in vari punti del sistema solare; la produzione in massa ridurrebbe i costi unitari.

Costi, costi, costi (ancora)

Se il primo stadio viene usato 1000 volte, il veicolo di rifornimento 100 volte e l’astronave una dozzina di volte, Musk stima che i costi di un viaggio possano scendere a circa 200.000 dollari a persona (o per tonnellata di carico). A queste cifre, e solo a queste cifre, diventa realistico parlare di colonizzazione di Marte e non di semplici missioni mordi e fuggi.

Musk è consapevole del fatto che non ha un piano finanziario che gli consenta di trovare i dieci miliardi di dollari che servono per arrivare al primo veicolo (se tutto va bene) e non c’è una speranza di ritorno economico da una flotta di navi coloniali che, dice esplicitamente durante la conferenza, richiama quella di Battlestar Galactica. Non è l’unica citazione nerd della serata: oltre alla già menzionata Guida Galattica, Musk sdrammatizza la mancanza di un piano finanziario con un’immagine che dice letteralmente che le tappe sono “rubare mutande, lanciare satelliti, mandare cargo e astronauti alla ISS, Kickstater, guadagnare.” La questione del furto di biancheria intima deriva da una puntata di South Park, dove gli gnomi avevano un piano finanziario altrettanto irrealistico basato proprio sul furto di mutande.

Semplificazione ed efficienza

I costi del veicolo si riducono usando una struttura in fibra di carbonio invece di quella metallica attuale e semplificandone il funzionamento: invece di pressurizzare il propellente liquido usando serbatoi supplementari di elio (come avviene oggi sui Falcon 9, per esempio), si usa direttamente il propellente stesso, una cui frazione viene convertita in gas. Elegante.

L’astronave, fra l’altro, è in grado (secondo Musk, perlomeno) di raggiungere l’orbita terrestre da sola, anche senza primo stadio, se si riduce drasticamente il carico a bordo (lo dice a 54 minuti dall’inizio). Se è vero, sarebbe il coronamento del sogno astronautico di un veicolo SSTO (Single Stage To Orbit), già tentato in tante occasioni passate.

Tempi di marcia

Musk pensa di avere pronto il primo stadio entro quattro anni da oggi (per i primi voli di collaudo suborbitali) e l’intero sistema entro una decina. Una capsula Dragon verrà lanciata per atterrare su Marte fra due anni, nel 2018 usando il Falcon Heavy. Tutto questo, s’intende, se non ci sono intoppi e sorprese: ma nel settore aerospaziale ci sono sempre (il Falcon Heavy, tanto per fare un esempio, non ha ancora volato ed è in ritardo sulle date previste). Ma Musk ragiona su una scala di quaranta e più anni, per cui c’è margine per qualche slittamento. Comunque il primo pezzo del grande veicolo, un enorme serbatoio sperimentale per l’ossigeno liquido, è già stato costruito.

Non solo Marte

Una delle più grandi sorprese della presentazione di Elon Musk è che non propone un veicolo fatto su misura per Marte, ma un’astronave concepita per essere usabile anche in molti altri posti del Sistema Solare, perché non usa ali o paracadute che dipendono dalla presenza di un’atmosfera. Se ci sono punti di rifornimento intermedi, può viaggiare fino a Giove o Europa e anche oltre, fino ai pianeti esterni, incluso Plutone, atterrando sui loro satelliti e ripartendo senza bisogno di un primo stadio. Musk, tuttavia, umoristicamente la sconsiglia per i viaggi interstellari.

Per la protezione contro le radiazioni, specialmente in caso di attività solare intensa e viaggi lunghi, è previsto un campo magnetico deflettore, combinato con il puntamento dei motori verso il Sole in modo da usarli come schermatura per le radiazioni provenienti dal Sole e con una grande massa d’acqua a bordo. Non si sa quanto possa essere efficace tutto questo per campi elettromagnetici intensissimi come quelli che circondano Giove e i suoi satelliti.

Fra l'altro, l’astronave, da sola, sarebbe anche usabile come trasporto terrestre iperveloce: da un capo all’altro del mondo in 45 minuti. Da New York a Tokyo in 25 minuti. Un volo transatlantico in dieci. Il problema principale sarebbe il rumore, per cui sarebbero necessarie basi di atterraggio al largo della costa.

Ma è credibile tutto questo?

Musk non ha perso l’occasione per sottolineare che SpaceX, nel 2002, era solo “moquette e una banda di mariachi”. Oggi rifornisce la Stazione Spaziale Internazionale (dal 2012), mette in orbita satelliti per telecomunicazioni e fa atterrare verticalmente i primi stadi dei suoi vettori per riutilizzarli, cosa che nessuno ha mai fatto prima (il primo lancio di un vettore che ha già volato è previsto a breve). Se tanto ci dà tanto, se i fondi ci sono e se c’è l’interesse, non c’è motivo di pensare che questo piano colossale di colonizzazione marziana, per quanto ambizioso, non sia tecnicamente fattibile, a patto di accettare delle perdite umane (come ha sottolineato Musk).

Personalmente credo che l’ostacolo più grande sia la questione etica dell’interferenza con eventuali forme di vita marziane. Se ci andiamo in massa e decidiamo di trasformarne l’atmosfera per renderlo abitabile, bisognerà decidere che non c’è speranza di trovare vita su Marte e che il pianeta è sterile, per cui possiamo sfruttarlo. Questa questione non è stata toccata da Elon Musk durante la presentazione (ma, mi dicono nei commenti qui sotto, ne ha parlato nella conferenza stampa post-evento).

Musk ha invece detto molto chiaramente che ha più soldi di quanti ne possa mai spendere in una vita e che quindi l’unica motivazione che ha per lavorare e guadagnarne altri è l’esplorazione dello spazio. Si è messo a nudo, molto schiettamente, parlando di morti da mettere in preventivo e presentando oggi la mappa dettagliata della sua ambizione ultima, l’obiettivo finale al quale tende tutta la sua vita. E con motivazioni del genere, molto meno variabili dell’umore e delle convenienze elettorali di un governo, c’è poco da scherzare.

Con cauto entusiasmo staremo a vedere: di certo il boss di SpaceX e Tesla ci ha già regalato una visione e una speranza che non si vedevano dai tempi delle missioni Apollo, quando sembrava che l’Universo fosse a portata di mano di chiunque avesse determinazione, risorse, intelligenza e coraggio. Chissà se questa è la volta buona.


Fonti aggiuntive: Ars Technica.