Perché non siamo più tornati sulla Luna ed andati su Marte?

Spesso ripensando alla corsa alla Luna che culminò nell’Allunaggio di 50 anni fa con l’Apollo 11, viene istintivo chiedersi come mai a seguito della riuscita di un’impresa così grandiosa, futuristica ed avvincente, tanto da instaurare nell’immaginario collettivo la visione di un’umanità che nel futuro prossimo avrebbe cominciato a percorrere i primi passi fra i pianeti del sistema solare e magari anche fra le stelle, non si sia continuato ad andare o non ci si sia già spinti oltre, ad esempio verso Marte. Del resto la tecnologia è stata prodotta all’epoca, e c’erano progetti per razzi più grandi e potenti (vedesi gli statunitensi Sea Dragon e Nova) che sarebbero stati necessari per spedire in orbita vascelli più grandi.

Ricostruzione di come avrebbe dovuto operare il Sea Dragon. Trainato in acqua e riempito di LH2 e LOX a partire dall’elettrolisi dell’acqua, alimentata probabilmente, da una nave a propulsione nucleare di supporto al lancio. Fonte: Wiki
SaturnV e Nova confronto. Fonte

La corsa alla Luna fu intrapresa da due superpotenze che non volevano fallire e che avevano l’esclusiva all’epoca, dato che non esistevano programmi spaziali altrettanto avanzati di altre nazioni. Neanche l’ESA esisteva. L’Italia fu il terzo paese a lanciare un proprio razzo per trasportare un proprio satellite in orbita (Progetto San Marco, 15 Dicembre 1964), ancor prima che fosse creata l’ASI.

Il Satellite San Marco 1 mentre veniva installato nel razzo vettore Scout. Fonte: Wiki

Entrambe preferirono la tipologia di missione che prevedeva di lanciare in un unico razzo due velivoli diversi (modulo di comando e modulo di allunaggio) e quindi il bisogno di effettuare un rendez-vouz fra i due in orbita lunare. Le alternative prevedevano:

  • Lanciare un velivolo unico che avrebbe richiesto vettori più grandi (SaturnV C-8 / Nova) per trasportare più carburante per le fasi di allunaggio e risalita.
  • Lanciare separatamente i vari costituenti del velivolo e farli attraccare in orbita terrestre per poi spedire la navicella sulla Luna.
Le 3 tipologie di missioni inizialmente proposte. Fonte

Soffermandoci un attimo nel tanto spesso citato, non a caso, contesto storico del periodo, non è un caso che alcuni campi di ricerca siano sorti, od abbiano ricevuto nuova linfa vitale suscitando un maggior interesse nella comunità scientifica e non, proprio a cavallo fra gli anni ’50 e ’60 in vista proprio di questi scopi.
Ad esempio mentre negli USA si cominciava a sviluppare i primi vettori Redstone, a Los Alamos negli anni ’50 si cominciavano a sperimentare i propulsori nucleari del Progetto ROVER, progetto confluito poi nei NERVA. Difatti i reattori “Kiwi” (che furono usati come base per i NERVA) sono stati la risposta alla volontà dell’epoca di sviluppare propulsori termonucleari che con un Isp più elevato di propulsori chimici equipotenti, avrebbero potuto far arrivare le navicelle a distanze maggiori a parità di propellente nel serbatoio, e quindi permesso a missioni umane di raggiungere Marte, o di creare un sistema efficiente di rimorchi (space tug) che avrebbero trasportato carichi dalla LEO alla Luna, attraverso un Nuclear Shuttle ad esempio in vista di una base.

Abbiamo parlato in dettaglio dei NERVA qui: A tutto plasma parte III
Abbiamo spiegato cos’è l’Impulso Specifico Ponderale (Isp) qui: A tutto plasma parte I

il NERVA. Fonte: ResearchGate
Grafico di come avrebbe dovuto operare il Nuclear Shuttle fra la Terra e la Luna insieme ad un rimorchio spaziale che avrebbe trasportato il carico dagli Space Shuttle o dalle Stazioni verso il Nuclear Shuttle e viceversa. Fonte

Al Programma Apollo lavorarono oltre 400 000 persone, non fu un progetto sostenibile a lungo termine, ed è il motivo per cui gli furono tagliati progressivamente i fondi.
La NASA stessa dovette cancellare alcuni progetti paralleli, come ad esempio lo spazioplano X-20 Dyna-soar per concentrare le forze sul Programma Apollo. A seguito del ridimensionamento dello stesso sancendone la fine con l’Apollo 17 e l’uso del restante SaturnV per il progetto Skylab.
Lo sviluppo dei propulsori NERVA che dovevano servire come sostituti del J-2 del terzo stadio del vettore, non aveva ulteriore senso di essere portato avanti senza il SaturnV su cui avrebbe dovuto volare, e quindi fu concluso. Ciò ha rinviato a tempo indeterminato qualsiasi prospettiva di missioni umane verso Marte.
Sul fronte orientale, i progetti che si fondavano sulla riuscita del razzo N1, furono abbandonati quando si persero definitivamente le speranze di farlo funzionare.

N1L3 sulla rampa di lancio presso il cosmodromo di Baikonur. Fonte
  • Il Martian Piloted Complex (MPK), una missione di 900 giorni per 6 cosmonauti su un’astronave da 1360 tonnellate. Doveva essere composta dagli stadi superiori dei razzi N1 da assemblare in cluster in orbita. Sarebbero stati richiesti 25 lanci del razzo N1 da lanciare nel 1975.
Credits: Mark Wade
  • I’ Heavy Interplanetary Spacecraft (TKM) una missione di oltre 1000 giorni per un equipaggio di 3 cosmonauti che partiti nel 1971 avrebbero dovuto effettuare dei flyby con Marte e Venere

All’epoca ancora non si era a conoscenza di quali risorse potesse offrire la Luna, quindi giustificare la presenza di una base che fosse in grado di estrarre risorse per auto sostenersi, o per estrarre dei minerali utili, come ad esempio l’Elio3 ( 3He), raro sulla Terra, non era possibile. Ed è anche per questo motivo che la Luna non è stata trascurata in questi cinquant’anni, ma è stata meta di numerose missioni da parte di sonde, lander, rover, orbiter da parte di tutte le agenzie spaziali, così come Marte. Missioni comunque molto meno costose di missioni con equipaggio, dato che hanno richiesto l’uso di vettori di modeste dimensioni (ad esempio i vettori Soyuz hanno una massa di circa 1/10 di quella del SaturnV, i vettori Atlas circa 1/20, i ProtonK circa 2/9).
Inoltre ancora non si avevano molte conoscenze sugli effetti della permanenza del corpo umano a lunghi periodi di microgravità come un viaggio in orbita di trasferimento fra la Terra e Marte, e l’esposizione al vento solare.

D’altro canto dal punto di vista politico, i sovietici dopo il fallimento del loro razzo lunare ripiegarono sul lancio di stazioni spaziali sia di ricerca che militari (Programma Salyut), abitate permanentemente da cosmonauti. Ciò contribuì l’amministrazione statunitense a scegliere di finanziare lo sviluppo di una navicella riutilizzabile ed a basso costo: lo Space Shuttle, che segnò definitivamente la fine del sogno di Von Braun di lanciare missioni verso Marte già negli anni ’70 o ’80. Infatti lo Space Shuttle garantiva agli USA l’accesso all’orbita bassa, permetteva di trasportare un carico da lasciare in orbita (come fu l’Hubble) e permetteva di condurre esperimenti in microgravità.

Disegno di uno Space Shuttle ed una Salyut attraccati che mostra il confronto fra i due velivoli. Il disegno è tratto dalle prime proposte di missioni Shuttle-Sayut nei primi anni ’70. Si effettuarono direttamente fra Shuttle e Mir successivamente.

Conclusioni

Quindi non siamo più tornati sulla Luna, e non abbiamo già una base marziana perché:

  1. ci si rese subito conto che c’erano numerose difficoltà da superare che si potevano trascurare per le missioni Apollo (lunga permanenza in microgravità, esposizione al vento solare per le missioni interplantarie) che richiedevano ulteriori studi.
  2. il Programma Apollo non era sostenibile al lungo. Coinvolgendo oltre 400.000 persone, il costo finale del programma, che dipende anche dalle tecnologie che furono usate all’epoca, fu annunciato durante un congresso nel 1973 ed è stato calcolato in 25,4 miliardi di dollari (dell’epoca, equivalenti a circa 211,3 miliardi di dollari attuali).
  3. Non si aveva ancora conoscenza delle risorse presenti in loco che avrebbero potuto giustificare una base permanente ed un ritorno economico dalle missioni, soprattutto per quanto riguarda la Luna.
    Inoltre la tecnologia dell’epoca era ancora poco efficiente, sia dal punto di vista dei propulsori, dei materiali, dell’elettronica. Vedremo in dettaglio questo punto in un successivo articolo.

In copertina: Il Lunar Module con a bordo Armstrong ed Aldrin, la Luna e la Terra fotografate da Mike Collins dal Command Module. In questa foto è raffigurata tutta l’umanità, ad eccezione del fotografo! Fonte: NASA

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