Razzi: motori, stadi e capacità di raggiungere lo spazio

Che cosa si confronta quando si parla di razzi

Un veicolo di lancio è il sistema che trasporta un carico dalla Terra allo spazio. Le fonti disponibili descrivono veicoli con configurazioni e obiettivi diversi: l’SLS è legato alle missioni lunari Artemis della NASA; New Glenn compare nel programma di servizi di lancio dell’agenzia; Ariane 6 viene descritto attraverso le caratteristiche dei suoi stadi e motori. Per questo, i dati di capacità non vanno letti come elementi di un’unica classifica semplice.

La capacità dipende, tra le altre cose, dalla destinazione del carico. La NASA attribuisce a New Glenn la possibilità di portare più di 13 tonnellate metriche verso un’orbita di trasferimento geostazionaria e 45 tonnellate metriche verso l’orbita terrestre bassa. Si tratta di due valori relativi a destinazioni diverse: non significano che il razzo trasporti entrambi i carichi nella stessa missione e non consentono un confronto diretto con SLS o Ariane 6 senza dati equivalenti.

Gli stadi sono sezioni del veicolo che svolgono funzioni diverse durante il volo. Le fonti identificano uno stadio centrale per SLS e uno stadio principale, o centrale, per Ariane 6. Descrivono inoltre booster laterali a propellente solido per SLS e motori solidi per Ariane 5. I dati su quest’ultimo provengono da una scheda tecnica ospitata dalla NASA, non da una pagina attuale di descrizione di missione.

SLS: un sistema progettato per le missioni Artemis

Lo Space Launch System, o SLS, è il razzo della NASA per l’esplorazione dello spazio profondo. L’agenzia lo collega ad Artemis, il suo programma di missioni lunari con e senza equipaggio. Secondo la scheda della NASA, Artemis I ha utilizzato una navicella Orion senza equipaggio: il motore RL10 ha fornito la propulsione nello spazio necessaria a inviarla verso la Luna. L’agenzia afferma che il motore dovrebbe svolgere di nuovo quel ruolo in Artemis II e Artemis III, descritte come missioni lunari con equipaggio.

In questo contesto, il ruolo dell’RL10 è la propulsione nello spazio, non l’insieme dei motori che spingono il razzo dalla rampa. La NASA dichiara che lo stadio di propulsione criogenica provvisorio (ICPS) di SLS utilizza un RL10 prodotto da L3Harris. Il motore brucia idrogeno liquido e ossigeno liquido e genera 24.750 libbre di spinta. La fonte non propone qui un confronto con altri motori: il dato descrive questo componente, non la spinta complessiva di SLS.

Secondo la NASA, lo stadio centrale di SLS è alto 212 piedi e ha un diametro di 27,6 piedi. Contiene idrogeno e ossigeno liquidi criogenici e i sistemi che li alimentano a quattro motori RS-25. Ospita anche i computer di volo e gran parte dell’avionica. La NASA ha inoltre annunciato il completamento dell’assemblaggio del motore RS-25 numero 2063 per la famiglia SLS; la descrizione disponibile afferma che gli RS-25 alimentano lo stadio centrale.

Booster solidi e motori a propellente liquido

SLS combina diversi tipi di sistemi di propulsione. La NASA descrive i suoi booster solidi come i più grandi e potenti booster a propellente solido mai costruiti per il volo. Ognuno è alto quanto un edificio di 17 piani e brucia circa sei tonnellate di propellente al secondo. Secondo l’agenzia, ciascun booster produce più spinta di 14 aerei con quattro motori. Il paragone rende l’idea della scala attribuita dalla NASA al componente, ma non sostituisce un valore di spinta espresso in unità comuni con cui confrontare i razzi.

Per Ariane 6, l’Agenzia spaziale europea (ESA) descrive lo stadio principale, collocato alla base del veicolo. È alto 32 metri, largo 5,4 metri e ha una massa di 23.000 chilogrammi senza propellente. È alimentato dal motore Vulcain 2.1, che brucia ossigeno liquido. Le informazioni citate non forniscono qui le prestazioni complessive di Ariane 6 né specificano tutte le configurazioni possibili: dimensioni e motore descrivono una parte importante del razzo, non una scheda completa delle sue capacità.

Una scheda tecnica di Ariane 5 ospitata dalla NASA descrive un’architettura diversa: due motori solidi segmentati all’accensione, ciascuno con oltre 500 tonnellate di spinta, insieme a uno stadio centrale alimentato da un Vulcain che utilizza ossigeno e idrogeno liquidi. La scheda riassume il veicolo come un sistema di 2,5 stadi e quattro unità propulsive. Ariane 5 e Ariane 6 sono veicoli diversi: i dati dell’uno non vanno attribuiti all’altro.

New Glenn e l’importanza della destinazione

La NASA afferma che New Glenn è alimentato da sette motori Blue Engine 4 (BE-4). Nelle informazioni del proprio programma di servizi di lancio, l’agenzia indica una capacità superiore a 13 tonnellate metriche verso l’orbita di trasferimento geostazionaria e di 45 tonnellate metriche verso l’orbita terrestre bassa. Un’orbita di trasferimento è una traiettoria di passaggio verso un’altra orbita; l’orbita terrestre bassa è più vicina alla Terra. Il punto essenziale è che la quantità trasportabile cambia con la destinazione.

La stessa pagina indica che New Glenn è incluso nel contratto Launch Services II della NASA. Questo colloca il veicolo nell’ambito dei servizi di lancio dell’agenzia, ma le evidenze fornite non specificano un calendario dei voli, missioni concrete assegnate o risultati operativi. L’estratto non descrive neppure le caratteristiche di ciascuno dei sette motori o la ripartizione del lavoro tra gli stadi.

Cosa stabiliscono i dati e cosa resta incerto

Nel loro insieme, le fonti mostrano diversi modi di ottenere capacità di lancio: motori liquidi negli stadi centrali, motori per la propulsione nello spazio e booster solidi che aggiungono spinta durante il decollo. Chiariscono anche che la sola “potenza” non descrive un razzo. Il carico utile dipende dalla destinazione e le specifiche di un motore o di uno stadio non equivalgono alle prestazioni dell’intero veicolo.

• SLS: è associato ad Artemis; la documentazione descrive uno stadio centrale con quattro RS-25, uno stadio ICPS con un RL10 e booster solidi.
• New Glenn: la NASA indica sette motori BE-4 e capacità diverse per l’orbita di trasferimento geostazionaria e l’orbita terrestre bassa.
• Ariane 6: l’ESA dettaglia le dimensioni dello stadio principale e il motore Vulcain 2.1.
• Ariane 5: la scheda tecnica citata descrive una configurazione diversa, con motori solidi e uno stadio centrale Vulcain.

Le evidenze non forniscono dati omogenei su massa totale, costo, frequenza dei lanci, storia dei voli o capacità verso le stesse destinazioni per tutti questi veicoli. Consentono di spiegare componenti e alcune capacità dichiarate, ma non di stabilire quale sia il razzo “migliore” né di costruire un confronto completo.