Dalla fine dell'era Apollo, uno degli obiettivi principali della NASA, Roscosmos e altre agenzie spaziali è stato lo sviluppo di tecnologie che consentiranno una presenza umana a lungo termine nello spazio. Queste tecnologie aiuteranno anche quando arriva il momento di montare missioni rinnovate sulla Luna, su Marte e in altre località del Sistema Solare. Negli ultimi decenni, questi sforzi hanno fruttato Mir e la Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Nei prossimi anni, questi sforzi porteranno anche al Lunar Orbital Platform-Gateway e alle stazioni spaziali commerciali - come il Bigelow B330. E se le compagnie aerospaziali private come la Gateway Foundation si fanno strada, avremo anche uno spazioporto in orbita attorno alla Terra. La società ha recentemente pubblicato un video che mostra esattamente come apparirà questa stazione spaziale a ruote rotanti e in che modo aziende come SpaceX potrebbero aiutare a costruirla.
Il concetto dell'azienda è noto come Gateway, una stazione spaziale rotante basata su progetti proposti dallo scienziato missilistico tedesco e architetto spaziale Werner von Braun. Questi disegni sono stati presentati in una serie di articoli sulla rivista nazionale Collier negli anni '50 intitolato "L'uomo conquisterà presto lo spazio!" Per questo motivo, la società ha designato il suo progetto proposto come stazione Von Braun.
Questo concetto è in realtà piuttosto onorato nel tempo. Il design di Von Braun si basava su proposte precedenti, la prima delle quali fu realizzata dallo scienziato russo Konstantin Tsiolkovsky nel 1903. Il concetto è stato magnificamente illustrato in Stanley Kubrick 2001: Odissea nello spazio, che è stato co-scritto dal famoso scienziato e futurista Arthur C. Clarke (e basato su un racconto del suo titolo "The Sentinel").
In tutti i casi, il concetto generale prevede una stazione a ruota rotante in orbita terrestre, che stabilisca una presenza umana nello spazio fornendo allo stesso tempo la gravità artificiale per i suoi abitanti. Questo è un aspetto importante dei voli spaziali proposti che porterà gli astronauti in posizioni nello spazio profondo, come Marte e più lontano nel Sistema Solare (e forse oltre).
Dati gli effetti dell'esposizione a lungo termine alla microgravità, ampiamente documentati nel recente Twin Study della NASA, i pianificatori delle missioni hanno cercato modi per mitigarli. Lo studio consisteva in dieci indagini separate sugli effetti a lungo termine della microgravità sull'uomo, usando come gemelli gli astronauti gemelli Scott Kelly e Mark Kelly.
Dopo aver trascorso oltre un anno nello spazio, i team di studio hanno notato una serie di cambiamenti significativi tra Scott Kelly e suo fratello. Mentre sperimentava la stessa perdita di massa muscolare e densità ossea degli altri astronauti che trascorrevano lunghi periodi di tempo a bordo della ISS, ci furono altri cambiamenti che resero molto difficile adattarsi alla vita sulla Terra.
La vista di Kelly era diminuita, avvertiva un intenso gonfiore alle estremità e si notavano anche cambiamenti nella funzione degli organi e nell'espressione genica. Oltre alla microgravità, ci sono anche domande su come il corpo umano reagirà all'esposizione a lungo termine alla gravità lunare (16,5% della Terra normale) e alla gravità marziana (~ 38%).
Ciò è particolarmente importante alla luce degli attuali piani per stabilire un avamposto permanente sulla Luna e condurre missioni con equipaggio su Marte nei prossimi due decenni. Come ha affermato John Blincow, CEO di Gateway Foundation, nel video recentemente pubblicato (visto di seguito), questo è uno dei vantaggi del Gateway proposto dalla sua azienda:
"Le persone hanno bisogno della gravità in modo che i corpi non cadano a pezzi. Ma quanto andrà bene la gravità lunare per un anno ma non per due anni? Volere Lavoro gravitazionale marziano per l'uomo a lungo termine, ma non per i grandi animali da allevamento? Due giorni alla settimana al 30% g saranno sufficienti per gli equipaggi dell'ISS per trattenere la massa ossea? Costruire la stazione spaziale von Braun può aiutare a sbloccare quei segreti. "
La struttura del Gateway è costituita da due anelli concentrici interni fissati da quattro raggi ad un anello esterno. I due anelli concentrici formano l'Area di gravità lunare (LGA), dove la rotazione della stazione fornisce una forza gravitazionale uguale a quella della superficie lunare. L'anello interno esterno - l'anello LGA Habitation - è il luogo in cui verranno posizionati i moduli abitativi, che saranno costituiti da piccole stanze per gli ospiti.
Nel frattempo, l'anello interno a soffitto alto della LGA offrirà al turista l'opportunità di cenare e giocare in un ambiente a bassa g. Al centro della stazione ci sono l'hub e la baia, dove saranno situati il controllo del traffico e dell'ambiente, la sicurezza e il nesso di trasporto del gateway. L'hub avrà anche una sala di osservazione dove gli ospiti possono guardare le navette in arrivo.
L'anello esterno, noto come Mars Gravity Area (MGA), sperimenta una rotazione più veloce poiché è più lontano dal nucleo. Ciò si traduce in una forza gravitazionale artificiale simile a quella che si sperimenterebbe sulla superficie di Marte. Questa area avrà 4 o 5 deck e sarà dove si troveranno i moduli di grandi dimensioni che offrono alloggi permanenti. Come ha spiegato Blincow:
“La stazione spaziale Von Braun sarà una stazione spaziale rotante progettata per produrre livelli variabili di gravità artificiale aumentando o diminuendo la velocità di rotazione. La stazione sarà progettata fin dall'inizio per ospitare sia le agenzie spaziali nazionali che conducono ricerche a bassa gravità sia i turisti spaziali che vogliono sperimentare la vita su una grande stazione spaziale con il comfort della bassa gravità e la sensazione di un bell'hotel ".
Un altro elemento importante menzionato da Blincow nel ruolo che SpaceX potrebbe svolgere nella creazione della stazione. Inizialmente, il progetto del Gateway prevedeva moduli lunghi 12 m (40 piedi) e larghi 8,5 m (28 piedi) (circa il doppio delle dimensioni dei moduli ISS). Ma grazie ai progressi di SpaceX ha fatto tardi con i loro Starship e Super pesante, la Gateway Foundation ritiene che potrebbero essere avviati carichi utili più pesanti.
“Se avessimo uno SpaceX superpesanti secondo stadio che è stato sviluppato solo per la costruzione dello spazio, possiamo avere moduli che sono 12 metri di larghezza e 12 metri di lunghezza ”, ha affermato Blincow. "Questa dimensione molto più grande consentirà un volume interno molto più grande con gli stessi costi di lancio."
Il design modulare degli anelli è pensato per ospitare diversi tipi di attività e attività. Mentre alcuni saranno riservati agli alloggi dei lavoratori portuali, altri saranno dedicati alla ricerca scientifica. Questi ultimi moduli saranno molto richiesti poiché la stazione offre la possibilità di esaminare come gli organismi terrestri pagano con la gravità lunare e marziana senza dover effettivamente andare lì.
Altri saranno disponibili per catene alberghiere e di ristoranti, alloggi di lusso privati e altre aziende che cercano di stabilire uffici nello spazio (possibilmente per trarre vantaggio dalle leggi fiscali!) Blincow sottolinea inoltre che la creazione del Gateway sarà al di là di ogni singola nazione, e richiederà uno sforzo internazionale che riunisca agenzie spaziali, aerospaziale commerciale e appassionati di spazio.
Il risultato finale di questo sarà una stazione internazionale non dissimile dalla ISS, ma un'impresa privata che sarebbe economicamente autosufficiente. Non viene data alcuna indicazione su quanto costerà la costruzione del Gateway, ma Blincow è fiducioso che sarà conveniente, grazie ancora a SpaceX e al modo in cui il suo impegno per i missili riutilizzabili sta riducendo il costo dei lanci individuali.
Riferendosi all'annuncio di Musk nel 2017 che il BFR sarebbe stato completamente riutilizzabile (che ha fatto al 29 ° Congresso Astronautico Internazionale (IAC) ad Adelaide, Australia), Blincow afferma:
“Quando abbiamo iniziato a realizzare le nostre proiezioni dei costi per la costruzione dello spazio, lo abbiamo basato sul costo di lancio stimato più basso che siamo riusciti a trovare: SpaceX BFR a $ 1000 al kg. Il risultato è stato di circa $ 150 milioni al lancio. Ma poi Elon Musk ha fatto una presentazione ad Adelaide che ha cambiato tutto. Rendendo riutilizzabili tutti i componenti di BFR, i suoi costi potrebbero essere ripartiti su molti voli, proprio come un aereo di linea.
“Elon Musk stima i costi di lancio di Starship e superpesanti booster a circa $ 7 milioni. Alcuni stimano che ogni lancio raggiungerà i 40 milioni di dollari dopo che tutti i fattori saranno stati presi in considerazione. Ma che si tratti di sette o quaranta milioni di dollari, questa è ancora musica per le nostre orecchie. Ciò significa che le stazioni spaziali rotanti, le strutture di manutenzione e i depositi di carburante possono e saranno costruiti in modo economico ”.
Il processo di costruzione, che dipenderà fortemente dai progressi della robotica spaziale, convaliderebbe anche i sistemi e le tecnologie chiave che un giorno potrebbero andare nella costruzione di enormi habitat spaziali (come O'Neil Cylinders). Questi sono considerati da molti come una valida alternativa (o aggiunta) alle proposte per la colonizzazione di altri pianeti.
Questi sistemi spaziano dalla stabilizzazione al riciclo dell'aria, dalla bonifica dell'acqua al risanamento a bassa gravità, dallo stoccaggio di alimenti nello spazio alle sfide ingegneristiche. Tutte le domande che rientrano nella rubrica generale di "come possiamo sostenere una popolazione nello spazio?" sarà affrontato dalla costruzione del Gateway, afferma Bilcow.
In termini di finanziamento della costruzione, Bilcow indica in che modo la sua azienda spera di sfruttare importanti collaborazioni con le agenzie spaziali del mondo (NASA, Roscomos, ESA, Cina, India e altri), nonché con le società aerospaziali commerciali. Hanno anche in programma di raccogliere fondi attraverso la vendita anticipata dei biglietti e la vendita di moduli (per i super ricchi) e l'organizzazione di una lotteria e la creazione di un programma di abbonamento alla squadra (per tutti gli altri).
Oltre alla costruzione di un Gateway in orbita attorno alla Terra, la Fondazione spera anche di creare una flotta di veicoli trans-atmosferici (TAV) in grado di trasportare le persone da e verso la stazione spaziale. Sperano anche di costruirne un altro in orbita lunare (il Ponte Lunare), che consentirebbe viaggi regolari tra Terra e Luna (usando navette cis-lunari) e viaggi regolari verso la superficie lunare (usando lander cis-lunari).
Ancora una volta, i costi di un tale progetto sarebbero astronomici e al di là di ciò che potrebbe sostenere una singola nazione o società. Tuttavia, con molti imprenditori che cercano di attuare il turismo spaziale, per non parlare del modo in cui tali stazioni spaziali potrebbero facilitare le missioni di esplorazione sulla Luna e persino su Marte, le partnership che Blincow immagina potrebbero essere fattibili.
Come tanti altri piani ambiziosi per colonizzare lo spazio, commercializzare LEO e stabilire una presenza umana su altri corpi nel Sistema Solare, dovremo solo aspettare e vedere se la Fondazione Gateway ha le gambe o subisce lo stesso destino di Marte Uno - che ha recentemente annunciato di essere in bancarotta. Una cosa che vanno per loro, oltre alla visione, è la capacità di sgretolare i numeri. Speriamo che funzionino a loro favore!
I punti principali del video della Fondazione sono stati anche l'argomento di una presentazione che si è svolta a Caltech nel gennaio 2016 (ospitata dal Keck Institute for Space Studies). Intitolata "Costruire il primo porto spaziale nell'orbita terrestre bassa", la conferenza è stata presentata da John Blincow e Tom Spilker, un ingegnere di volo spaziale in pensione che ha lavorato per molti anni con il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA.
Per ulteriori informazioni su Gateway Foundation e i loro vari progetti, consulta il loro sito Web qui.
