Il sogno di arrivare su Marte si scontra con un problema banale solo in apparenza, ovvero la quantità di carburante necessaria. Nessun razzo può trasportare tutto il propellente in un solo viaggio, e proprio per questo la NASA punta da anni sul rifornimento in orbita. Nelle scorse ore l’agenzia americana ha annunciato di aver collaudato un pezzo decisivo per rendere possibile questa tecnologia, un crioaccoppiatore messo a punto dall’azienda statunitense L3Harris.
Il concetto è facile da capire e maledettamente complicato da mettere in pratica. Funziona un po’ come il distributore di benzina, dove il beccuccio deve combaciare con il bocchettone dell’auto. Allo stesso modo, le future stazioni orbitali avranno bisogno di un connettore capace di passare il propellente da un serbatoio all’altro mentre tutto galleggia nello spazio. Il crioaccoppiatore è esattamente questo, un sistema di aggancio automatico pensato per unire una navicella a un deposito orbitale e fare il pieno prima di partire verso mete più lontane.
Il vero ostacolo si chiama temperatura. I propellenti di ultima generazione, come idrogeno liquido e ossigeno liquido, vanno tenuti a centinaia di gradi sotto zero, altrimenti evaporano. Qualunque connettore che li trasporti deve reggere queste condizioni estreme senza perdite, senza inceppamenti e soprattutto senza che un astronauta in tuta debba intervenire di persona. «Il rifornimento criogenico in orbita tra due navicelle non è mai stato realizzato e rimane una delle sfide ingegneristiche più ardue nello spazio», ha dichiarato Travis Belcher, project manager del crioaccoppiatore al Marshall Space Flight Center della NASA ad Huntsville, in Alabama.
I collaudi tra azoto liquido e attracchi imperfetti
Le prove al Marshall si sono mosse su due binari. Sul fronte termico il team ha fatto scorrere azoto liquido a 196 gradi sotto zero attraverso diverse configurazioni del crioaccoppiatore, sia connesso che scollegato, per studiare come reagisce alla contrazione termica e alle differenze di temperatura tra propellente e materiali. Sul fronte operativo, invece, una delle due metà del connettore è stata fissata a un tavolo robotico capace di muoversi e ruotare in ogni direzione. Lo scopo era simulare attracchi non perfettamente allineati, perché il dispositivo è progettato per tollerare un certo margine di disallineamento tra la navicella e il deposito nel momento del collegamento.
Tutto il sistema è completamente automatizzato, una caratteristica non negoziabile per l’uso reale. Nessun astronauta dovrà avventurarsi in una passeggiata spaziale per collegare i serbatoi. «I crioaccoppiatori su cui stiamo lavorando possono agganciarsi e sganciarsi più volte e sono completamente automatizzati», ha spiegato Belcher, precisando che sono pensati per resistere all’ambiente spaziale e dimensionati in base ai serbatoi previsti dalle missioni future.
Una collaborazione tra NASA e privati
Lo sviluppo rientra in un accordo di collaborazione partito nel 2022 tra la NASA e alcune aziende private. Nell’ambito di questa intesa l’agenzia mette a disposizione strutture, competenze e hardware senza costi a carico dei partner. Il programma Cryogenic Fluid Management è coordinato da una squadra trasversale che coinvolge il Marshall Space Flight Center e il Glenn Research Center di Cleveland.
La fase è ancora iniziale, e Belcher è il primo a ribadirlo, spiegando che le prossime campagne di test verranno calibrate sulle esigenze di missioni specifiche. Il fatto stesso che si stia già validando la meccanica del rifornimento criogenico in orbita, ovvero la parte più ostica dell’intero sistema, racconta molto. La NASA considera questa capacità una priorità concreta lungo la rotta verso lo spazio profondo, quel territorio che separa ancora i progetti dalla realtà di una missione verso Marte.