Un nuovo satellite di navigazione GPS, destinato a sostituirne uno vecchio di quasi 17 anni, è salito in orbita da Cape Canaveral a bordo di un razzo Falcon 9 di SpaceX giovedì, segnando la prima volta che i funzionari spaziali militari statunitensi, di solito avversi al rischio, hanno accettato di lanciare una missione di sicurezza nazionale su un booster commerciale riutilizzato. Dopo un regolare conto alla rovescia, il razzo Falcon 9, alto 70 metri, ha acceso i suoi nove motori principali Merlin 1D ed è decollato dalla rampa 40 dalla Cape Canaveral Air Force Station alle 12:09:35 a.m. EDT (le 18:09:35 italiane) di giovedì 17 giugno. I nove motori principali sono rimasti accesi per due minuti e mezzo spingendo il lanciatore oltre la velocità del suono e attraverso un sottile strato di nuvole alte. Il Falcon 9 ha compiuto una arco verso nord-est mentre saliva nella stratosfera, quindi lo stadio booster si è staccato per lasciare il posto al motore del secondo stadio del razzo. Il booster, designato B1062 nell'inventario di SpaceX, è stato precedentemente lanciato e atterrato lo scorso novembre in una missione per trasportare il precedente satellite GPS nello spazio. Facendo il suo secondo volo giovedì, il primo stadio ha invertito l'orientamento per volare prima di coda, ha dispiegato le quattro pinne a griglia ('grid fins') in titanio per fornire ulteriore stabilità aerodinamica e ha iniziato una discesa ipersonica nell'atmosfera. Una prima accensione, utilizzando tre dei motori del primo stadio, ha rallentato il razzo. Infine l'accensione finale per l'atterraggio con il solo motore centrale. Le quattro zampe di atterraggio, in fibra di carbonio, si sono spiegate alla base del razzo mentre si posizionava sopra al bersaglio della nave drone, delle dimensioni di un campo da calcio di SpaceX "Just Read The Instruction - Basta leggere le istruzioni" parcheggiata nell'Oceano Atlantico a circa 650 chilometri a nord-est di Cape Canaveral.
Nell'immagine l'atterraggio del primo stadio B1062 sulla nave drone JRTI. Credit: SpaceX webcast
L'atterraggio, avvenuto otto minuti e mezzo dopo il decollo, ha segnato l'88esimo recupero di un razzo Falcon dal 2015, ma la missione non aveva ancora raggiunto il suo obiettivo primario. Nello stesso istante in cui il secondo stadio del razzo si è spento, il booster del Falcon 9 era sulla sua discesa finale. La prima delle due accensioni del motore dello stadio superiore richieste nella missione di giovedì ha posizionato la navicella spaziale GPS 3 SV05 della Space Force in un'orbita di parcheggio preliminare. Dopo circa 63 minuti dall'inizio della missione, il motore, alimentato a cherosene dello stadio superiore, si è riacceso per 44 secondi rimodellando l'orbita del razzo su un'ellisse che si estendeva fino a un'altitudine di circa 20.200 chilometri nel suo punto più alto. Dopo aver volato nel raggio di comunicazione delle stazioni terrestri della Space Force alle Hawaii e in California, il razzo ha rilasciato il satellite GPS alle 13:38 a.m. EDT (le 1938 italiane), quasi un'ora e mezza dopo il lancio. La Lockheed Martin, che ha costruito il satellite, ha confermato che le squadre di terra hanno stabilito un contatto con il nuovo veicolo spaziale GPS poco dopo la separazione dal razzo Falcon 9. Nelle prossime 1-2 settimane, il satellite utilizzerà il proprio motore per manovrare in un'orbita terrestre media circolare a 20.200 chilometri sopra la Terra con un'inclinazione di 55 gradi. Secondo il colonnello Edward Byrne, capo materiale senior della divisione Medium Earth Orbit del Centro spaziale e missilistico ha dichiarato che, se tutto andrà secondo i piani, il nuovo satellite, soprannominato "Neil Armstrong", potrebbe essere passato al controllo degli operatori della Space Force entro due settimane dal lancio.
Nella foto, il decollo del razzo Falcon 9 con il satellite GPS 3 SV05 dalla rampa 40 di Cape Canaveral. Credit: Ken Kremer
Compresa la missione di giovedì, la SpaceX ha lanciato 67 booster riutilizzati con un record di successi impeccabile fin da marzo 2017. Ma il lancio di giovedì è stata la prima volta che i responsabili militari hanno affidato a un carico utile della sicurezza nazionale ad alta priorità un volo su un primo stadio riutilizzato. La certificazione dei booster Falcon 9 riutilizzati per i carichi utili della sicurezza nazionale potrebbe far risparmiare ai contribuenti centinaia di milioni di dollari nei prossimi anni. La Space Force ha già ottenuto alcuni risparmi passando ai razzi Falcon 9 riutilizzati su due lanci di satelliti GPS, incluso il volo di giovedì. I militari hanno anche accettato di consentire a SpaceX di far atterrare i suoi booster Falcon 9 in quattro missioni GPS, tra cui due missioni lo scorso anno con nuovi razzi. I risparmi combinati sono stati pari a 64,5 milioni di dollari in quattro missioni, aprendo la strada al lancio di più carichi utili per la sicurezza nazionale su razzi che hanno già volato precedentemente, nei prossimi anni. "In preparazione per questo primo evento, abbiamo lavorato a stretto contatto con SpaceX per comprendere i processi di ristrutturazione e siamo fiduciosi che questo razzo sia pronto per il suo prossimo volo," ha affermato Walter Lauderdale, vice direttore della missione e capo della divisione Falcon presso la Space Force. Lauderdale ha affermato che i militari stanno lavorando dal 2016 per certificare l'uso di hardware missilistico riutilizzato sui lanci di satelliti per la sicurezza nazionale.
Nella foto, il lsatellite GPS 3 SV05 mentre viene inserito nell'ogiva protettiva del razzo Falcon 9. Credit: Lockheed Martin
La SpaceX e la United Launch Alliance (ULA), i due principali fornitori di lanci spaziali della Space Force, possono proporre di utilizzare l'hardware precedentemente utilizzato in tutte le missioni di sicurezza nazionale con nuovi contratti assegnati lo scorso agosto. Finora, solo SpaceX vola con stadi di razzi riciclati. "Attraverso la continua collaborazione con SpaceX, siamo stati in grado di raggiungere un accordo per accelerare il nostro utilizzo dell'hardware precedentemente utilizzato per le missioni GPS," ha detto Lauderdale ai giornalisti in una teleconferenza lunedì. SpaceX ha fatto volare 10 volte uno dei booster di Falcon 9 della sua flotta e molti altri hanno completato cinque o più missioni. Un lancio militare nel 2019 con un razzo Falcon Heavy, che SpaceX ha creato unendo tre nuclei di Falcon 9, ha utilizzato due booster laterali che avevano precedentemente volato. Ma quella missione trasportava satelliti dimostrativi di tecnologia sperimentale, non un carico utile operativo come un veicolo spaziale GPS. Da quando ha accettato di mettere il veicolo spaziale GPS 3 SV05 su un booster riutilizzato, la Space Force ha certificato formalmente i processi di recupero e ristrutturazione di SpaceX. Quel lavoro non ricorrente renderà più facile far volare regolarmente i payload di sicurezza nazionale sui Falcon 9 riutilizzati in futuro, ha affermato Lauderdale. I tecnici del 5th Space Launch Squadron a Cape Canaveral seguono la ristrutturazione di SpaceX dei razzi riutilizzati. Rispetto a molti operatori satellitari commerciali, la Space Force esegue un'ulteriore supervisione dei suoi appaltatori di lancio a causa dell'alto costo e della criticità dei suoi carichi utili per la sicurezza nazionale degli Stati Uniti. "Lavorando con SpaceX, valutiamo i loro processi di ispezione e ciò che hanno fatto per valutare l'hardware dopo il suo ritorno," ha affermato Lauderdale.
Il lavoro comprendeva stabilire come valutare la vita rimanente di un booster Falcon 9 analizzando lo stress che incontra durante il lancio e il rientro nell'atmosfera. L'intenso programma di lancio di SpaceX - questo è stato il 19esimo lancio di un Falcon 9 dell'anno - ha fornito ai responsabili militari molti dati da osservare e ha rafforzato la loro fiducia nel lancio della missione GPS 3 SV05 su un booster riutilizzato. “Valutiamo tutto ciò e lo confrontiamo, in sostanza, per vedere quanta parte della vita di qualsiasi altro componente potrebbe essere stata consumata da ciò che ha visto durante il volo," ha detto Lauderdale. “Quindi quei dati di volo sono stati molto utili per noi nel valutare quanta vita è rimasta al booster.” La Space Force "continuerà a valutare quei dati mentre esaminiamo il potenziale per andare oltre il secondo volo di un particolare booster," ha concluso. La nave drone di SpaceX tornerà a Port Canaveral con il booster Falcon 9 che è atterrato dopo la missione di giovedì. Il razzo sarà quindi revisionato per un altro lancio. Lauderdale ha affermato che il booster tornerà alla rotazione di SpaceX dei razzi riutilizzati per l'uso in missioni commerciali. Il prossimo lancio GPS della Space Force nel 2022 utilizzerà un diverso razzo Falcon 9 che ha precedentemente già volato. Il lancio di giovedì ha utilizzato una nuova ogiva protettiva del carico utile, che protegge il satellite durante le prime fasi del lancio. Lauderdale ha affermato che SpaceX potrebbe proporre di riutilizzare l'ogiva nelle future missioni di sicurezza nazionale. Il satellite GPS 3 SV05 è arrivato sulla Space Coast della Florida ad aprile dalla sua fabbrica Lockheed Martin in Colorado. Dopo la consegna su un aereo cargo C-5 dell'Air Force, il veicolo spaziale ha superato i controlli finali ed è stato alimentato con i propellenti di manovra (idrazina e tetrossido di azoto). I tecnici hanno quindi incapsulato il satellite all'interno dell'ogiva del carico utile del Falcon 9 ed è stato spostato sulla piattaforma di lancio per l'accoppiamento con il razzo. Secondo Byrne il satellite completamente rifornito pesava circa 4.331 chilogrammi, al momento del lancio.
Nell'immagine, il lsatellite GPS 3 SV05 mentre viene rilasciato dal secondo stadio del razzo Falcon 9. Credit: SpaceX Webcast
Tre, dei primi quattro satelliti di navigazione GPS di nuova generazione della serie 3 della Space Force, sono stati lanciati sui razzi Falcon 9 da SpaceX. Un altro satellite GPS 3 è partito con un razzo Delta 4 dalla United Launch Alliance, rivale di SpaceX. La serie aggiornata di satelliti di navigazione GPS 3 è progettata per una durata di 15 anni, un miglioramento rispetto ai sette anni e mezzo e ai 12 anni di vita dei satelliti GPS della generazione precedente. Secondo Lockheed Martin, i satelliti GPS 3 forniscono una precisione tre volte migliore e capacità anti-jamming (resistere alle interferenze) fino a otto volte superiori rispetto ai primi veicoli spaziali GPS. I satelliti GPS 3 introducono anche un nuovo segnale civile in banda L compatibile con altre reti satellitari di navigazione internazionali, come il programma europeo Galileo. La combinazione di segnali da GPS, Galileo e altri satelliti di navigazione può migliorare la precisione delle misurazioni della posizione basate sullo spazio. L'esercito degli Stati Uniti utilizza i satelliti GPS per la guida delle 'bombe intelligenti' e altre munizioni a guida di precisione. Le truppe si affidano alla rete, che richiede un minimo di 24 satelliti per la copertura globale, per fornire dati di posizionamento da polo a polo. Con GPS 3 SV05, la flotta GPS dispone di 24 satelliti in grado di trasmettere un segnale di navigazione crittografato di livello militare noto come codice M, sufficiente per la copertura del codice M in tutto il mondo. I più vecchi satelliti GPS ancora nella flotta non sono dotati di codice M. Il segnale M-code consente ai satelliti GPS di trasmettere segnali ad alta potenza e resistenti ai disturbi su regioni specifiche, come un teatro militare o un campo di battaglia. La capacità fornisce alle forze statunitensi, e alleate, servizi di navigazione più affidabili e potrebbe anche consentire ai militari di interrompere o bloccare intenzionalmente i segnali GPS di livello civile in una particolare regione, mentre il segnale del codice M rimarrebbe senza ostacoli. L3Harris Technologies costruisce gli strumenti di navigazione per i satelliti GPS 3. I civili utilizzano il Global Positioning System sui loro smartphone e gli aerei di linea utilizzano segnali GPS potenziati per atterraggi di precisione e navigazione in volo. Le banche utilizzano i segnali di temporizzazione dei satelliti GPS per contrassegnare il tempo delle transazioni finanziarie. La Lockheed Martin ha contratti con la Space Force per costruire fino a 32 satelliti GPS 3 serie e GPS 3 Follow-On. La costruzione dei primi otto satelliti GPS 3 è coperta da un contratto del 2008 del valore di 3,6 miliardi di dollari. I responsabili militari non sono stati in grado di fornire un costo esatto per il veicolo spaziale GPS 3 SV05, ma il costo medio di ciascun satellite nell'acquisto del 2008 ammontava a quasi 500 milioni di dollari al netto dell'inflazione. Byrne ha detto all'inizio di questa settimana che il satellite GPS 3 SV05 opererà nel piano D, slot 1, della costellazione GPS. Quella posizione è attualmente occupata da un satellite GPS lanciato da Cape Canaveral il 6 novembre 2004, con un razzo Delta 2.
Questo è stato il 56esimo lancio orbitale del 2021, il 54esimo a concludersi con successo.
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