Come mostrato nella bellissima IdG odierna da Marco Di Lorenzo, il razzo Terran 1 è decollato dal Launch Complex 16 presso la Cape Canaveral Space Force Station, in Florida, durante il suo volo di prova inaugurale alle 23:25 locali di mercoledì 22 marzo (le 03:25 UTC di giovedì 23 marzo).
La Relativity Space, una società con l'ambizione di sviluppare un razzo completamente riutilizzabile, ha lanciato il suo primo booster a perdere, alimentato a metano ed ossigeno liquido, da Cape Canaveral mercoledì sera, dimostrando con successo la forza della prima struttura stampata in 3D del lanciatore ma non riuscendo a raggiungere orbita dopo un malfunzionamento sul secondo stadio.
Il razzo a due stadi, chiamato Terran 1, è il primo lanciatore di classe orbitale prodotto principalmente con la stampa 3D e il primo veicolo di lancio di fabbricazione statunitense delle sue dimensioni a utilizzare il metano come carburante. La fase iniziale del volo inaugurale del Terran 1 mercoledì sera sembrava svolgersi secondo i piani, senza problemi segnalati fino a quando il secondo stadio non avrebbe dovuto accendersi quasi tre minuti dopo il decollo. Il motore Aeon dello stadio superiore avrebbe dovuto accendersi per una combustione di cinque minuti per accelerare il razzo alla velocità orbitale, circa 27.800 km/h. Ma una telecamera sul secondo stadio ha mostrato fiamme intermittenti dal motore, che non sembrava accendersi alla massima potenza. Il razzo ha raggiunto una velocità massima di circa 7.400 chilometri all'ora, quindi ha iniziato a rallentare mentre si alzava brevemente nello spazio, secondo una lettura della velocità apparsa sul webcast in diretta del volo di Relativity. Il direttore del lancio di Relativity, Clay Walker, ha confermato che c'era un'anomalia nel secondo stadio in un annuncio a circa cinque minuti dall'inizio della missione. Non c'erano satelliti sul primo volo di prova del razzo Terran 1. I detriti del razzo probabilmente sono caduti nell'Oceano Atlantico a circa 644 chilometri a est di Cape Canaveral.
Relativity Space, una startup con sede in California fondata nel 2015, aveva affermato prima del volo di prova Terran 1, che uno dei suoi obiettivi principali con il volo di prova era dimostrare che un razzo stampato in 3D potesse resistere alle vibrazioni e alle forze estreme di un lancio, in particolare in una fase del volo nota come Max-Q, o massima pressione aerodinamica. I dati raccolti durante il volo di prova di Terran 1 mercoledì sera aiuteranno nello sviluppo del futuro razzo di Relativity, un lanciatore completamente riutilizzabile chiamato Terran R, ha affermato la società. "I primi lanci sono sempre entusiasmanti e il volo di oggi non ha fatto eccezione," ha affermato Arwa Tizani Kelly, responsabile del programma tecnico di test e lancio di Relativity Space. “Anche se non abbiamo raggiunto l'orbita, abbiamo superato significativamente i nostri obiettivi chiave per questo primo lancio, e quell'obiettivo era quello di raccogliere dati al Max-Q, una delle fasi di volo più impegnative, e raggiungere la separazione degli stadi. I dati di volo di oggi saranno preziosi per il nostro team mentre cerchiamo di migliorare ulteriormente i nostri razzi, incluso il Terran R".
I test a terra prima del primo lancio del Terran 1 hanno mostrato che il razzo stampato in 3D potrebbe resistere a forze simili a quelle di un veicolo di lancio costruito con materiali più convenzionali, come alluminio, fibra di carbonio o acciaio inossidabile. Il test di volo di mercoledì sembra confermare questi risultati. In una dichiarazione pubblicata su Twitter, Relativity ha affermato che la sopravvivenza del razzo Terran 1 attraverso Max-Q è stata la "più grande prova del nostro nuovo approccio alla produzione additiva". "Oggi è una grande vittoria, con molti primati storici," ha detto Relativity. “Siamo anche passati allo spegnimento del motore principale e alla separazione degli stadi. Valuteremo i dati di volo e forniremo aggiornamenti pubblici nei prossimi giorni”.
Nella foto i nove motori Aeon 1 del razzo Terran 1 creano quelli che si chiamano 'mach diamond' in blu per il metano. Credito: Relativity Space
Il primo razzo Terran 1 di Relativity è decollato dopo aver cancellato due conti alla rovescia all'inizio di questo mese. Forti venti di livello superiore e un natante che si era inoltrato nell'area di pericolo di lancio nell'Oceano Atlantico hanno ritardato il decollo del razzo Terran 1, alto 33,5 metri, di quasi un'ora e mezza mercoledì notte. Ma con questi problemi risolti, il team di lancio di Relativity ha iniziato il conto alla rovescia e ha superato un'ultima serie di controlli prima di cedere il controllo della sequenza di lancio ai computer.
I nove motori Aeon 1 alimentati a metano, progettati e costruiti da Relativity, si sono accesi sei secondi prima del lancio e hanno raggiunto la massima potenza, producendo quasi 94 tonnellate di spinta. Dopo un controllo di sicurezza dell'ultimo secondo, il computer del razzo ha dato il comando di rilasciare i vincoli di tenuta e il Terran 1 si è innalzato dalla rampa di lancio di Relativity. I nove motori principali hanno prodotto la caratteristica fiamma di scarico di colore blu, dovuta all'utilizzo del metano, mentre il Terran 1 si librava nell'atmosfera, dirigendosi verso est da Cape Canaveral prima di superare la velocità del suono a circa un minuto dall'inizio della missione. Il prossimo test chiave è arrivato a T+80 secondi, quando il razzo ha raggiunto Max-Q.
I motori Aeon 1 del primo stadio si sono spenti a T+2 minuti e 40 secondi, seguiti pochi istanti dopo dal rilascio del booster del primo stadio. Quindi lo stadio superiore avrebbe dovuto accendere il suo motore per portare il razzo Terran 1 alla velocità orbitale. Ma la velocità del razzo ha iniziato a diminuire e Relativity ha dichiarato la fine prematura del volo di prova.
Il razzo Terran 1 è progettato per trasportare più di una tonnellata di carico nell'orbita bassa terrestre. Il razzo è destinato al mercato del lancio commerciale di satelliti di piccole e medie dimensioni, rendendo Relativity una delle numerose società di lancio di piccoli satelliti sviluppate privatamente che sono arrivate sul palcoscenico dei voli spaziali negli ultimi anni. Relativity Space era arrivato a mezzo secondo dal lancio del razzo Terran 1 durante il secondo tentativo di lancio l'11 marzo. La società ha affermato che il conto alla rovescia si era interrotto automaticamente quando un computer aveva rilevato un problema appena mezzo secondo prima del decollo. Le squadre di terra hanno collegato il nuovo software al razzo per correggere il problema tecnico, quindi hanno riprovato a lanciare il razzo Terran 1 più tardi nella finestra di lancio dell'11 marzo. Ma il conto alla rovescia si è fermato di nuovo a T-45 secondi quando i computer hanno rilevato una pressione leggermente bassa nel serbatoio di metano del secondo stadio.
Gli ingegneri avevano annullato un precedente tentativo di lancio l'8 marzo quando un problema al sistema di terra aveva impedito all'ossigeno liquido criogenico del razzo di leggere la temperatura corretta. Dopo modifiche al software e lievi modifiche alla sequenza del conto alla rovescia, Relativity era pronta così per riprovare mercoledì sera.
Se il razzo Terran 1 avesse completato il suo volo di otto minuti senza incidenti mercoledì notte, sarebbe diventato il primo lanciatore alimentato a metano a raggiungere l'orbita nella storia, battendo due razzi molto più grandi - Vulcan della United Launch Alliance e Starship di SpaceX - programmati per tentare il loro primi voli di prova su vasta scala nelle prossime settimane o mesi. Tim Ellis, co-fondatore e CEO di Relativity Space, ha affermato che il metano è "la scelta del propellente del futuro, soprattutto per i razzi riutilizzabili".
Il metano è un combustibile più efficiente del cherosene, che viene utilizzato sul razzo Falcon 9 di SpaceX, sul lanciatore Sojuz della Russia e sull'Atlas 5 di ULA. Brucia anche in modo più pulito e lascia meno residui all'interno di un motore rispetto al cherosene, facilitando così la manutenzione e il riutilizzo tra le missioni. Prima ancora che il primo Terran 1 lasciasse la rampa di lancio, Relativity ha iniziato lo sviluppo di un razzo più grande e completamente riutilizzabile chiamato Terran R, un veicolo che secondo la compagnia diventerà un "cargo spaziale in grado di compiere missioni tra la Terra, la Luna e Marte."
Nella foto il razzo Terran 1 sulla rampa di lancio LC-16 di Cape Canaveral in attesa del debutto. Credito: Relativity Space
Nonostante le grandi ambizioni con Terran R, il primo volo di prova del più modesto razzo Terran 1 è stato un traguardo importante per Relativity, una società fondata nel 2015 da Ellis e Jordan Noone, compagni di classe universitari che hanno lavorato per brevi periodi come ingegneri con Blue Origin e SpaceX . Ellis, 32 anni, è CEO di Relativity, mentre Noone, 30 anni, si è dimesso da Chief Technology Officer dell'azienda nel 2020. L'azienda ora vanta circa 1.000 dipendenti, un quartier generale e uno stabilimento da quasi 93-000 metri quadrati a Long Beach, in California, e 1,3 miliardi di dollari in capitale di rischio e raccolta fondi azionari, compreso un investimento iniziale di 500.000 dollari dal miliardario Mark Cuban. Nel 2021, la società ha raggiunto una valutazione di 4,2 miliardi di dollari prima ancora di aver lanciato un qualsiasi razzo.
Josh Brost, vicepresidente delle operazioni sulle entrate di Relativity, ha dichiarato a Spaceflight Now prima del lancio di Terran 1 che arrivare in orbita al primo tentativo non avrebbe "definito il successo" per l'azienda. "Ci sono molte altre cose che potrebbero accadere al momento del lancio che sarebbero comunque considerate di grande successo per noi," aveva detto Brost in un'intervista. Brost ha affermato che superare Max-Q al primo lancio di Terran 1 mostrerebbe "non solo a noi stessi, ma al mondo, che un razzo stampato in 3D è davvero all'altezza del compito di affrontare quegli ambienti di lancio".
Il razzo Terran 1 può trasportare fino a 1.250 chilogrammi di carico, in un'orbita a bassa quota. È molto più di altri piccoli lanciatori di satelliti commerciali, come il veicolo Electron di Rocket Lab. Relativity venderebbe un lancio dedicato su un razzo Terran 1 per 12 milioni di dollari, circa il doppio del prezzo di un volo sul più piccolo veicolo di Rocket Lab. Relativity Space non solo ha sviluppato il razzo Terran 1 e progettato da zero il motore a razzo Aeon, ma ha anche introdotto quattro generazioni di stampanti 3D, ciascuna in grado di costruire più componenti del razzo più velocemente e a costi inferiori. Circa l'85% della massa strutturale di 9.280 chilogrammi del razzo Terran 1 è stata prodotta con la tecnologia di stampa 3D, compresi i suoi motori Aeon. La stampa 3D consente a Relativity di produrre razzi con un numero di parti 100 volte inferiore rispetto ai veicoli di lancio costruiti con metodi convenzionali, afferma la società.
Nella foto il primo motore Aeon R che dovrebbe spingere il più potente razzo Terran R. Credito: Relativity Space
Relativity ha prodotto la struttura primaria del razzo Terran 1 e i serbatoi di propellente sulle sue stampanti 3D utilizzando una lega di alluminio proprietaria. Anche le camere di spinta del motore, gli iniettori e le turbopompe, i propulsori di controllo della reazione e i sistemi di pressurizzazione si affidano alla tecnologia di stampa 3D. Altre parti, come l'avionica e i computer di volo, sono state prodotte utilizzando metodi convenzionali, ha affermato Brost.
Un portavoce dell'azienda ha affermato che test approfonditi sui razzi a Cape Canaveral e su un banco di prova presso lo Stennis Space Center della NASA in Mississippi hanno dato ai responsabili abbastanza fiducia per procedere con il lancio di Terran 1, nonostante non abbiano completato un test di durata completa del primo stadio come originariamente pianificato. I motori e il sistema di pressurizzazione autogena del Terran 1, che utilizza gas autogenerati per mantenere la pressione nei serbatoi del propellente, hanno funzionato bene durante i recenti test a terra, ha affermato Relativity. "Eravamo intenzionati a cercare di arrivare al pad il più velocemente possibile per massimizzare il tasso di apprendimento," ha detto Brost.
Complessivamente, Relativity ha completato 191 test di accensione per il motore Aeon 1 con 10.900 secondi di autonomia durante i test di qualificazione e accettazione del motore su una piazzola di lancio presso lo Stennis Space Center. Il secondo stadio del razzo Terran 1, alimentato da un singolo motore "Aeon Vac" ottimizzato per i lanci nello spazio, ha completato un intero "ciclo di lavoro della missione" simulando la combustione che avrebbe dovuto eseguire durante il volo di prova. Relativity ha anche completato i test dei carichi strutturali sul primo e secondo stadio del razzo Terran 1, e i test funzionali sulla separazione degli stadi e altri meccanismi "critici per il volo".
Relativity ha anche completato un test del "ciclo di lavoro della missione" del secondo stadio del Terran 1 in Mississippi, prima di spedirlo in Florida per i preparativi per il lancio. Il ciclo di lavoro della missione ha eseguito l'intero stadio superiore, incluso il motore, attraverso una sequenza di test corrispondente a ciò che avrebbe sperimentato in volo. Il punto di partenza del razzo Terran 1, il Launch Complex 16, è una struttura inattiva da tempo a Cape Canaveral, un tempo utilizzata dai test missilistici Titan e Pershing e dai lanci di prova del motore del modulo di servizio Apollo della NASA. Il Launch Complex 16 è stato utilizzato l'ultima volta per un lancio nel 1988 e si trova sulla storica "fila di missili" a Cape Canaveral, a sud della rampa di lancio Delta 4 della United Launch Alliance e a nord della zona di atterraggio dei razzi di SpaceX.
Nella foto la stampante 3D utilizzata per realizzare il corpo del razzo Terran 1. Credito: Relativity Space
Dopo aver annunciato nel 2016 di aver ricevuto l'approvazione dei militari per utilizzare il complesso di lancio 16, Relativity ha costruito un hangar per l'elaborazione di razzi, eretto torri di protezione contro i fulmini e installato serbatoi di contenimento del propellente nel sito. Relativity ha consegnato il razzo Terran 1 a Cape Canaveral lo scorso giugno per l'integrazione e i test finali.
La traiettoria verso est da Cape Canaveral dopo il decollo di mercoledì notte mirava a posizionare il razzo Terran 1 in un'orbita a bassa quota inclinata di 28,5 gradi rispetto all'equatore, la stessa latitudine dello spazioporto della Florida. Una cosa che il razzo Terran 1 non stava testando nella missione di mercoledì sera era una carenatura del carico utile, ovvero la struttura che protegge i satelliti durante la salita iniziale di un razzo attraverso l'atmosfera, e che quindi viene rilasciata per rivelare i carichi utili dopo aver raggiunto lo spazio. Il Terran 1 utilizzato nel primo volo di prova di Relativity aveva solo un cono aerodinamico, che non era progettato per separarsi dal razzo.
Un anello di metallo largo 6 pollici, uno dei primi articoli di prova stampati da Relativity diversi anni fa, si trovava all'interno del cono del naso del Terran 1 come carico utile simbolico. La decisione di rinunciare a far volare una carenatura del carico utile durante il primo volo di prova del Terran 1 è stata semplicemente per garantire che la società si concentrasse sulle parti del razzo che devono lavorare per raggiungere l'orbita, ha affermato Brost. "Se guardiamo a come falliscono i nuovi razzi, ci sono una serie di diverse modalità di guasto in cui i sistemi possono andare incontro a problemi," ha detto Brost in un'intervista pre-lancio. “Quelli sono proprio quelli dove stiamo concentrando i nostri sforzi. Ciò sta mettendo il nostro impegno in enormi quantità di test di propulsione e quantità significative di test avionici a terra, hardware-in-the-loop e test strutturali end-to-end completi per garantire che il sistema abbia le migliori possibilità di arrivare fino in orbita e ci offre la migliore possibilità di raccogliere enormi quantità di dati che possiamo quindi utilizzare per migliorare i nostri sistemi in futuro," aveva dichiarato Brost a Spaceflight Now prima del lancio.
Relativity ha un contratto di lancio con la NASA per trasportare nello spazio un gruppo di piccoli satelliti nella seconda missione Terran 1 da Cape Canaveral. La società ha anche un contratto con Telesat per il lancio di satelliti per la costellazione Internet in orbita bassa terrestre pianificata da quella società. E Iridium ha un accordo a lungo termine per lanciare satelliti di trasmissione dati e voce sui razzi di Relativity. L'anno scorso, Iridium ha spostato il lancio di cinque dei restanti sei satelliti "Iridium Next" di riserva da più voli dedicati sul razzo Terran 1 di Relativity a una missione di condivisione entro la fine dell'anno su un singolo razzo Falcon 9 di SpaceX. "Abbiamo ancora un veicolo di riserva, che potrebbe essere lanciato in futuro sul Terran 1," aveva detto un portavoce di Iridium. Ma Iridium afferma che il suo contratto con Relativity include disposizioni per utilizzare i sistemi futuri della società di lancio, come il Terran R. OneWeb ha anche firmato un accordo multi-lancio per far volare i suoi satelliti a banda larga di seconda generazione su razzi Terran R. E un'altra società startup spaziale, chiamata Impulse Space, ha annunciato l'anno scorso che prevede di inviare un lander robotico su Marte con una volo di un Terran R di Relativity.
Nell'illustrazione i razzi Terran 1 e Terran R di Relativity Space a confronto con il Falcon 9 di SpaceX. Credito: Marcus House
Relativity afferma di avere un arretrato contrattuale con una dozzina di clienti per un valore superiore a 1,65 miliardi di dollari. La maggior parte dell'arretrato riguarda il lancio di missioni sul più grande Terran R riutilizzabile, che secondo Relativity potrebbe essere lanciato per la prima volta entro la fine del 2024. Come il Terran 1, il Terran R sarà costruito con la tecnologia di stampa 3D, usa carburante a metano, e partirà per lo spazio dal Launch Complex 16 a Cape Canaveral.
In un thread su Twitter pubblicato alla vigilia del primo lancio del Terran 1, Ellis ha segnalato che Relativity è ansiosa di spostare i propri sforzi sullo sviluppo del Terran R. "Il sollevamento medio-pesante è chiaramente dove si trova la più grande opportunità di mercato per il decennio rimanente, con una massiccia carenza di lanci in questa classe di carico utile in corso," ha affermato Ellis. Simile a una versione più piccola del gigantesco razzo Starship di SpaceX, il Terran R sarà alto 66 metri e misurerà 5 metri di diametro.
Secondo Relativity, volando in modalità riutilizzabile, il razzo Terran R sarà in grado di trasportare un carico utile di 20 tonnellate nell'orbita bassa terrestre. La capacità di carico utile potrebbe aumentare se Relativity facesse volare il Terran R come un razzo a perdere. Il primo stadio Terran R sarà alimentato da sette motori Aeon R riutilizzabili stampati in 3D capaci di 137 tonnellate di spinta ciascuno, che si combinano per generare 952 tonnellate di spinta alla massima potenza. Il secondo stadio Terran R avrà un motore Aeon Vac.
Anche altri nuovi fornitori di lanci commerciali, che inizialmente hanno sviluppato un piccolo lanciatore di satelliti, come Rocket Lab e Firefly Aerospace, si stanno orientando verso razzi più grandi. Rocket Lab sta sviluppando il razzo Neutron parzialmente riutilizzabile e Firefly è nelle prime fasi di una partnership con Northrop Grumman per sviluppare un veicolo di lancio di classe media. Ellis ha twittato che Relativity chiederà ai propri clienti se continuare a testare e far volare il Terran 1 o passare direttamente al Terran R. "I nostri clienti saranno davvero la nostra giuria decisiva," ha detto Ellis prima del volo di prova Terran 1. "Potrebbero vedere questo lancio come un successo una volta che dimostreremo l'integrità strutturale del veicolo al Max-Q, ma potrebbero anche considerare le fasi successive del volo, come la separazione degli stadi e quindi l'accensione del motore del 2° stadio".
Nella foto il pezzo stampato in 3D che era il carico utile simbolico del primo lancio del Terran 1. Credito: Relativity Space
"Se durante il nostro lancio inaugurale di Terran 1 incontriamo problemi che sono più comuni con i lanci di razzi - problemi di scienza missilistica e non problemi legati agli additivi - chiederemo un contributo a quei clienti," ha detto Ellis. “Vogliono che continuiamo sulla strada della produzione di più Terran 1 per risolvere quei problemi su questo veicolo? O (loro) vorrebbero che risolvessimo i rimanenti problemi di scienza missilistica sul veicolo a cui sono effettivamente più interessati, Terran R?” Il Terran 1 è una "fantastica piattaforma di apprendimento per lo sviluppo di tecnologie in via di sviluppo direttamente applicabili a Terran R, che ci dà molta fiducia che siamo avanti nella corsa per diventare la prossima grande azienda di lancio," ha affermato Ellis. Il lancio di debutto era conosciuto anche come GLHF, le iniziali di 'Good Luck, Have Fun' (Buona fortuna e divertitevi).
Si è trattato del 43esimo tentativo di lancio orbitale globale del 2023, il quarto a fallire. Per gli Stati Uniti si è trattato del 24esimo tentativo di volo orbitale dell'anno, il terzo a fallire.
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