I missili 1

Scritto da Patrizio C. Casiraghi Mercoledì 06 Maggio 2009

La propulsione ha razzo ha fortemente influenzato l’architettura dei veicoli destinati a volare nello spazio. Anticamente, come ancora oggi, gli ordigni più semplici sono costituiti da un cilindro contenente la carica di lancio ed un’asta che funge da stabilizzatore. Questi hanno una imprecisione scandalosa ed è questo uno dei motivi per cui furono scartati come armi in favore del cannone.

I primi pionieri della missilistica iniziarono i loro studi ponendo il razzo in cima all’ordigno ed i serbatoi sotto, così i serbatoi sarebbero serviti anche da stabilizzatori, ma dovevano essere protetti dai gas combusti che premevano e scaldavano le loro superfici. Mettere il razzo sotto ai serbatoi fu un evoluzione naturale e dotare l’ordigno di alette stabilizzatrici una conseguenza altrettanto inevitabile. Occorreva un involucro aerodinamico che racchiudesse il tutto ed anche un sistema di sensori capaci di sentire l’orientamento del veicolo, che furono posti in cima ai serbatoi, dove le oscillazioni dell’ordigno sarebbero state meglio percepibili. Nasceva così il missile.
Ancora oggi l’architettura dei missili non è cambiata. Alla base uno o più razzi, poi i serbatoi dei propergoli e dei pressurizzanti (gas destinati a pressurizzare i serbatoi dei propergoli mentre questi si svuotano o anche ad azionare le loro pompe, oltre ad altri servomeccanismi), i sistemi di guida ed in cima a tutto, nell’ogiva, il carico o payload, come chiamato nel gergo astronautico. E questa era l’architettura del primo missile della storia, l’A4, meglio noto come V2 (Vergeltungswaffe), realizzato dalla Germania nazista nella Seconda Guerra Mondiale. Ma questo missile saliva fino a circa 80 kilometri d’altezza lambendo il vuoto dello spazio e ricadeva a 400 kilometri dalla rampa di lancio. Di fatto, a parte il breve tratto di volo propulso iniziale della durata di pochi minuti, volava per inerzia come un comune proiettile d’artiglieria. Dopo la guerra altri A4 furono lanciati il più in alto possibile, ma nessuno possedeva la quantità di carburante necessaria a far loro raggiungere l’orbita. Il loro progettista, Werner Von Braun, lo sapeva.

L’A4 era solo un prototipo ed un contentino per i guerrafondai nazisti. Dotare il missile di propulsori più grossi e serbatoi molto più capienti è a prima vista la soluzione più semplice, peccato che semplice, in astronautica, fa rima con complicato. Il razzo destinato a spedire nello spazio un veicolo in un solo colpo deve reggere a sollecitazioni termiche e dinamiche per parecchi minuti e per resistere dovrebbe essere così massiccio e robusto che finirebbe per pesare eccessivamente. Un compito al momento impossibile per la nostra tecnologia. Lo stesso Von Braun aveva già capito che per aumentare le prestazioni dei missili li si doveva realizzare in più sezioni, chiamate stadi, uno sopra l’altro. I razzi da usare erano più semplici da realizzare. Devono resistere solo per il tempo necessario a consumare i propergoli del loro stadio, poi questo si sgancia dal resto del complesso e si attivano i razzi dello stadio successivo, che si avviano sgravati del peso superfluo dello stadio precedente, vuoto ed inutile. Oggi i missili sono suddivisi da due a quattro stadi a seconda del tipo e della destinazione d’uso.  
I missili sono poi costruiti in modo da risparmiare al massimo sui pesi, pur avendo una struttura capace di sostenere il peso della struttura stessa, dei razzi, dei serbatoi pieni (che costituiscono la maggior parte del peso), del carico e delle sollecitazioni durante il volo. Uno dei trucchi dei progettisti è quello di progettare serbatoi che fungono loro stessi da struttura portante. Per capire come è possibile basta pensare alla lattina di una bibita. Vuota la lattina ha una resistenza meccanica irrisoria e si accartoccia con facilità, ma quando è piena è dura e resistente. I serbatoi di molti missili sono realizzati con sottili fogli metallici, molto più sottili di quelli di una lattina, che riempiti di gas inerte o propergoli acquisiscono una rigidità tale da reggere il peso del missile e la pressione del volo. Il problema è che questi serbatoi sono delicati, tanto che un banale urto può lacerarli.
I primi stadi di molti missili sono dotati di alette stabilizzatrici. Il loro scopo è quello di regolarizzare la traiettoria ed impedire rotazioni sull’asse longitudinale. Il cambio di direzione di un missile invece è limitato. Inizialmente era ottenuto con delle alette apposite che deviavano i gas combusti dei razzi, oggi invece è possibile inclinare i razzi stessi, quel tanto che basta. D’altra parte un missile spaziale non deve essere dotato della manovrabilità di missili più piccoli destinati ad usi bellici.

Una volta lanciato, del missile si recupera solo la rampa di lancio. I missili moderni sono tutti usa e getta. Proprio per questo motivo si cerca di lanciarli in modo che la loro rotta non passi sopra a centri abitati. Se questo è vero per le basi di lancio europee e statunitensi, russi e cinesi invece non se ne sono curati troppo e la cronaca registra gli spiacevoli casi di stadi esausti o di parti di missili guastatisi in volo e caduti a terra, dove hanno ucciso diverse persone, sia nei poligoni di lancio che in centri abitati. Realizzare stadi recuperabili con paracadute o altri dispositivi si è rivelato troppo complesso. Questi accessori comportano un aggravio di pesi e costi. Inoltre dopo l’eventuale recupero tali manufatti devono essere sottoposti a revisioni spesso costose e che non garantiscono la riutilizzabilità. Ecco i motivi degli alti costi di lancio che penalizzano l’astronautica. Un tentativo di realizzare un veicolo riutilizzabile è quello della navetta spaziale statunitense, ma questo è un argomento di cui ci occuperemo in una parte apposita.