Il vettore pesante Starship – e la serie di motori Raptor, per estensione – è ancora molto indietro rispetto ai traguardi raggiunti dai vettori Falcon e dai motori Merlin, ma SpaceX sta facendo grandi passi in avanti nell’apportare diverse migliorie ai Raptor (atmosferici e Vacuum), più complessi rispetto ai Merlin oltre che più efficienti, dotati del doppio della potenza e più resistenti a stress e degrado.
Congratulations to the Falcon team which completed the 200th second stage vehicle and Merlin Vacuum engine this past week! pic.twitter.com/QzXvpoZypY
— SpaceX (@SpaceX) November 3, 2022
L’evoluzione di questi motori, Raptor 2, è arrivata dopo la gavetta, durata tre anni (dal 2018 al 2021) della versione precedente, Raptor 1 prodotta da SpaceX in 100 esemplari per tutta la durata dei test e che avrebbe raggiunto, secondo le stime, fra le 125 e le 150 unità nella fase finale della produzione. Si tratta di cifre di molto inferiori rispetto a quelle previste dall’azienda per Raptor 2.
Lo scopo di quest’ultima versione è quello di rendere i futuri motori più semplici, veloci ed economici da produrre, con l’obiettivo finale di ridurre il costo di produzione fino a1000 dollari per tonnellata di spinta, pari a 230.000 dollari per l’attuale obiettivo di Raptor 2 che si assesta sulle 230 tonnellate (~ 510.000 lbf, libbra forza) di spinta. Per avere un termine di paragone, nel 2019 Elon Musk dichiarò che ogni primo prototipo di Raptor 1 costava “più” di 2 milioni di dollari per quelle che sarebbero risultate essere 185 tonnellate di spinta (circa 11.000 dollari per tonnellata).
Da allora SpaceX ha cercato di rendere Raptor 2 più semplice, rimuovendo gran parte del labirinto di impianti idraulici primari, secondari e terziari arrivando a togliere, come annunciato quest’anno da Musk, un complesso sistema di accensione per la camera di combustione principale di Raptor 2.
L’impegnativo lavoro ha dato i suoi frutti e ora la costruzione del Raptor 2 è molto più facile e, cosa più importante, non ha ridotto le prestazioni del motore. SpaceX è infatti riuscita ad aumentare la spinta di Raptor 2 del 25% sacrificando solo l’1% dell’efficienza rispetto a Raptor 1.
Nel giugno 2019, il CEO ha dichiarato che SpaceX “mirava [a costruire un motore Raptor] ogni 12 ore entro la fine dell’anno” e sebbene questo traguardo abbia richiesto più tempo del previsto, nell’ottobre 2022, un alto funzionario del programma Artemis della NASA ha rivelato che SpaceX ha recentemente raggiunto una produzione sostenuta di un motore Raptor 2 al giorno per un’intera settimana.
If 200 Falcon second stage vehicles and Merlin Vacuum engines weren’t enough for you, the Raptor team recently completed the 200th Raptor 2 engine! pic.twitter.com/r6tsumKMik
— SpaceX (@SpaceX) November 4, 2022
Il ritmo produttivo così elevato è necessario perché il razzo Starship di prossima generazione di SpaceX necessita di un’enorme quantità di motori. Lo stadio superiore attualmente richiede tre Raptor atmosferici e tre Raptor ottimizzati per il vuoto (Vacuum o RVac 2), e SpaceX ha in programma di aumentarlo a nove motori in totale, senza contare che il booster Super Heavy di Starship è alimentato da 33 Raptor 2 atmosferici.
Dal momento che le versioni di classe orbitale di Starship e Super Heavy non hanno mai volato, SpaceX deve operare partendo dal presupposto che ogni volo di prova orbitale consumerà 39 Raptor. Anche una volta collaudato il sistema di riutilizzo di Super Heavy o di Ship, eliminando in modo significativo la domanda di Raptor, l’azienda ha intenzione di produrre una flotta di centinaia o addirittura migliaia di astronavi e un numero altrettanto elevato di booster.
Per equipaggiare quell’enorme numero di razzi spaziali, sarà necessario produrre in serie motori Raptor di classe orbitale su una scala mai stata tentata finora in questo settore.
Il primo tentativo di lancio di un razzo Starship di SpaceX potrebbe avvenire già nel dicembre 2022, anche se secondo indiscrezioni il primo trimestre del 2023 è più probabile.
SpaceX ha attualmente il permesso per un massimo di cinque lanci orbitali di Starship all’anno dalle sue strutture Starbase, in Texas, e probabilmente cercherà di trarne il massimo vantaggio con diversi voli di prova consecutivi in un periodo di 6-12 mesi.