La moltiplicazione delle infrastrutture logistiche avviata nel corso degli anni ‘60 con l’apertura di tre nuovi centri per la ricerca,[1] unita alla vasta campagna di reclutamento volta a consolidare l’organigramma della NASA, sancì l’inizio di un’impresa titanica culminata nella notte tra il 20 e il 21 luglio 1969 con la conquista della Luna. Nondimeno, prima di analizzare uno degli episodi meglio conosciuti e documentati nella cornice storica della Guerra fredda, è opportuno soffermarsi su quegli interessanti retroscena che ne hanno permesso l’effettivo conseguimento.

I quattro scenari del programma Apollo

Tra le maggiori sfide affrontate dal pool di ingegneri diretto da Robert R. Gilruth (1913-2000), personaggio eclettico la cui carriera all’interno della NACA[2] gli era valsa la promozione a direttore di volo nei programmi Mercury e Gemini, figurava la scelta del profilo di missione più adatto a salvaguardare l’incolumità dell’equipaggio. Per rispondere a una problematica così urgente, infatti, vennero ipotizzati quattro possibili scenari contraddistinti da un diverso livello di complessità, ognuno dei quali in grado di condizionare significativamente l’intera filosofia progettuale del lander[3] e del lanciatore. Il primo, quello dell’ascesa diretta (Direct Ascent), scartava fin da subito l’ipotesi di una traiettoria circumlunare a favore di un approccio meno articolato e rischioso. Il secondo, conosciuto fra gli esperti del Manned Spacecraft Center con la sigla di EOR (Earth Orbit Rendezvous), prevedeva al contrario l’invio di molteplici vettori ospitanti la capsula spaziale e il combustibile; una volta raggiunta l’orbita terrestre, la navicella sarebbe stata rifornita con il propellente necessario a farle proseguire il viaggio e, concluse le operazioni di sbarco, ad assicurarle il rientro sul nostro pianeta. Nel terzo caso, invece, l’attracco fra i moduli avrebbe avuto luogo in seguito alle procedure per l’allunaggio, lasciando peraltro agli astronauti il compito di gestire l’insieme delle manovre per il rifornimento. L’ultimo, ribattezzato “LOR”, dall’acronimo di Lunar Orbit Rendezvous, contemplava infine l’utilizzo di un veicolo composto da un Modulo di comando e servizio (CSM) e da uno lunare (LEM)[4], entrambi contenuti in un singolo razzo la cui progettazione era stata affidata al Marshall Space Flight Center di Huntsville (Alabama)[5].

Ci volle più di un anno perché i tecnici valutassero i pericoli, le criticità e i costi connaturati in ciascuna delle ipotesi appena descritte. Nonostante gli innegabili benefici derivanti dalla selezione del primo scenario (ad esempio, la possibilità di realizzare un’unica navicella che aggirasse l’ostacolo delle sequenze di avvicinamento e aggancio orbitali), la tecnologia dell’epoca era ancora troppo immatura per sostenere la produzione di un missile capace della spinta necessaria.[6] Per questo motivo, nella giornata dell’11 luglio 1962, venne scelta la quarta opzione patrocinata dall’ingegnere aerospaziale John C. Houbolt (1919-2014). L’impiego di una capsula in grado di coprire le enormi distanze fra i due corpi celesti, il CSM, e di una per l’allunaggio vero e proprio, il LEM, avrebbe infatti garantito un notevole risparmio in termini di peso, nonché delle ricadute benefiche sotto il profilo finanziario.

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Il Saturn V: una breve analisi

Cruciale per il successo del programma Apollo fu inoltre la partecipazione di alcuni tra i maggiori gruppi industriali dell’epoca, come la North American Aviation e la Grumman, rispettivamente vincitrici degli appalti per i moduli di comando e lunare. Non meno trascurabile sarebbe stato il contributo tecnologico offerto dai colossi della Douglas Aircraft Company, della Boeing e della IBM, a loro volta incaricati di sviluppare il vettore missilistico Saturn V. Partorito dalle menti eccelse di Wernher von Braun (1912-1977) e del collega Arthur Rudolph (1906-1996), entrambi passati alla NASA dopo una breve collaborazione con l’Army Ballistic Missile Agency di Madison County,[7] l’intero progetto era stato realizzato in parallelo alla famiglia dei lanciatori orbitali Nova, rispetto alla quale si differenziava per la minore complessità costruttiva e per una filosofia di impiego adattabile allo scenario LOR.

Furono le buone prestazioni ottenute dalla piattaforma sperimentale C-1 (Saturn I), protagonista fra l’ottobre del ‘61 e il luglio del ‘65 di dieci voli coronati dal successo, a spingere l’équipe dello scienziato tedesco verso la produzione di un modello molto più potente e all’avanguardia, il C-5. Lungo 111 metri e largo 10,1 metri per una massa di circa 3.000 tonnellate, quest’ultimo detiene ancora oggi numerosi record relativi  all’altezza, al peso e all’impulso totale[8], quasi a testimonianza degli enormi progressi compiuti dagli americani durante quella decade.

Un altro aspetto degno di nota risultava essere l’impostazione progettuale seguita dagli esperti del bureau, imperniata su tre stadi non riutilizzabili contenenti ciascuno un impianto propulsivo: il primo, costruito intorno ai quattro motori F-1 con ciclo a generatore di gas[9], sfruttava una miscela a base di kerosene e ossigeno liquido per una spinta pari a 35.100 kilonewton[10]; i restanti montavano invece degli endoreattori J-2 alimentati a idrogeno e ossigeno liquidi, a loro volta disposti seguendo un’architettura composta da un singolo elemento per il terzo livello, cinque per il secondo. Con riferimento alla produzione di serie, la scelta finale sarebbe ricaduta interamente sulla californiana Rocketdyne, un’azienda sussidiaria della North American Aviation la cui fondazione risaliva al 1955.

Nonostante le gravi difficoltà riscontrate nella messa a punto delle unità motrici, suscettibili di esplosioni catastrofiche per via degli errori commessi nel disegno delle camere di combustione, lo sviluppo del Saturn V sarebbe proseguito fino alla completa chiusura dei programmi Apollo e Skylab[11], nella prima metà degli anni ’70. Tra gli episodi più significativi occorre menzionare quello consumatosi il 9 novembre 1967, quando la capsula Apollo 4 decollò dal Launch Operations Center di Merritt Island per condurre un’esercitazione senza equipaggio. Questo traguardo, infatti, avrebbe sancito il preludio di una lunga serie di successi legati alla carriera del lanciatore, nonché un deciso passo in avanti nell’ottica di uno sbarco sulla Luna.

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Le pietre miliari del programma Apollo, tra progressi e fallimenti

Mentre l’attività di sperimentazione sui vettori multistadio cominciava a dare i suoi frutti, il Manned Spacecraft Center dimostrava altrettanta solerzia pianificando i test per il controllo delle apparecchiature: il 26 febbraio 1966 un razzo Saturn IB (AS-201), versione migliorata di quel C-1 entrato in servizio nell’autunno del ‘61, avrebbe concluso una breve crociera suborbitale trasportando con sé il prototipo del CSM; appena cinque mesi dopo, nella giornata del 5 luglio, venne lanciato un secondo missile (AS-203) per valutare l’efficienza del motore J-2, lo stesso che avrebbe spinto i componenti del C-5;  infine, il 22 gennaio 1968, la missione Apollo 5 (AS-204) ultimò felicemente i collaudi del Modulo lunare e del suo reattore a potenza variabile, certificandone così la piena operatività.

Malgrado l’ampia risonanza ottenuta da simili conquiste, risultato del lavoro meticoloso svolto dai tecnici della NASA e dalle industrie coinvolte nell’iniziativa, il programma spaziale statunitense avrebbe comunque vissuto dei momenti di tensione funestati da lutti, fallimenti e ritardi considerevoli. L’evento più drammatico ebbe luogo il 27 gennaio 1967 quando Virgil Grissom (1926-1967), Edward White (1930-1967) e Roger Chaffee (1935-1967), i tre astronauti a bordo della capsula Apollo 1, persero la vita durante un’abituale simulazione di decollo.[12] Dalle indagini predisposte in ambito congressuale per fare chiarezza sull’accaduto, si scoprì che all’origine della tragedia vi era stato un cortocircuito occorso alla rete elettrica, un filo scoperto capace di innescare un principio di incendio la cui propagazione era stata favorita dall’ossigeno puro presente in cabina. A fronte di tali rivelazioni, ogni progetto relativo all’impiego di equipaggi umani sarebbe stato posticipato fino all’implementazione dei correttivi richiesti, quale l’utilizzo di una miscela meno pericolosa e infiammabile composta per il 40% da azoto.

Il momento di svolta nell’epopea dell’allunaggio furono tuttavia le quattro missioni che precedettero lo sbarco sul corpo celeste[13], autentiche prove generali nell’attesa di centrare l’obiettivo fissato quasi un decennio addietro dall’amministrazione Kennedy. Piuttosto significativa sarebbe stata la vicenda dell’Apollo 8, lanciata il 21 dicembre 1968 dallo spazioporto di Cape Canaveral, in Florida, con un incarico differente rispetto a quanto stabilito in origine[14]: una volta lasciato il nostro pianeta, infatti, la navicella avrebbe dovuto farsi strada nel vuoto cosmico per entrare nel campo gravitazionale della Luna, orbitarle intorno e fare di nuovo ritorno alla base. Fu così che i nomi di Frank Borman (1928-vivente), James Lovell (1928-vivente) e William Anders (1933-vivente) balzarono agli onori della cronaca divenendo, nella giornata del 24 dicembre, i primi esseri umani ad aver assistito al cosiddetto “Sorgere della Terra”[15].

16 luglio 1969: l’inizio di un’Odissea

Galvanizzata dai molteplici successi ottenuti tra la fine del ‘67 e l’inizio del ‘69, la NASA maturò la convinzione di essere ormai pronta per affrontare quella che sembrava essere la sfida del secolo. A tal proposito, è bene sottolineare come l’équipe scelta per l’operazione fosse composta interamente da personale con esperienze di volo pregresse, nello specifico il comandante Neil Armstrong (1930-2012), il pilota del CSM Michael Collins (1930-vivente) e il responsabile per il LEM Edwin Aldrin (1930-vivente). Non meno cruciale sarebbe stata la selezione dell’area più adatta per condurre lo sbarco, dal momento che le sonde ricognitive inviate con i programmi Surveyor e Lunar Orbiter ne avevano identificate ben cinque; dopo alcuni mesi trascorsi fra studi ininterrotti e calcoli millimetrici, la decisione degli esperti sarebbe ricaduta sulla località 2 situata nel Mare Tranquillitatis, un vasto bacino di origine basaltica caratterizzato dall’assenza di rilievi montuosi e da crateri poco profondi. A concludere l’intero processo fu, in ogni caso, l’assemblaggio dei tre stadi che componevano il missile, seguito dal suo rollout verso la rampa 39 del Launch Operations Center (30 maggio 1969).

Secondo le stime riportate dagli storici Charles Benson e William Faherty nel libro Moonport. A history of Apollo Launch Facilities and Operations, sarebbero stati almeno 700.000 gli spettatori che presenziarono al lancio dell’Apollo 11, il 16 luglio 1969[16]. Un traguardo, questo, di importanza vitale per un Paese la cui immagine era stata offuscata dagli assassinii dei fratelli Kennedy, del predicatore Martin Luther King (1929-1968) e dalle vigorose proteste contro la guerra nel Vietnam (1964-1975), capace al tempo stesso di riunire sotto il proprio vessillo una nazione ancora divisa lungo la linea Mason-Dixon[17]. Si potrebbe addirittura sostenere che, a librarsi nel cielo assieme al vettore Saturn V e al suo celebre equipaggio, siano state le speranze di un popolo alle prese con una rivoluzione valoriale senza precedenti, animato da una fiducia incrollabile verso il futuro e dal desiderio genuino di lasciarsi alle spalle un passato doloroso.

Una sola certezza, tuttavia, rimane di quella calda giornata estiva: mentre la folla accorsa per l’evento iniziava a lasciare gli spalti improvvisati e le spiagge limitrofe, la navicella spaziale avrebbe continuato la sua ascesa verso gli strati più remoti dell’atmosfera terrestre, riuscendo a sfuggirle dopo un’ora e mezza dal decollo.

Houston, Eagle e la “Base della Tranquillità”

Una volta individuato il sito per l’atterraggio, alle 17:44 UTC[18] di domenica 20 luglio, gli astronauti Aldrin e Armstrong[19] ricevettero finalmente quel messaggio che tanto avevano atteso durante la loro permanenza nello spazio:

“Eagle, qui è Houston. Se ci ricevete, siete autorizzati alla discesa controllata. Passo e chiudo”.[20]

Fu così che ebbe inizio la lenta, inesorabile planata del LEM verso la superficie del corpo celeste, invero caratterizzata da momenti di estremo nervosismo, come si può evincere dalle registrazioni divulgate dalla NASA nell’ultimo cinquantennio. In seguito al distacco dal CSM Columbia, infatti, risultò chiaro quanto il Modulo lunare avesse acquisito una velocità superiore rispetto al pattern indicato dagli esperti, forse in conseguenza di un’anomalia gravitazionale conosciuta con il termine tecnico di mascon[21]. Ancora più gravi, però, sarebbero state le segnalazioni riportate dal computer di bordo mentre il veicolo si trovava a 1.800 metri di quota, contraddistinte dagli allarmi numerici 1201 e 1202: queste spie indicavano un utilizzo improprio della memoria analogica dovuto al gran numero di processi in background, a loro volta passibili di incidere in maniera disastrosa sul funzionamento dell’elaboratore.

Cruciali in tal senso sarebbero state la freddezza e la lucidità dimostrate dal Guidance Officer Steve Bales (1942-vivente) il quale, memore di una simulazione d’emergenza effettuata appena qualche giorno prima del lancio, istruì gli occupanti del lander sulle procedure da seguire per aggirare l’ostacolo. Scrisse in proposito l’ingegnere informatico Margareth Hamilton (1936-vivente), direttrice di quella Software Engineering Division che aveva gestito lo sviluppo del programma:

A causa di un errore nella checklist riportata in un manuale, l’interruttore del radar di rendezvous era stato impostato in una posizione sbagliata. Ciò aveva causato l’invio di comandi fuorvianti. Il risultato fu che al computer venne richiesto di svolgere tutte le sue normali operazioni per l’atterraggio, ricevendo anche un carico supplementare di dati spuri da processare, che però avevano consumato il 15% in più delle sue risorse. […] Avvisò quindi della situazione con un allarme, che per gli astronauti doveva essere interpretato come: “Sono sovraccaricato con più task di quelli che dovrei svolgere in questo momento. Manterrò attivi solo quelli importanti” [22].

Nondimeno, l’origine del bug che aveva afflitto il sistema venne scoperta soltanto nel 2005, quando Don Eyles (1944-vivente), all’epoca un giovane tecnico del Massachusetts Institute of Technology (MIT), rivelò l’esistenza di un difetto di progettazione già emerso durante i collaudi dell’Apollo 5.

Un altro motivo di preoccupazione fu la presenza, nell’area scelta per l’allunaggio, di un tappeto di rocce che avrebbe potuto danneggiare irreparabilmente la capsula. Dopo un paio di tentativi infruttuosi, Armstrong sfruttò al meglio delle proprie possibilità le ultime stille di carburante che gli erano rimaste individuando, al termine di una frenetica corsa contro il tempo, una piccola distesa pianeggiante a ovest del Cratere West. Alle ore 20:17:40 UTC, mentre il mondo intero stava seguendo col fiato sospeso le vicende dei due astronauti, una voce familiare avrebbe infranto un silenzio durato appena qualche secondo:

“Houston, qui Base della Tranquillità. L’Eagle è atterrato”.[23] [24]

“Un piccolo passo per un uomo, ma un gigantesco balzo per l’umanità”

Bisognò attendere le 02:39:33 UTC perché il portellone dell’Apollo 11, unica frontiera ancora rimasta tra l’equipaggio e le insidie della Luna, si spalancasse come risultato delle procedure per la decompressione. Inoltre, in controtendenza rispetto al programma seguito per le altre missioni spaziali, l’onore di uscire della navicella per primo sarebbe spettato al comandante di volo e non al suo pilota. Le ragioni dietro una simile scelta affonderebbero, secondo il giudizio di Aldrin, nella cattiva impressione che egli aveva destato durante le prove per lo sbarco, quando danneggiò la struttura interna del modulo in un eccesso di foga.

È bene inoltre sottolineare che le operazioni per il trasbordo, studiate nei minimi dettagli durante il briefing alla base, erano state tutt’altro che semplici: il respiratore collegato alla tuta si rivelò fin da subito troppo ingombrante per consentire un movimento agevole attraverso la botola, obbligando gli occupanti a prestare un’attenzione quasi maniacale durante la discesa e la salita. In ogni caso, alle ore 02:56:15 UTC di lunedì 21 giugno, Neil Armstrong avrebbe scritto il proprio nome negli annali di storia calpestando la fredda, polverosa e spoglia superficie del satellite. Fu in quel preciso istante che, sotto lo sguardo di milioni di persone accorse davanti agli schermi televisivi per assistere all’evento, pronunciò una frase destinata a rimanere per sempre scolpita nell’immaginario collettivo:

“Questo è un piccolo passo per [un] uomo, ma un gigantesco balzo per l’umanità”[25].

Nei 134 minuti successivi, gli astronauti raccolsero 22 chilogrammi di frammenti per lo studio della morfologia lunare posizionando, assieme all’iconica bandiera statunitense, l’apposita suite ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) per le misurazioni scientifiche. Poi, dopo un sonno durato a malapena 7 ore, diedero inizio alle procedure per il rendezvous orbitale grazie alla spinta fornita dal secondo stadio dell’Eagle[26].

L’atto conclusivo di una simile epopea si sarebbe consumato alle 16:49 UTC di giovedì 24 luglio, quando il Columbia ammarò in una zona distante 2660 chilometri dall’isola di Wake, nel Pacifico settentrionale. Immediate furono le manovre per il suo recupero dirette dalla portaerei USS Hornet, situata ad appena 15 miglia dal luogo del rientro, seguite dai controlli indispensabili a verificare la salute dell’intero equipaggio: occorre infatti ricordare quanto, ancora verso la fine degli anni ’60, non si conoscessero appieno gli effetti delle contaminazioni extraterrestri sull’incolumità delle persone, delle piante e degli animali presenti sul nostro pianeta, obbligando la NASA a stabilire dei periodi di quarantena lunghi circa tre settimane.

Nella giornata del 13 agosto 1969, Armstrong, Aldrin e Collins sarebbero stati accolti trionfalmente con cene di Stato, parate e bagni di folla che proseguirono fino alla metà di settembre, preludio di un tour lungo 38 giorni da svolgersi in 22 Paesi differenti. Terminava così la grande avventura dell’Apollo 11: nove anni dopo il discorso programmatico del 25 maggio, a dispetto delle défaillances occasionali, degli sforzi e dei costi esorbitanti necessari all’impresa, Kennedy aveva tenuto fede alla parola data vincendo la sua grande scommessa contro il mondo.

Niccolò Meta per Policlic.it

[1] Si sta parlando del Marshall Space Flight Center, incaricato dello sviluppo del vettore spaziale; del Manned Spacecraft Center, dedicato alla progettazione della navicella Apollo; del Launch Operations Center, base di lancio per i razzi Saturn V.

[2] Il Comitato Consultivo Nazionale per l’Aeronautica (NACA) è stato un’agenzia federale che ha preceduto l’odierna NASA.

[3] Un lander è un tipo di navicella spaziale progettata per discendere e atterrare sulla superficie di un corpo celeste.

[4] I soprannomi scelti per i due moduli furono, rispettivamente, Columbia e Eagle.

[5] NASA Langley Research Center Office of Public Affairs, with the assistance of Dr. James R. Hansen, Lunar Orbit Rendezvous and the Apollo Program, December 1992, https://www.nasa.gov/centers/langley/news/factsheets/Rendezvous.html.

[6] Il vettore più idoneo a garantire il raggiungimento di un simile obiettivo era il missile Nova, il quale, seppur dotato di caratteristiche promettenti, venne accantonato in favore del Saturn V. Alla base di questa decisione figurava uno sviluppo troppo prolungato per rispettare le tempistiche indicate dall’amministrazione Kennedy.

[7] Fondata il 1 gennaio 1953 su iniziativa dell’esercito statunitense, l’Army Ballistic Missile Agency (ABMA) è stata un’agenzia governativa il cui compito era quello di effettuare studi per lo sviluppo di ordigni balistici. È stata assorbita nel dicembre del 1961 dallo US Army Missile Command (MICOM).

[8] Con il termine impulso si è soliti indicare, all’interno di un preciso intervallo di tempo, il cambiamento della quantità di moto di un determinato corpo.

[9] Il ciclo a generatore di gas è un ciclo termodinamico aperto utilizzato nei motori a razzo a bipropellente liquido. Una parte dello stesso è bruciata in una camera di combustione separata da quella principale, così da alimentare la turbina delle turbopompe. I gas di scarico sono poi espulsi da un ugello secondario.

[10] May. S., What was the Saturn V, September 10 2010, https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-was-the-saturn-v-58.html

[11] Il programma Skylab venne realizzato a partire dalla seconda metà degli anni ‘60 assieme al progetto Apollo. L’obiettivo ultimo era la costruzione di una stazione orbitale che consentisse il proseguimento delle esplorazioni spaziali.

[12] NASA Content Administrator, Apollo 1 tragedy, June 14 2012, https://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/missions/apollo1.html

[13] Si sta parlando delle missioni Apollo 7, 8, 9 e 10, susseguitesi in un periodo compreso fra l’ottobre del ’68 e il maggio del ’69.

[14] La consegna originaria dell’Apollo 8 consisteva nel testing dei moduli CSM e LEM all’interno dell’orbita terrestre. Tuttavia, le pressioni dell’opinione pubblica e i timori destati dal programma spaziale sovietico spinsero la NASA a rivedere la propria tabella di marcia.

[15] L’espressione “Sorgere della Terra” si riferisce alla foto scattata il 24 dicembre 1968 dalla missione Apollo 8. Essa offre la prospettiva di un’“alba” del nostro pianeta dalla prospettiva della Luna.

[16] Benson C.D., Faherty W.B., Moonport. A history of Apollo Launch Facilities and Operations, National Aeronautics and Space Administration Scientific and Technical Information Office, Washington, DC, 1978, p.474.

[17] La linea Mason-Dixon è una linea di demarcazione tra quattro Stati degli USA, che forma parte dei confini della Pennsylvania, del Maryland, del Delaware e della Virginia Occidentale. Canonicamente, viene considerata la linea di demarcazione fra il Nord industrializzato e il Sud rurale.

[18] La sigla UTC, letteralmente “Coordinated Universal Time”, indica quel fuso orario di riferimento a partire dal quale sono calcolati tutti gli altri fusi orari del mondo.

[19] Collins rimase a bordo del Modulo di comando e servizio come preventivato a inizio missione.

[20] Jones. E.M, The First Lunar Landing, Corrected Transcript and Commentary Copyright, 1995. https://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/a11.landing.html

[21] Il termine mascon viene in genere utilizzato per descrivere la distribuzione di un eccesso di massa sopra o sotto la superficie di un pianeta.

[22] Hamilton M.H. Computer Got Loaded, lettera tratta dalla rivista “Datamation”, Cahners Publishing Company, 1971.

[23] Jones. E.M, The First Lunar Landing, Corrected Transcript and Commentary Copyright, 1995. https://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/a11.landing.html

[24] Base della Tranquillità è il nome in codice attribuito al Mare Tranquillitatis.

[25] Jones. E.M, The First Lunar Landing, Corrected Transcript and Commentary Copyright, 1995. https://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/a11.landing.html

[26] Il LEM si componeva di due stadi: il primo, quello per la discesa, sarebbe stato lasciato sulla superficie lunare una volta esaurito il propellente; il secondo, invece, avrebbe dovuto essere sganciato al termine della fase ascendente.