IT202100010691A1 - Veicolo spaziale a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: "Veicolo spaziale a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale"

Campo tecnico dell?invenzione

La presente invenzione riguarda un veicolo spaziale a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale ed un relativo metodo di operazione. In maggior dettaglio, l?invenzione riguarda un veicolo di lancio a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale ed un metodo per operare tale veicolo di lancio.

Arte nota

Sono noti sistemi di lancio, altrimenti definiti come ?lanciatori?.

Gli attuali sistemi di lancio sono macchine estremamente complesse, tipicamente di notevoli dimensioni. I sistemi di lancio sono atti ad alloggiare un carico utile (ad esempio uno o pi? satelliti), il quale ? da lanciare in orbita. A conferma della complessit? e difficolt? tecnologica dei sistemi di lancio noti, si indica che per raggiungere la bassa orbita terrestre (LEO) tali sistemi di lancio richiedono un notevole contributo energetico; ci? si traduce in una massa di propellente dalle 10 alle 30 volte la massa asciutta del carico utile da trasportare. Ci?, associato alla gi? considerevole dimensione dei satelliti, fa s? che le dimensioni degli attuali lanciatori siano considerevoli, tra i 17 m ed i 110 m di altezza e tra i 137 ton e 2900 ton in massa.

Con l?esordio dei cubesats (satelliti miniaturizzati aventi forma cubica) e dei microsatelliti in generale, la massa dei satelliti ? passata dalle diverse tonnellate dapprima necessarie per le applicazioni commerciali a pochi kg. Nonostante ci?, la metodologia attuale applicata ai veicoli di lancio, per quanto scalata ai cos? detti ?microlanciatori? ? la medesima e risulta molto complicata.

La Richiedente ha quindi notato la necessit? di realizzare un veicolo miniaturizzato, che possa consentire di effettuare un lancio in modo agevole ed economico.

Scopi dell?invenzione

Scopo principale della presente invenzione ? pertanto quello di fornire un veicolo in grado di superare gli inconvenienti precedentemente descritti in relazione all?arte nota.

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di fornire un veicolo miniaturizzato di notevole efficacia e prestazioni ottimali.

Scopo ulteriore dell?invenzione ? quello di fornire un veicolo miniaturizzato in grado di effettuare un lancio in modo estremamente rapido, sicuro ed economico e che possa essere riutilizzato una pluralit? di volte.

L?invenzione fornisce inoltre una soluzione tecnica alternativa, di notevole efficacia, alle soluzioni di cui all?arte nota sopra descritte.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti da un veicolo e da un relativo metodo di operazione in accordo alla seguente descrizione, alle allegate rivendicazioni ed ai seguenti aspetti.

Sommario dell?invenzione

Vengono qui descritti aspetti dell?invenzione. Qualora un aspetto e/o una rivendicazione richiami, mediante specifica dipendenza da uno o pi? altri aspetti o rivendicazioni e/o mediante diciture quali il/la/gli/le o detto/a/i/e e similari, uno o pi? elementi o fasi introdotti da un altro aspetto o rivendicazione, tale/i aspetto/i e/o tale rivendicazione/i possono essere presi in combinazione tra loro.

Seguono aspetti numerati dell?invenzione.

1. Veicolo, in particolare veicolo spaziale, comprendente:

- un corpo scatolare, preferibilmente a forma allungata e sviluppantesi lungo una direzione prevalente di sviluppo tra una prima estremit? ed una seconda estremit? tra loro contrapposte longitudinalmente,

- almeno un serbatoio, definente almeno parzialmente il corpo scatolare e/o alloggiato all?interno del corpo scatolare, configurato per alloggiare propellente, - una sezione motrice disposta all?interno del corpo scatolare, preferibilmente in prossimit? di detta seconda estremit?,

- un vano di carico atto ad alloggiare un carico utile e disposto all?interno del corpo scatolare,

- un sistema di aborto configurato per condurre il veicolo a terra in condizioni di anomalia e/o emergenza, il sistema di aborto essendo alloggiato nel corpo scatolare in corrispondenza di detta seconda estremit?,

- uno scudo termico, preferibilmente di tipo radiativo, disposto in corrispondenza di detta seconda estremit? e configurato per dissipare calore all?esterno del corpo scatolare.

2. Aspetto secondo l?aspetto 1, la sezione motrice comprendendo uno o pi? motori a razzo.

3. Aspetto secondo l?aspetto 1 o 2, in cui il vano di carico ? alloggiato in prossimit? di detta seconda estremit? ed inferiormente rispetto al primo ed al secondo serbatoio.

4. Aspetto secondo l?aspetto 1 o 2 o 3, in cui il veicolo comprende un primo serbatoio ed un secondo serbatoio, definenti almeno parzialmente il corpo scatolare e/o alloggiati all?interno del corpo scatolare, configurati per alloggiare propellenti. 5. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo comprendendo una linea di distribuzione di propellente atta a porre in comunicazione di fluido un serbatoio, in particolare almeno uno tra il primo serbatoio e il secondo serbatoio, e la sezione motrice.

6. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui almeno un serbatoio ? di tipo a palloncino.

7. Aspetto secondo l?aspetto 4 o 5 o 6, in cui sia il primo serbatoio che il secondo serbatoio sono di tipo a palloncino.

8. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo essendo a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale.

9. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo essendo riutilizzabile.

10. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo presentando una lunghezza minore di 10 m, la lunghezza essendo definita con riferimento a detta direzione prevalente di sviluppo.

11. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo presentando inoltre un diametro sostanzialmente costante per almeno un terzo di detta lunghezza.

12. Veicolo a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale, il veicolo essendo riutilizzabile e comprendendo:

- un corpo scatolare a forma allungata sviluppantesi lungo una direzione prevalente di sviluppo tra una prima estremit? ed una seconda estremit? tra loro contrapposte longitudinalmente,

- un primo serbatoio ed un secondo serbatoio, definenti almeno parzialmente il corpo scatolare e/o alloggiati all?interno del corpo scatolare, configurati per alloggiare propellenti, il primo serbatoio e il secondo serbatoio essendo di tipo a palloncino,

- una sezione motrice disposta all?interno del corpo scatolare in prossimit? di detta seconda estremit?, la sezione motrice comprendendo uno o pi? motori a razzo,

- una linea di distribuzione di propellente atta a porre in comunicazione di fluido almeno uno tra il primo serbatoio e il secondo serbatoio e la sezione motrice, - un vano di carico atto ad alloggiare un carico utile, il vano di carico essendo disposto all?interno del corpo scatolare in prossimit? di detta seconda estremit? ed inferiormente rispetto al primo ed al secondo serbatoio,

- un sistema di aborto configurato per condurre il veicolo a terra in condizioni di anomalia e/o emergenza, il sistema di aborto essendo alloggiato nel corpo scatolare in corrispondenza di detta seconda estremit?,

- uno scudo termico radiativo disposto in corrispondenza di detta seconda estremit? e configurato per dissipare calore all?esterno del corpo scatolare, il veicolo presentando una lunghezza minore di 10 m, la lunghezza essendo definita con riferimento a detta direzione prevalente di sviluppo.

13. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il veicolo presentando un diametro sostanzialmente costante per almeno un terzo di detta lunghezza.

14. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo ? un veicolo spaziale.

15. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la linea di distribuzione di propellente ? configurata per alimentare la sezione motrice.

16. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la linea di distribuzione di propellente ? configurata per alimentare ciascun motore a razzo. 17. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la sezione motrice si sviluppa anularmente, in corrispondenza della seconda estremit? del corpo scatolare, attorno al vano di carico.

18. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la sezione motrice comprende una pluralit? di motori a razzo, ciascun motore a razzo presentando una geometria curva.

19. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la sezione motrice comprende quattro motori a razzo.

20. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui ciascun motore a razzo si sviluppa per un arco compreso tra 30? e 60?, in particolare tra 40? e 50?, preferibilmente sostanzialmente pari a 45?.

21. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la sezione motrice ? configurata per movimentare il veicolo.

22. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui ciascun motore a razzo ? un motore a razzo a compensazione di altitudine,

ciascun motore a razzo essendo di tipo aerospike.

23. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui ciascun motore a razzo ? inoltre configurato per regolare la spinta individuale.

24. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo ? dimensionato per presentare un rapporto tra massa di propellente e massa asciutta del veicolo maggiore di 0,95, in particolare maggiore di 0,97.

25. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il motore a razzo presenta un rapporto spinta-peso maggiore di 130, in particolare maggiore di 150. 26. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo presenta un rapporto tra lunghezza e diametro almeno pari a 3,6.

27. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo presenta un rapporto tra lunghezza e diametro compreso tra 3 e 30.

28. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la lunghezza e il diametro del veicolo sono definiti dal corpo scatolare.

29. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il primo serbatoio ? configurato per alloggiare combustibile.

30. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il secondo serbatoio ? configurato per alloggiare ossidante.

31. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui ciascun serbatoio presenta pareti dotate di uno spessore minore di 1,5 mm.

32. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui lo spessore delle pareti ? compreso tra 0,1 mm e 1 mm.

33. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il corpo scatolare costituisce un involucro del veicolo.

34. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la lunghezza del veicolo corrisponde alla lunghezza del corpo scatolare.

35. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la prima estremit? essendo un?estremit? superiore del veicolo e presentando una conformazione almeno parzialmente curvilinea, la seconda estremit? essendo un?estremit? inferiore del veicolo.

36. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo presenta una lunghezza minore di o uguale a 10 m, in particolare minore di o uguale a 3 m, ancora pi? in particolare minore di o uguale a 2,7 m,

la lunghezza essendo misurata lungo la direzione prevalente di sviluppo.

37. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il corpo scatolare presentando una conformazione almeno parzialmente cilindrica, in particolare prevalentemente cilindrica.

38. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il corpo scatolare presentando un diametro che ? costante lungo almeno met? della propria lunghezza, 39. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il diametro essendo minore di 3 m, in particolare minore di 2 m, ancora pi? in particolare minore di 1 m. 40. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il diametro ? definito in corrispondenza di detta porzione almeno parzialmente cilindrica.

41. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo comprende avionica, l?avionica essendo dislocata nel corpo scatolare inferiormente rispetto al secondo serbatoio, all?interno di o in prossimit? del vano di carico.

42. Aspetto secondo l?aspetto 41, in cui l?avionica comprende componenti elettronici MEMS, ossia Micro Electro-Mechanical Systems, e/o uno o pi? circuiti stampati.

43. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo comprende almeno un dispositivo anti-agitazione disposto in almeno uno tra il primo serbatoio ed il secondo serbatoio, il dispositivo anti-agitazione essendo configurato per minimizzare movimenti di agitazione di propellente all?interno del serbatoio.

44. Aspetto secondo l?aspetto 43, in cui il dispositivo anti-agitazione ? disposto in una porzione di fondo del serbatoio.

45. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo comprende un primo dispositivo anti-agitazione ed un secondo dispositivo antiagitazione disposti rispettivamente nel primo serbatoio e nel secondo serbatoio.

46. Aspetto secondo l?aspetto 45, in cui il primo dispositivo anti-agitazione ? disposto in corrispondenza di una porzione di fondo del primo serbatoio e il secondo dispositivo anti-agitazione ? disposto in corrispondenza di una porzione di fondo del secondo serbatoio.

47. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti dal 43 al 46, in cui ciascun dispositivo anti-agitazione comprende una pluralit? di paratie.

48. Aspetto secondo l?aspetto 47, in cui le paratie sono forate.

49. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il corpo scatolare presenta un diametro compreso tra 0,5 metri e 1 metro.

50. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui la seconda estremit? ? almeno parzialmente rastremata.

51. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il veicolo presenta un peso a massa asciutta inferiore a 100 kg.

52. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il sistema di aborto comprende un paracadute.

53. Aspetto secondo l?aspetto 52, in cui il paracadute ? dotato di uno o pi? sistemi di guida automatizzati, quali un para-ala guidata, configurati per gestire e/o direzionare il rientro del veicolo.

54. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui il sistema di aborto comprende uno o pi? sistemi di guida automatizzati configurati per gestire e/o direzionare il rientro del veicolo.

55. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui lo scudo termico radiativo ? uno scudo termico radiativo-refrattario,

56. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui lo scudo termico comprende uno strato di materiale refrattario ed uno strato di isolante termico.

57. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, in cui lo strato di materiale refrattario ? uno strato resistente ad alta temperatura.

58. Uso di un veicolo in accordo ad uno qualsiasi dei precedenti aspetti e/o ad una qualsiasi delle allegate rivendicazioni per un lancio orbitale e/o suborbitale.

59. Aspetto secondo l?aspetto 58, in cui l?uso prevede un volo spaziale commerciale del veicolo.

60. Aspetto secondo l?aspetto 58 o 59, in cui l?uso prevede il riutilizzo di un veicolo precedentemente usato.

61. Metodo per operare un veicolo comprendente le fasi di:

- predisporre un veicolo in accordo ad uno qualsiasi dei precedenti aspetti e/o ad una qualsiasi delle allegate rivendicazioni,

- lanciare il veicolo per un volo orbitale o suborbitale,

la fase di lanciare il veicolo comprendendo far decollare il veicolo verticalmente.

62. Aspetto secondo l?aspetto 61, in cui il metodo comprende la fase di rientro del veicolo.

63. Aspetto secondo l?aspetto 62, in cui la fase di rientro del veicolo comprende far atterrare il veicolo verticalmente.

64. Aspetto secondo l?aspetto 61 o 62 o 63, in cui il veicolo lanciato prevede un carico utile alloggiato nel vano di carico.

65. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti da 61 a 64, in cui il metodo comprende una fase di rilascio del carico utile.

66. Aspetto secondo l?aspetto 65, in cui la fase di rilascio del carico utile ? realizzata dopo che il veicolo ha raggiunto un?orbita di rilascio nella quale rilasciare il carico utile.

67. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti da 61 a 66, in cui il vano di carico presenta una porzione movimentabile, ad esempio una piattaforma movimentabile, il metodo prevedendo di movimentare, in particolare abbassare, la porzione movimentabile prima di rilasciare il carico utile.

68. Aspetto secondo l?aspetto 65 o 66 o 67, in cui la fase di rientro del veicolo ? successiva alla fase di rilascio del carico utile.

69. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il corpo scatolare essendo in materiale in foglio.

70. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il corpo scatolare essendo in pezzo unico.

71. Aspetto secondo uno qualsiasi degli aspetti precedenti, il corpo scatolare comprendendo un singolo elemento formato a partire dalla deformazione di un foglio unico di materiale.

72. Sistema di lancio comprendente:

- un veicolo in accordo ad uno qualsiasi degli aspetti da 1 a 71 e/o ad una qualsiasi delle rivendicazioni, il veicolo essendo un veicolo di lancio o lanciatore, - una infrastruttura di terra configurata per consentire il lancio del veicolo.

73. Aspetto secondo l?aspetto 72, l?infrastruttura di terra comprendendo una piattaforma configurata per sostenere il veicolo preliminarmente al suo lancio.

74. Aspetto secondo l?aspetto 72 o 73, l?infrastruttura di terra comprendendo un sistema di rifornimento configurato per rifornire il veicolo con propellenti.

Convenzioni e definizioni

Si noti che nella seguente descrizione dettagliata parti corrispondenti sono indicate con gli stessi riferimenti numerici. Le figure potrebbero illustrare l?oggetto dell?invenzione tramite rappresentazioni non in scala; pertanto, parti e componenti illustrate nelle allegate figure e relativi all?oggetto dell?invenzione potrebbero riguardare esclusivamente rappresentazioni schematiche. Nel contesto della presente trattazione, l?uso di termini quali ?sopra?, ?superiore?, ?superiormente?, ?sotto?, ?inferiore?, ?inferiormente?, ?di fianco?, ?laterale?, ?lateralmente?, ?interno?, ?internamente?, ?esterno?, ?esternamente?, ?orizzontale?, ?orizzontalmente?, ?verticale?, ?verticalmente?, ?frontale?, ?frontalmente?, ?posteriore?, ?posteriormente?, ?destro?, ?sinistro?, termini similari e relative varianti si riferisce, salvo differenti indicazioni specifiche, ad almeno un orientamento spaziale che l?oggetto dell?invenzione pu? assumere in condizioni d?uso. In particolare, tali termini indicano un posizionamento relativo rispetto alla direzione verticale di decollo e atterraggio del veicolo in accordo all?invenzione. Salvo differenti indicazioni specifiche, i termini ?condizione? o ?configurazione? possono essere usati intercambiabilmente nel contesto della presente trattazione. Espressioni quali ?a monte?, ?a valle? e similari o derivate espressioni, fanno riferimento alla disposizione di elementi rispetto alla direzione di avanzamento di fluido.

Nel contesto della presente trattazione sono applicabili, all?occorrenza e salvo ove diversamente indicato, una o pi? delle seguenti definizioni e convenzioni:

- per ?veicolo? si intende un veicolo spaziale. Il veicolo ? preferibilmente un veicolo di lancio o lanciatore,

- per veicolo di tipo ?monostadio? si intende un veicolo single-stage-to-orbit (SSTO), capace di entrare in orbita dalla superficie di un corpo celeste; - per veicolo ?a decollo verticale ed atterraggio verticale? si intende un veicolo capace di decollare verticalmente e atterrare verticalmente (Vertical Take-Off-Vertical Landing o VTVL),

- per ?peso a massa asciutta? del veicolo si intende il peso del veicolo quando esso non alloggia n? propellente n? carico utile;

- per ?carico utile? (payload) del veicolo si intende ci? che viene portato nello spazio mediante il veicolo. Ad esempio, il carico utile di un veicolo pu? includere nano satelliti, esperimenti scientifici, sistemi di produzione, strumenti commerciali, etc.;

- per ?rapporto spinta-peso? (Thrust-to-Weight Ratio o TWR) si intende un rapporto adimensionale tra spinta e peso di un motore o di un veicolo, che rappresenta un indicatore delle prestazioni del motore o del veicolo; - per ?rapporto ossidante-carburante? (Oxidizer-to-Fuel ratio o O/F) si intende un rapporto adimensionale tra la massa dell?ossidante trasportato e quella del carburante;

- con ?avionica? si indicano gli equipaggiamenti elettronici installati a bordo del veicolo e preposti al pilotaggio/conduzione/navigazione del veicolo; - per ?sezione motrice? si intende la sezione responsabile della propulsione del veicolo;

- per ?agitazione? si intende il fenomeno di agitazione di un fluido (propellente) contenuto all?interno di un contenitore (serbatoio del propellente); tale fenomeno fluidodinamico ? noto in inglese con il termine slosh;

- per ?coefficiente balistico? si intende una misura della capacit? di un corpo (il veicolo) di superare la resistenza dell'aria in volo; esso pu? essere espresso come rapporto tra la massa del corpo e l?area di interazione con l?atmosfera, che tiene conto di un coefficiente di forma del corpo.

Breve descrizione dei disegni

Per meglio comprendere l?invenzione ed apprezzarne i vantaggi vengono di seguito descritte, a titolo esemplificativo e non limitativo, alcune sue forme di realizzazione facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

la figura 1 illustra, in sezione, un veicolo in accordo ad una forma di realizzazione dell?invenzione;

la figura 2 illustra un veicolo in accordo alla forma di realizzazione preferita dell?invenzione;

la figura 3 illustra una sezione del veicolo di figura 2; la sezione ? stata tracciata lungo il piano III-III illustrato in figura 2;

la figura 4 illustra una vista frontale del veicolo sezionato di figura 3.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione dell?invenzione Veicolo

Un veicolo in accordo all?invenzione ? complessivamente indicato nelle figure con il riferimento numerico 1. Il veicolo ? un veicolo di lancio o lanciatore 1. Come viene descritto in maniera dettagliata nel prosieguo, il veicolo consente di integrare una pluralit? di componenti in maniera compatta ed ottimizzata; in tal modo, l?invenzione consente di realizzare un veicolo miniaturizzato. Per ?veicolo miniaturizzato? si intende un veicolo le cui caratteristiche dimensionali sono notevolmente ridotte rispetto alle caratteristiche dimensionali dei veicoli di cui all?arte nota. A tal proposito, vengono forniti nel prosieguo esempi di possibili dimensioni del veicolo.

Il veicolo 1 comprende un corpo scatolare 2, che costituisce sostanzialmente un involucro atto a contenere le componenti del veicolo 1 che vengono di seguito descritte ed eventuali altre componenti. Il corpo scatolare 2 ? il corpo principale del veicolo 1. Come illustrato nelle allegate figure, il corpo scatolare 2 presenta una forma allungata sviluppantesi lungo una direzione prevalente di sviluppo D? tra una prima estremit? 2a ed una seconda estremit? 2b; la prima estremit? 2a e la seconda estremit? 2b sono contrapposte lungo la direzione prevalente di sviluppo D?. La prima estremit? 2a del corpo scatolare 2 corrisponde ad un?estremit? superiore del veicolo 1, mentre la seconda estremit? 2b del corpo scatolare 2 corrisponde ad un?estremit? inferiore del veicolo 1; i termini superiore ed inferiore fanno riferimento all?orientamento verticale del veicolo 1 illustrato nelle allegate figure. In maggior dettaglio, il corpo scatolare 2 a forma allungata ? preferibilmente prevalentemente cilindrico, con le estremit? 2a, 2b che possono presentare una forma differente; a tal proposito, si vedano le allegate figure. La prima estremit? 2a presenta una conformazione almeno parzialmente curvilinea; figura 1 illustra un veicolo 1 la cui prima estremit? ? curvilinea e rastremata e le figure 2-4 mostrano un veicolo 1 la cui prima estremit? 2a ? a forma di calotta sferica. Prevedere che la prima estremit? 2a sia conformata come calotta sferica, preferibilmente come calotta semi-sferica, con un basso raggio di curvatura, preferibilmente corrispondente al raggio dello stesso corpo scatolare 2 cilindrico, consente di ridurre le sollecitazioni aero-termomeccaniche cui ? soggetto il veicolo 1. Per quanto riguarda la seconda estremit? 2b, figura 1 illustra un veicolo 1 la cui seconda estremit? 2b ? anch?essa sostanzialmente cilindrica mentre la seconda estremit? 2b del veicolo 1 mostrato nelle figure 2-4 ? rastremata e presenta una porzione terminale a forma sostanzialmente tronco-conica, il cui diametro diminuisce procedendo verso il basso. In corrispondenza della seconda estremit? 2b, il corpo scatolare 2 pu? prevedere quattro paratie strutturali 2c, le quali sono preferibilmente in acciaio inossidabile, impiegate a protezione dell?interno del veicolo 1 dai rigori del rientro e del volo atmosferico. La superficie del corpo scatolare 2 ? preferibilmente rivestita da una vernice con un?alta riflettivit? infrarossa e alle radiazioni di lunghezza d?onda nel campo del visibile; ci? consente vantaggiosamente di ridurre il riscaldamento aerodinamico, durante il volo atmosferico, dei serbatoi 5, 6 del veicolo 1, che vengono descritti nel prosieguo. Alla vernice pu? essere opzionalmente aggiunto uno strato molto sottile, di spessore entro 1 mm, di isolante termico per accentuare ulteriormente tale fenomeno. Il corpo scatolare 2 pu? essere in materiale metallico, preferibilmente in alluminio

Sotto il profilo geometrico, il corpo scatolare 2 presenta una lunghezza L, che pu? essere definita come distanza tra la prima e la seconda estremit? 2a, 2b, ed un diametro D. Il corpo scatolare presenta una lunghezza minore di 7 m, in particolare minore di 5,5 m; preferibilmente, la lunghezza ? minore di o uguale a 4 m. Come illustrato nelle allegate figure, il corpo scatolare 2 pu? presentare un diametro D che ? costante lungo almeno met? della propria lunghezza o per tutta la porzione del corpo scatolare 2, o mantello, interposta tra la prima e la seconda estremit? 2a, 2b. Il diametro D del corpo scatolare 2 ? minore di 3 m, in particolare minore di 2 m; preferibilmente, il diametro D ? minore di 1 m. Il diametro D del corpo scatolare 2 pu? essere calcolato in corrispondenza della sua porzione a diametro costante. Costituendo il corpo scatolare 2 l?ingombro volumetrico del veicolo 1, la lunghezza L ed il diametro D del corpo scatolare 2 corrispondono sostanzialmente alla lunghezza L ed al diametro D del veicolo 1. Il corpo scatolare 2 presenta preferibilmente un rapporto tra lunghezza e diametro compreso tra 3 e 30, in particolare almeno pari a 3.6. Si segnala che il corpo scatolare 2 comprende preferibilmente un singolo elemento formato a partire dalla deformazione di un foglio unico di materiale.

Il veicolo 1 comprende inoltre un vano di carico 3 atto ad alloggiare un carico utile 4, che rappresenta il carico da trasportare in orbita per mezzo del veicolo 1. Il vano di carico 3 ? disposto all?interno del corpo scatolare 2 in prossimit? della seconda estremit? 2b. Il vano di carico 3 pu? presentare una porzione di base; tale porzione di base pu? fungere da piattaforma che pu? essere movimentata, in particolare abbassata, per consentire il rilascio del carico utile quando il veicolo 1 ha raggiunto l?orbita di rilascio.

Il veicolo 1 comprende inoltre serbatoi 5, 6 (taniche) per alloggiare i propellenti necessari alla movimentazione del veicolo 1. I serbatoi 5, 6 definiscono almeno parte del corpo scatolare 2. I serbatoi 5, 6 sono dislocati superiormente rispetto al vano di carico 3; la geometria del veicolo 1 scelta ed illustrata nelle allegate figure prevede che essi siano disposti almeno parzialmente in corrispondenza di una porzione superiore del veicolo 1 per ridurre il carico meccanico quando essi non sono pressurizzati ed ottimizzare i volumi. Tale posizionamento consente di evitare l?aggiunta di ulteriori elementi strutturali per resistere al carico dinamico durante il decollo, contribuendo ad alleggerire ulteriormente la struttura del veicolo 1. Il veicolo 1 prevede un primo serbatoio 5 ed un secondo serbatoio 6 configurati per alloggiare rispettivi propellenti. In particolare, il primo serbatoio 5 ? atto ad alloggiare combustibile ed il secondo serbatoio 6 ? atto ad alloggiare ossidante. Il serbatoio 5 per il combustibile pu? essere disposto superiormente rispetto al serbatoio 6 per l?ossidante, o viceversa: nelle forme di realizzazione illustrate nelle allegate figure, il serbatoio 5 per il combustibile ? disposto superiormente al serbatoio 6 per l?ossidante. Il serbatoio 5 per il combustibile pu? quindi essere un serbatoio superiore ed il serbatoio 6 per l?ossidante pu? essere un serbatoio inferiore.

Il primo serbatoio 5 ed il secondo serbatoio 6 sono preferibilmente di tipo a palloncino. I serbatoi 5, 6 di tipo a palloncino utilizzano la pressione interna del serbatoio per garantirne la stabilit? strutturale. Gli spessori impiegati per le pareti del serbatoio sono estremamente ridotti ed insufficienti per sorreggere autonomamente carichi a vuoto; ad esempio, gli spessori delle pareti possono essere compresi tra 0,2 mm e 1 mm. Il principio alla base dei serbatoi a palloncino 5,6 prevede che l?applicazione di una pressione interna maggiore di quella ambientale circostante, il serbatoio 5, 6 di tipo a palloncino diventa estremamente rigido, sfruttando la differenza di pressione per supportare il carico. Il dimensionamento dei serbatoi 5, 6 ? ottimizzato in funzione dei propellenti da trasportare, in quanto vi ? una diretta proporzionalit? tra il peso dei serbatoi 5, 6 ed il propellente trasportato dal veicolo 1. Un piccolo margine preferibilmente minore di 10 cm ? da aggiungersi all?altezza di ciascun serbatoio 5, 6 per compensare le variazioni di densit? dei propellenti in relazione alla temperatura esterna. Il materiale impiegato per i serbatoi 5, 6 ? preferibilmente alluminio, che consente di ottenere un migliore rapporto resistenza meccanica-densit? del materiale. I serbatoi a palloncino 5, 6 sono serbatoi ultraleggeri.

Il veicolo 1 pu? comprendere almeno un dispositivo anti-agitazione 7, 8 configurato per minimizzare movimenti di agitazione di propellente all?interno del serbatoio 5, 6 in cui il dispositivo anti-agitazione 7, 8 ? disposto. Il dispositivo antiagitazione 7, 8 ? disposto in almeno uno tra il primo serbatoio 5 ed il secondo serbatoio 6; in particolare, il dispositivo anti-agitazione 7, 8 ? disposto in corrispondenza di una porzione di fondo del serbatoio 5, 6. Come illustrato nelle allegate figure, il veicolo comprende un primo dispositivo anti-agitazione 7 ed un secondo dispositivo antiagitazione disposti rispettivamente nel primo serbatoio 5 e nel secondo serbatoio 6, in corrispondenza di rispettive porzioni di fondo. Ciascun dispositivo anti-agitazione 7, 8 pu? comprendere una pluralit? di paratie, le quali sono necessariamente forate per opporre resistenza alle oscillazioni dei propellenti nelle taniche, consentendo per? al contempo il passaggio verso le linee di distribuzione di propellente.

Il veicolo 1 comprende inoltre una sezione motrice 9, la quale ? configurata per movimentare il veicolo 1. Come illustrato nelle allegate figure, la sezione motrice 9 ? disposta all?interno del corpo scatolare 2 in prossimit? della seconda estremit? 2b. La sezione motrice 9 si sviluppa anularmente attorno al vano di carico 3. In maggior dettaglio, la sezione motrice 9 comprende una pluralit? di motori a razzo 9a, ciascuno dei quali presenta una geometria curva che costituisce una porzione dello sviluppo anulare della sezione motrice 9. A ciascun motore a razzo 9a corrisponde un rispettivo ugello. Nella forma di realizzazione preferita illustrata nelle figure da 2 a 4 la sezione motrice 9 comprende quattro motori a razzo 9a. Utilizzando quattro motori a razzo 9a, ? possibile ridurre la distorsione geometrica della sezione motrice 9 originata dalla sua disposizione attorno al vano di carico 3. Inoltre, il numero dei motori a razzo 9a pari a quattro ? sufficientemente ridotto da minimizzare i rischi di guasto e, nel caso quest?ultimo abbia luogo, da non generare asimmetrie di spinta. I motori a razzo 9a sono realizzati con una geometria curva; ciascuno di essi si sviluppa per un arco di circonferenza compreso tra 30? e 60?, in particolare tra 40? e 50?. Nella forma realizzativa in cui sono previsti quattro motori a razzo 9a, ciascuno di essi pu? svilupparsi per un arco di circonferenza di circa 45?. L?arco di circonferenza ? definito rispetto alla sezione motrice. Si segnala che i motori a razzo 9a seguono un ciclo di alimentazione a pompe di tipo convenzionale.

I motori a razzo 9a possono implementare una tra le seguenti tecnologie. La prima tecnologia prevede l?uso di due tipi diversi di ugelli tradizionali convergentidivergenti, ad esempio adoperanti un medesimo sistema di pompe ma ottimizzati rispettivamente per il volo in atmosfera e quello nel vuoto, mentre la seconda tecnologia prevede l?uso di ugelli che modifichino le proprie caratteristiche al variare della pressione atmosferica. In accordo a quest?ultima tecnologia, si ha un motore a compensazione dell?altitudine, che pu? prevedere ugelli di tipo ?aerospike?, ?dual bell?, ?plug?, ecc..

Nella forma di realizzazione preferita, ciascun motore a razzo 9a ? del tipo a compensazione di altitudine e, nella forma di realizzazione preferita dell?invenzione, ? di tipo aerospike. Ciascun motore a razzo 9a ? inoltre configurato per regolare la spinta individuale. La regolazione della spinta individuale per ogni motore 9a consente di garantire la manovrabilit? sugli assi di beccheggio ed imbardata. La regolazione della spinta ? operata mediante una variazione del flusso gravimetrico di carburante entrante nel motore a razzo 9a; tale variazione pu? essere ottenuta mediante l?uso di sistemi come iniettori ?a perno? (pintle injectors) variabili o una coppia di valvole tra motore e pompe per singolo motore. Per quanto riguarda il rollio, esso ? controllato da una parziale ventilazione dei gas generati dal sistema di alimentazione delle pompe previsto nel veicolo. Il controllo del rollio ? consentito dall?apertura di una di due valvole collegate direttamente al generatore di gas del sistema di pompe. Il motore a razzo presenta un rapporto spinta-peso maggiore di 130, in particolare maggiore di 150.

Il veicolo 1 prevede inoltre una o pi? pompe configurate per fornire i propellenti alla sezione motrice e quindi ai motori a razzo 9a. In particolare, ? prevista almeno una pompa per il propellente ed almeno una pompa per l?ossidante. Le pompe sono configurate per alimentare la sezione motrice 9.

Il veicolo 1 comprende inoltre una linea di distribuzione di propellente. La linea di distribuzione di propellente pone in comunicazione di fluido sia il primo serbatoio 5 che il secondo serbatoio 6 con la sezione motrice 9 e consente l?alimentazione dei motori a razzo previsti dalla sezione motrice 9. La linea di distribuzione di propellente pu? prevedere una linea di distribuzione principale 10 ed un ramo di distribuzione 11. La linea di distribuzione principale 10 collega entrambi i serbatoi 5, 6 alle pompe dei propellenti ed ai motori a razzo 9a. Il ramo di distribuzione 11 definisce il collegamento tra il serbatoio superiore 5 e la sezione motrice 9, consentendo di alimentare i motori a razzo 9a con il propellente contenuto nel serbatoio superiore 5.

Per quanto riguarda le pompe, il sistema di pompe, l?alimentazione dei motori a razzo 9a e la linea di distribuzione di propellente, si tenga conto che essi possono essere di tipo tradizionale e pertanto non vengono qui descritti in ulteriore dettaglio.

Quando ? nella condizione a pieno carico, il veicolo 1 comprende all?interno dei serbatoi 5, 6 i propellenti. A tal proposito, si segnala che i propergoli di un razzo sono notoriamente materiali estremamente energetici, proni a reazioni potenzialmente pericolose che, soprattutto nelle quantit? adoperate, possono rappresentare un significativo rischio nelle operazioni di terra. Questi possono inoltre soffrire di problematiche quali tossicit? e cancerogenicit? e temperature e/o pressioni di operazione molto diverse dalle condizioni ambientali (ad esempio in condizioni criogeniche, con alta pressione di vapore) che ne rendono estremamente difficile e rischioso l?utilizzo. Per ovviare a questi problemi il propellente da impiegare non solo deve essere sicuro sotto il profilo tossicologico, ma deve anche preferibilmente trovarsi nello stato finale (ad esempio liquido) a pressione e temperatura ambiente. Preferibilmente, per la propulsione del veicolo possono essere selezionati propellenti la cui densit? sia particolarmente elevata e dotati al contempo di una buona densit? di impulso. Quest?ultimo ? un elemento specialmente critico data la non linearit? nella proporzione tra la riduzione di dimensione lineare (lunghezza) ed il volume del veicolo 1. Gli effetti della resistenza aerodinamica sono infatti decisamente pi? rilevanti alle scale dimensionali qui descritte con riferimento alle dimensioni del veicolo 1, non linearmente scalari appunto con le dimensioni. Il compromesso tra densit? di impulso ed impulso specifico, oltre alle gi? menzionate propriet? di sicurezza e logistica di operazione rendono combinazioni come perossido di idrogeno ad alta concentrazione (maggior del 95%, dove la percentuale ? in massa ed ? riferita sulla massa totale del propellente) e kerosene o alcol estremamente favorevoli. I propellenti possono prevedere due miscele separate, una per l?appunto con perossido di idrogeno ad alta concentrazione (maggiore del 95%, con contenuto in acqua minore del 5%) e kerosene/alcol al 99,9%; il loro rapporto finale ? funzione del rapporto tra ossidante e combustibile (Oxidizer-to-Fuel ratio o O/F) . Si segnala inoltre che l?uso di propellenti come perossido di idrogeno ad alta concentrazione e kerosene rende adeguato l?uso dell?alluminio senza ulteriori trattamenti interni per i serbatoi 5, 6 e per la linea di distribuzione di propellente.

Il veicolo 1 comprende inoltre un sistema di aborto 12, il quale ? configurato per condurre il veicolo 1 a terra in condizioni di anomalia e/o emergenza. Il sistema di aborto 12 ? alloggiato in corrispondenza della seconda estremit? 2b del corpo scatolare 2. Il sistema di aborto 12 consente al veicolo 1 di essere utilizzato, nelle fasi di decollo e atterraggio, al di sopra di qualsiasi zona, abitata/sensibile o meno. Il sistema di aborto 12 consente quindi di rendere il veicolo 1 operabile in sicurezza e rapidamente. Quale sistema di aborto pu? essere usato un paracadute 12, in particolare un paracadute 12 in grado di supportare il peso a vuoto del veicolo a seguito della ventilazione dei propellenti residui. L?uso di un paracadute 12 con una massa sufficientemente ridotta da non incidere eccessivamente sulla penalizzazione del carico utile 4 (a parit? di massa finale del veicolo 1, maggior ? la massa del paracadute 12 e minore ? la massa del carico utile 4 da trasportare) ? reso possibile grazie al maggior rapporto area-massa visibile alle scale dimensionali qui descritte. In sostanza, per via del fatto che il coefficiente balistico non ? lineare con le dimensioni di un veicolo, un paracadute per un veicolo due volte pi? pesante dovr? essere pi? di due volte pi? grande; conseguentemente, per via del fatto che la massa del veicolo 1 ? molto piccola, non ? necessario che il paracadute 12 sia di dimensioni notevoli (e quindi di peso considerevole), rendendone pratico l?utilizzo rispetto ad altri lanciatori. A titolo esemplificativo si indica che, per le dimensioni di un veicolo da 30 kg di massa asciutta, un paracadute 12 di 0,95 kg ? sufficiente per lo scopo. Il paracadute 12 ? preferibilmente dotato di uno o pi? sistemi di guida automatizzati 12a configurati per gestire e/o direzionare il rientro del veicolo 1. In maggior dettaglio, i sistemi di guida automatizzati 12a sono configurati per garantire che il rientro a bassa velocit? non avvenga comunque in luoghi dove questo possa rappresentare un rischio. Un esempio di sistema di guida automatizzato 12a ? un para-ala guidata. Il sistema di guida illustrato nelle allegate figure ? un sistema di dispiegamento e guida 12a, che consente sia di dispiegare il paracadute 12 che di guidare il veicolo 1 durante una condizione di anomalia e/o emergenza. Il sistema di dispiegamento e guida 12a consente al veicolo 1 di disporre di un affidabile metodo di recupero controllato presso un sito selezionato, evitando cos? danni a terzi ed interferenze con il traffico aereo/navale.

Il veicolo 1 comprende inoltre una sezione di avionica 13, altrimenti definibile semplicemente come avionica. La sezione di avionica 13 prevede la componentistica elettronica di guida del veicolo 1, la quale ? preposta al pilotaggio/conduzione/navigazione del veicolo 1. La sezione di avionica 13 ? alloggiata nel corpo scatolare 2 inferiormente rispetto al secondo serbatoio 6, all?interno di o in prossimit? del vano di carico 3; le allegate figure mostrano veicolo in cui l?avionica 13 ? alloggiata all?interno del vano di carico 3. L?avionica 13 comprende componenti elettronici MEMS, ossia Micro Electro-Mechanical Systems, e/o uno o pi? circuiti stampati. Le singole componenti dell?avionica 13 possono essere di tipo noto o meno; l?analisi delle singole componenti non viene pertanto qui ulteriormente approfondita. L?elettronica utilizzata per la sezione di avionica 13 ? miniaturizzata e consente di ottenere, con un peso ridotto dell?ordine di pochi kg, le funzionalit? necessarie alla guida del veicolo 1 che, sarebbero altrimenti (ossia non utilizzando elettronica miniaturizzata) ottenibili con equipaggiamenti di decine di kg. La riduzione della massa dell?elettronica della sezione di avionica 13 consente vantaggiosamente di ridurre la massa asciutta del veicolo 1.

Il veicolo 1 comprende inoltre uno scudo termico radiativo 14 disposto in corrispondenza di detta seconda estremit? 2b e configurato per dissipare calore all?esterno del corpo scatolare 2, raffreddando il veicolo 1. L?uso di uno scudo termico 14, prevenendo danni al veicolo 1, consente al veicolo 1 di essere riutilizzato. Il veicolo 1 ? progettato in modo tale da evitare l?utilizzo di metodologie di raffreddamento non basate su materiali ablativi o fluidi di raffreddamento aggiuntivi. Infatti, grazie al rapporto tra la massa a pieno carico e la massa asciutta del veicolo estremamente contenuto, 0,03 rispetto a 0,15 dei comuni lanciatori, il coefficiente balistico del veicolo 1 in fase di rientro ? molto basso, 60-90 kg/m^2 rispetto ai tradizionali 1000-3000 kg/m^2, ci? si traduce in un carico termico/meccanico molto minore; con questa configurazione ? possibile adoperare metodologie di raffreddamento non basate su materiali ablativi o fluidi di raffreddamento aggiuntivi. A tal proposito, occorre specificare che lo scudo termico radiativo 14 utilizzato ? preferibilmente refrattario. L?uso di uno scudo termico radiativo-refrattario 14 consente di ridurre la penalizzazione di massa ed i tempi di manutenzione post volo in modo significativo. Non essendo infatti soggetto ad ablazione durante il rientro, lo scudo termico 14 non richiede una sostituzione successivamente ad ogni volo, n? tantomeno richiede il trasporto di ulteriore materiale per lo scopo. Lo scudo termico radiativo-refrattario 14 comprende uno strato di materiale resistente ad alta temperatura, superiore a 900 K (strato refrattario, ad esempio in uno o pi? tra: acciaio inossidabile, rame, Inconel, superleghe, etc.) rivestito di uno strato di ossido di nickel ad alto rapporto emissivit?/assorbimento. Il calore viene dissipato all?esterno mediante irraggiamento. Lo scudo termico radiativo-refrattario 14 prevede inoltre uno strato di isolante termico, preferibilmente a base ceramica e/o fibre (ex. SiO2, Al2O3, etc.), atto a separare lo scudo stesso dall?interno del corpo scatolare. Con una opportuna selezione dimensionale ed operativa basata su un basso raggio di curvatura, minore o uguale al raggio del corpo scatolare cilindrico 2, ed un ridotto angolo di rientro, compreso tra 0,5? e 2,5? rispetto al suolo, ? possibile ridurre il carico termico fino ad entro i range operativi di materiali comuni come l?acciaio inossidabile, abbassando significativamente i costi. In sostanza, lo scudo termico ? atto a proteggere il veicolo 1 durante la discesa (fase di rientro) ed il rivestimento ossidante con un alto rapporto emissivit?/assorbimento irradia il calore in eccesso sprigionato durante il rientro. Si segnala che tale rivestimento ad alto rapporto emissivit?/assorbimento pu? essere applicato anche alle paratie strutturali del corpo scatolare 2.

Il veicolo 1 ? preferibilmente dimensionato per presentare un rapporto tra massa dei propellenti e massa asciutta del veicolo maggiore di 0,95, in particolare maggiore di 0,97.

Possibili forme realizzative del veicolo 1 prevedono un veicolo di 30 kg di peso (massa) a vuoto, 1000 kg a pieno carico, la cui lunghezza L ? pari a 2,70 m e di 0,75 m di diametro. All'estremit? inferiore, ossia in termini di massa minima del veicolo 1, ? possibile realizzare un veicolo 1 di 6,5 kg a vuoto e 180 kg a pieno carico (taglia sufficiente per un carico utile che prevede un nano satellite da 1,33 kg di peso).

L?invenzione consente quindi di realizzare un veicolo 1 miniaturizzato, compatto e dalla massa (sia a vuoto che a pieno carico) di valore limitato. Il veicolo 1 ? inoltre operabile in modo agevole e rapido, proponendosi come strumento per rendere il volo spaziale commerciale, ed in particolare il lancio dei veicoli 1 per tale scopo, agevole e velocemente operabile.

Uso

L?invenzione riguarda inoltre un uso del veicolo 1 precedentemente descritto. L?uso del veicolo 1 ? volto ad effettuare un lancio orbitale e/o suborbitale. Il veicolo 1 pu? essere usato per un volo spaziale commerciale. Essendo il veicolo riutilizzabile, l?uso pu? prevedere il riutilizzo di un veicolo 1 precedentemente usato.

Sistema di lancio

L?invenzione concerne inoltre un sistema comprendente un veicolo di lancio o lanciatore 1 del tipo precedentemente descritto ed una infrastruttura di terra configurata per consentire il lancio del veicolo 1. L?infrastruttura di terra comprende: una piattaforma sospesa dal suolo ed aperta ad i lati, su cui ? posto il veicolo 1, un sistema di taniche con relative pompe per i propellenti ed il rifornimento del veicolo 1.

Metodo di operazione

La presente invenzione riguarda inoltre un metodo di operazione di un veicolo 1 del tipo precedentemente descritto.

Il metodo prevede di lanciare il veicolo 1 per un volo orbitale o suborbitale. La fase di lancio del veicolo 1 prevede di far decollare il veicolo 1 verticalmente. La fase di lancio pu? essere realizzata mediante il sistema di lancio descritto in precedenza.

Il metodo prevede di rilasciare il carico utile 4 alloggiato nel vano di carico 3 quando il veicolo si trova nell?orbita di rilascio nella quale va rilasciato il carico utile 4. La fase di rilascio prevede di movimentare, in particolare abbassare, la porzione di base movimentabile. Dopo aver movimentato la base, il carico utile 4 viene rilasciato nell?ordita di rilascio.

Il metodo prevede inoltre, ad esempio al termine di una missione per la quale il veicolo 1 ? stato lanciato e dopo il rilascio del carico utile 4, di far rientrare il veicolo 1. La fase di rientro pu? essere effettuata tramite una prima accensione nello spazio di tutti e quattro i motori per uscire dall?orbita ed il dispiegamento del paracadute 12 o una retro accensione di tutti e quattro i motori per consentire un atterraggio morbido presso lo stesso sito di lancio. La fase di rientro del veicolo 1 ? effettuata facendo atterrare il veicolo 1 verticalmente.

Qualora si verifichi una situazione di anomalia e/o emergenza, ad esempio durante la fase di decollo o atterraggio del veicolo 1, il sistema di aborto 12 viene attivato. Inoltre, a seguito del verificarsi di una situazione di anomalia e/o emergenza, la sezione motrice 9 viene spenta e i propellenti residui presenti nei serbatoi 5, 6 vengono ventilati; l?attivazione del sistema di aborto 12 avviene dopo lo spegnimento della sezione motrice 9. L?attivazione del sistema di aborto prevede di dispiegare il paracadute 12; il dispiegamento del paracadute 12 prevede la fuoriuscita del paracadute dalla seconda estremit? 2b del corpo scatolare 2. L?altitudine alla quale si trova il veicolo 1 deve essere sufficiente per consentire un completo dispiegamento del paracadute 12 e la velocit? del veicolo 1 non troppo elevata da comportare sollecitazione termo-meccaniche eccessive.

In caso di volo conseguito con successo, ossia senza che si siano verificate condizioni di anomalia e/o emergenza, il veicolo 1 ? capace di effettuare un rientro controllato presso un sito selezionato, sfruttando per la decelerazione i motori 9a principali impiegati in fase di decollo.

Claims (11)

Rivendicazioni

1. Veicolo (1) a singolo stadio a decollo verticale ed atterraggio verticale, il veicolo (1) essendo riutilizzabile e comprendendo:

- un corpo scatolare (2) a forma allungata sviluppantesi lungo una direzione prevalente di sviluppo (D?) tra una prima estremit? (2a) ed una seconda estremit? (2b) tra loro contrapposte longitudinalmente,

- un primo serbatoio (5) ed un secondo serbatoio (6) definenti almeno parzialmente il corpo scatolare (2) e configurati per alloggiare propellenti, il primo serbatoio (5) e il secondo serbatoio (6) essendo di tipo a palloncino, - una sezione motrice (9) disposta all?interno del corpo scatolare (2) in prossimit? di detta seconda estremit? (2a), la sezione motrice (9) comprendendo uno o pi? motori a razzo (9a),

- una linea di distribuzione di propellente atta a porre in comunicazione di fluido almeno uno tra il primo serbatoio (5) e il secondo serbatoio (6) e la sezione motrice (9),

- un vano di carico (3) atto ad alloggiare un carico utile (4), il vano di carico (3) essendo disposto all?interno del corpo scatolare (2) in prossimit? di detta seconda estremit? (2b) ed inferiormente rispetto al primo ed al secondo serbatoio (5, 6),

- un sistema di aborto (12) configurato per condurre il veicolo (1) a terra in condizioni di anomalia e/o emergenza, il sistema di aborto (12) essendo alloggiato nel corpo scatolare (2) in corrispondenza di detta seconda estremit? (2b),

- uno scudo termico radiativo (14) disposto in corrispondenza di detta seconda estremit? (2b) e configurato per dissipare calore all?esterno del corpo scatolare (2),

il veicolo (1) presentando una lunghezza (L) minore di 10 metri, la lunghezza (L) essendo definita con riferimento a detta direzione prevalente di sviluppo (D?).

2. Veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui la sezione motrice (9) si sviluppa anularmente, in corrispondenza della seconda estremit? (2b) del corpo scatolare, attorno al vano di carico (3).

3. Veicolo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la sezione motrice (9) comprende una pluralit? di motori a razzo (9a), ciascun motore a razzo (9a) presentando una geometria curva.

4. Veicolo secondo la rivendicazione 3, in cui ciascun motore a razzo (9a) ? un motore a razzo a compensazione di altitudine,

preferibilmente ciascun motore a razzo (9a) essendo di tipo aerospike.

5. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo scatolare (2) presenta una conformazione almeno parzialmente cilindrica, in particolare prevalentemente cilindrica,

il corpo scatolare presentando un diametro che ? costante lungo almeno un terzo di detta lunghezza (L), in particolare lungo almeno met? di detta lunghezza (L), il corpo scatolare presentando un diametro (D) minore di 3 metri, in particolare minore di 2 metri, ancora pi? in particolare minore di 1 m.

6. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il veicolo (1) presentando un peso a massa asciutta inferiore a 100 kg.

7. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il veicolo (1) comprende avionica (13), l?avionica (13) essendo dislocata nel corpo scatolare (2) inferiormente rispetto al secondo serbatoio (6), all?interno di o in prossimit? del vano di carico (3).

8. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre almeno un dispositivo anti-agitazione (7, 8) disposto in almeno uno tra il primo serbatoio (5) ed il secondo serbatoio (6), il dispositivo anti-agitazione (7, 8) essendo configurato per minimizzare movimenti di agitazione di propellente all?interno del serbatoio (5, 6),

opzionalmente in cui il veicolo (1) comprende un primo dispositivo anti-agitazione (7) ed un secondo dispositivo anti-agitazione (8) disposti rispettivamente nel primo serbatoio (5) e nel secondo serbatoio (6).

9. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo scudo termico radiativo (14) ? uno scudo termico radiativo-refrattario,

lo scudo termico radiativo-refrattario (14) comprendendo uno strato di materiale refrattario ed uno strato di isolante termico.

10. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il sistema di aborto (12) comprende uno o pi? sistemi di guida automatizzati (12a) configurati per gestire e/o direzionare il rientro del veicolo (1).

11. Metodo per operare un veicolo comprendente le fasi di:

- predisporre un veicolo (1) in accordo ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti,

- lanciare il veicolo (1) per un volo orbitale o suborbitale,

la fase di lanciare il veicolo (1) comprendendo far decollare il veicolo (1) verticalmente.