Artemis II: la stampa 3D a bordo della prima missione lunare con equipaggio dopo cinquant’anni
Il lancio e il significato della missione
Il 1° aprile 2026, NASA ha lanciato Artemis II dal Kennedy Space Center in Florida, segnando il ritorno dell’esplorazione lunare con equipaggio per la prima volta dal 1972. A bordo dello Space Launch System (SLS), il razzo vettore più potente mai costruito da NASA, la navicella Orion trasporta quattro astronauti: Reid Wiseman, Victor Glover e Christina Koch di NASA, e Jeremy Hansen dell’Agenzia Spaziale Canadese (CSA). Artemis II non prevede un allunaggio: si tratta di una missione di flyby lunare della durata prevista di circa dieci giorni, con rientro nell’Oceano Pacifico. In termini concettuali, la missione richiama Apollo 8, la prima missione con equipaggio ad orbitare attorno alla Luna nel 1968, con la differenza che Artemis II punta a validare un’architettura progettata per la presenza umana stabile, non per visite singole.
Le fasi del volo comprendono la separazione dallo stadio superiore, l’esecuzione di due manovre motore critiche per raggiungere la traiettoria di circumnavigazione lunare, e il rientro con Orion a velocità di circa 11 km/s attraverso l’atmosfera terrestre. Durante la sequenza di manovre, le comunicazioni con Orion sono state temporaneamente interrotte prima di essere ristabilite.
La navicella Orion e i componenti stampati in 3D: il ruolo di Lockheed Martin
Orion è la navicella che ospita l’equipaggio ed è sviluppata sotto contratto primario da Lockheed Martin. Nel corso degli anni di sviluppo del programma Artemis, Lockheed Martin ha integrato componenti prodotti tramite additive manufacturing nella struttura di Orion. Tra i pezzi identificati rientrano staffe strutturali, guide per cavi, componenti del sistema di controllo ambientale (responsabile della qualità dell’aria e della pressurizzazione della cabina), e alloggiamenti di vari sottosistemi. La maggior parte di questi elementi è stata prodotta con processi di fusione laser selettiva di polveri metalliche (LPBF), che permettono di realizzare geometrie complesse come pezzi singoli, eliminando assemblaggi e giunzioni che in ambienti spaziali costituiscono potenziali punti di cedimento. Il guadagno in peso e in affidabilità strutturale è la ragione principale dell’adozione, non la velocità di produzione, trattandosi di componenti certificati per il volo umano.
Il modulo di servizio europeo e il motore OMS: un’eredità dello Space Shuttle
Artemis II non utilizza il nuovo motore principale di Orion, il cosiddetto Orion Main Engine (OME), ancora in fase di sviluppo. La propulsione principale della navicella è garantita dal Modulo di Servizio Europeo (ESM), fornito dall’ESA (European Space Agency) e realizzato da Airbus Defence and Space. Al centro dell’ESM si trova un motore Orbital Maneuvering System (OMS) recuperato e revisionato dallo Space Shuttle, capace di erogare circa 26,7 kN di spinta. Questo motore è privo di componenti stampati in 3D, trattandosi di tecnologia progettata negli anni Settanta. Per le missioni future, NASA e i suoi partner stanno sviluppando un OME di nuova generazione in cui la manifattura additiva è destinata a svolgere un ruolo più ampio, coprendo camere di combustione, valvole e componenti interni a geometria complessa.
I motori RS-25 dello SLS: evoluzione verso la manifattura additiva con L3Harris Technologies
Lo Space Launch System è motorizzato da quattro motori RS-25 nella sua fase centrale, gli stessi propulsori che spingevano il Space Shuttle dall’orbita fino agli anni Novanta e Duemila. Per Artemis II, come per le prime missioni del programma, i motori RS-25 sono esemplari revisionati provenienti dall’inventario Shuttle, gestiti oggi da Aerojet Rocketdyne, ora integrata in L3Harris Technologies. Le parti volanti su questa missione seguono dunque criteri progettuali di decenni fa. Al tempo stesso, NASA e L3Harris hanno già introdotto componenti stampati in 3D in alcune versioni aggiornate del motore RS-25, tra cui elementi del sistema pogo accumulator (che riduce le vibrazioni durante l’ascesa), oltre a valvole e sottoelementi interni. Il programma di test denominato Retrofit-3, eseguito presso lo Stennis Space Center in Mississippi, ha validato nuovi componenti prodotti con tecniche di manifattura additiva in condizioni di fuoco reale. Le nuove versioni dell’RS-25, previste a partire dalla missione Artemis V, incorporeranno un numero molto più elevato di pezzi stampati in 3D: la camera di combustione principale, l’ugello, e il powerhead sono stati riprogettati con questo obiettivo, eliminando oltre 700 saldature e oltre 700 parti rispetto alla configurazione originale, con una riduzione attesa dei costi di produzione.
L’additive manufacturing nei sistemi a terra e nella fase di test
Una quota significativa dell’uso della stampa 3D nel programma Artemis avviene fuori dai riflettori, nei laboratori dei centri NASA come il Marshall Space Flight Center di Huntsville e il Kennedy Space Center, e presso i fornitori di primo e secondo livello. Qui, l’additive manufacturing è impiegata per produrre attrezzature di montaggio, dime di posizionamento, supporti per test, prototipi funzionali e componenti ausiliari che non volano ma sono indispensabili per verificare, assemblare e qualificare le parti di volo. Questi pezzi sono prodotti prevalentemente con tecnologie FDM su materiali polimerici, con la possibilità di iterare rapidamente i design in risposta ai problemi emersi durante le campagne di verifica. Questa categoria di utilizzo, spesso non conteggiata nelle analisi di mercato, contribuisce in modo sostanziale all’efficienza economica e alla velocità di sviluppo dell’intero programma.
La stampa 3D non è applicata ovunque: un chiarimento sul ruolo effettivo della tecnologia
Nell’analisi del rapporto tra manifattura additiva e programma Artemis, è necessario evitare generalizzazioni: la stampa 3D non è impiegata per produrre grandi strutture di volo né per costruire interi razzi. I sistemi portanti dello SLS, le strutture del modulo di servizio e le pareti di pressurizzazione di Orion sono realizzati con tecnologie convenzionali consolidate da decenni di qualificazione aerospaziale. Additive Manufacturing Research (AMR), società di analisi di settore, sottolinea che la crescita dell’additive manufacturing in ambito aerospaziale è guidata da applicazioni specifiche e mirate, non da un’adozione sistemica. In un settore dove la certificazione di ogni singolo componente richiede anni e campagne di test estensive, le nuove tecnologie vengono adottate selettivamente, nei punti dove offrono vantaggi documentabili in termini di peso, geometria, costo o tempi di produzione.
Dal lancio al futuro: produzione additiva sulla Luna con regolite e materiali in-situ
Il tema più prospettico sollevato da Artemis II riguarda le missioni successive, quelle che puntano a una presenza umana stabile e prolungata sul suolo lunare. In quel contesto, la catena di approvvigionamento terrestre smette di funzionare: ogni chilogrammo trasportato dalla Terra ha un costo elevatissimo e i tempi di consegna si misurano in anni. La risposta che NASA e vari istituti di ricerca stanno esplorando è la produzione in loco di utensili, ricambi, elementi strutturali e persino habitat, usando i materiali già presenti sulla superficie lunare, la regolite. Il progetto MOONRISE, sviluppato dal Laser Zentrum Hannover (LZH) in Germania, ha studiato l’impiego di laser ad alta potenza per fondere la regolite lunare strato dopo strato. Ricercatori dell’Università di Teheran hanno prodotto compositi PEEK–regolite con estrusori bifilari, ottenendo incrementi di rigidità fino al 41% rispetto al solo PEEK, con una migliore stabilità dimensionale durante la stampa. Il progetto MMPACT (Moon to Mars Planetary Autonomous Construction Technology) di NASA, gestito dal Marshall Space Flight Center, esplora la stampa robotica di grandi strutture come piazzole di atterraggio, barriere antiradazione e habitat, usando regolite come aggregato e leganti estratti dall’ambiente circostante. NASA ha selezionato Elementum 3D come fornitore di materiali e tecnologia LPBF per un progetto specifico su componenti ancorabili nel suolo lunare. La società ICON, nota per le sue costruzioni stampate in 3D sulla Terra, collabora con NASA nell’ambito di questo sviluppo infrastrutturale.
L’equipaggio e la prospettiva internazionale
Artemis II è anche la prima missione lunare con equipaggio internazionale: Jeremy Hansen, canadese, è il primo non americano a volare verso la Luna. Questo aspetto è il risultato degli accordi Artemis, il quadro diplomatico multilaterale promosso da NASA che coinvolge le agenzie spaziali di numerosi paesi, tra cui l’ESA, la CSA, la JAXA giapponese e altre. La partecipazione internazionale alla manifattura additiva del programma Artemis è anch’essa significativa: oltre al Modulo di Servizio ESA realizzato da Airbus, i sistemi di propulsione e di supporto coinvolgono fornitori europei e asiatici che impiegano stampa 3D metallica nelle proprie catene produttive.
