Perché i razzi non salgono in linea retta?

Un razzo che salisse in linea retta fino a 400 km e spegnesse i motori cadrebbe indietro come una pietra, perché essere in orbita non significa essere in alto, ma muoversi così velocemente in orizzontale che la curvatura della caduta coincida con la curvatura della Terra. Questa velocità, circa 7,8 km/s in orbita bassa, è il vero obiettivo del lancio; l'altitudine serve solo a uscire dall'aria, che a quella velocità distruggerebbe qualsiasi veicolo per attrito.

Il tratto verticale iniziale dura appena qualche secondo e serve a liberare la torre e ad attraversare quanto prima gli strati più densi dell'atmosfera. Successivamente il razzo esegue una piccola manovra di beccheggio e, da quel momento, lascia che sia la gravità a inclinare gradualmente la sua traiettoria: è la cosiddetta virata gravitazionale (gravity turn). Mantenere il muso allineato con la direzione di volo minimizza i carichi aerodinamici laterali, che potrebbero rompere la struttura, e distribuisce la spinta tra guadagno di altitudine e guadagno di velocità in modo efficiente. Alla fine della salita, lo stadio superiore vola quasi parallelo al suolo.

Mentre il razzo punta verso l'alto, parte della spinta viene semplicemente spesa per sostenere il veicolo contro la gravità, senza produrre velocità utile. Gli ingegneri chiamano questo perdita gravitazionale, e in un lancio tipico si aggira tra 1 e 1,5 km/s, a cui si somma la perdita per resistenza dell'aria. Una salita completamente verticale moltiplicherebbe questo costo e richiederebbe molto più propellente. Per questo le traiettorie reali sono un compromesso: verticali quanto basta per sfuggire all'aria e orizzontali quanto prima per accumulare la velocità che mantiene il veicolo in orbita.