Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

I Troiani e il retaggio di Ikaros

Indimenticabile Ikaros...

Fu lanciato dalla Jaxa, l’agenzia spaziale giapponese, nel maggio 2010 come carico utile secondario, insieme ad una sonda destinata all’atterraggio su Venere. La sonda si sfracellò, mentre Ikaros passò alla storia come primo veicolo spaziale con propulsione a vela solare fotonica. Spostatosi in un’orbita tra Venere e Terra, Ikaros ha speso il primo anno di vita operativa raggiungendo gli obiettivi principali della sua missione: dispiegare la vela e mantenerla in tensione utilizzando unicamente la forza centrifuga ottenuta ruotando sul proprio asse longitudinale; pieno controllo dell’assetto e della navigazione, e capacità di produzione autonoma di energia elettrica grazie a un “film fotovoltaico” (una membrana ultrasottile di cui i giapponesi detengono i diritti esclusivi) applicato direttamente su parte della vela.

IKAROS 2013 pic_02_l(nell’immagine a fianco:  la vela di Ikaros  e le sue patch – doppio click per  ingrandire). A quel punto, raggiunto il completo successo, sembrava tutto finito, quando invece abbiamo scoperto che Ikaros, a un anno dal lancio, aveva iniziato la seconda fase della sua missione, con una nuova serie di test sul comportamento della vela in caso di riduzione della velocità o di inversione del senso della sua rotazione. Alla fine del 2011 gli scienziati giapponesi, pienamente soddisfatti, decidono di mettere Ikaros in ibernazione e di lasciarlo andare alla deriva senza più rilevarne la posizione. Sembra proprio un onorevole funerale in mare, ma…. il 6 settembre 2012 gli esperti di astrodinamica ripescano Ikaros esattamente dove avrebbe dovuto essere, e inviano il segnale di uscita dall’ibernazione: tutti i sistemi sono ok!

Che ne sarà di Ikaros non è dato sapere, ma gli scienziati giapponesi già pensano a una sua versione avanzata, una vera e propria piattaforma spaziale per lo studio delle tecnologie di frontiera nel campo della propulsione e della produzione di energia, lanciata in direzione di Giove e dei suoi Troiani in un viaggio che inizierà nel 2021 e durerà 10 anni.

I cosidetti Troiani di Giove sono una numerosa popolazione di asteroidi (più di 1 milione gli oggetti con diametro medio superiore al kilometro, non più di 4500 quelli conosciuti) che condivide con il gigante gassoso l’orbita intorno al Sole. Essi si riuniscono intorno ai punti di librazione L5 e (più frequentemente) L4 del sistema Sole-Giove, che, per l’occasione, vengono chiamati rispettivamente “campo greco” e “campo troiano”. Questi asteroidi sono diventati assai importanti in astronomia perchè la loro composizione chimica potrà essere considerata un indizio pro o contro il cosidetto Modello di Nizza, attualmente la più accreditata teoria sullo sviluppo del Sistema Solare.

Ikaros Jupiter spacecraft(nell’immagine a fianco: Advanced Ikaros – doppio click per  ingrandire) Ma torniamo al futuro erede di Ikaros. Nei primi progetti, ancora sommari, il veicolo è composto da un modulo madre, dal Jovian Orbiter, costruito con nuove tecnologie per proteggerlo dalle forti radiazioni emesse dal gigante gassoso, e forse da un terzo modulo per lo studio ravvicinato dell’atmosfera. Il modulo madre è equipaggiato con la strumentazione necessaria alle osservazioni da effettuarsi nel corso della missione, cioè lo studio del cielo nell’infrarosso, il rilevamento delle polveri nel medium interplanetario, la misurazione della luce zodiacale, lo studio dei lampi gamma, e l’osservazione ravvicinata nel corso di numerosi fly-by e rendez-vous con asteroidi della Cintura Principale e naturalmente con i famosi Troiani.

Ikaros Jupiter rotta2(nell’immagine a fianco: traiettorie per Giove – doppio click per  ingrandire)Ma l’esperimento principale riguarda la propulsione, che nel veicolo è fornita da ben tre sistemi indipendenti: una vela solare fotonica (diretto sviluppo di quella di Ikaros), un motore elettrico a ioni ad alte prestazioni, e un non meglio specificato sistema integrato per la propulsione e la produzione di energia elettrica basato sulla tecnologia delle celle a combustibile. La vela solare, con un diametro di 50 metri e una configurazione a eliogiro che le conferisce un buffo aspetto floreale, vede le sue performances ridursi mano a mano che aumenta la distanza dal Sole, e lo stesso succede al film fotovoltaico che la ricopre. Se, per quanto riguarda la propulsione, il motore a ioni può senz’altro supplire alla vela solare, potrà la ridotta produzione di elettricità da parte del film fotovoltaico essere comunque sufficente ad alimenare il motore a ioni? Se così non fosse, potrebbe forse intervenire il dispositivo a celle combustibili? Non lo sappiamo. E abbiamo fondati timori che per scoprirlo dovremo aspettare che la bandiera del Sol Levante sia apparsa in prossimità di Giove….

Gli scienziati giapponesi non hanno, fortunatamente, il monopolio delle buone idee. Infatti, anche un gruppo di studiosi tedeschi ha progettato una missione diretta ai Troiani di Giove e l’ha proposta all’ESA con il nome di TRIP (Trojan Investigation Probe). Al contrario del successore di Ikaros, a cui sono stati assegnati, oltre a quelli scientifici, notevoli traguardi tecnologici, TRIP ha obiettivi esclusivamente scientifici, tant’è che, per raggiungerli, i progettisti hanno deciso di affidarsi a dispositivi già esistenti e sperimentati nel corso di altre missioni, come, per esempio, il SAS (Subsurface Analysis System), un rilevatore di neutroni e spettrometro a raggi X, montato sulla sonda Dawn e conosciuto con il nome di GRAND; oppure la HRIS, una camera ad alta risoluzione, già nota come LORRI e installata su New Horizons. Le caratteristiche generali del veicolo saranno le seguenti:

  • costo stimato 350 milioni di euro

  • peso al lancio 1600 kg

  • carico utile 50 kg

  • propulsione a ioni

  • alimentazione tramite pannelli solari (gli stessi della capsula Orion)

  • durata della missione 15,6 anni , di cui complessivamente 2,2 da passare in prossimità di quattro asteroidi bersaglio: 1999 UL16 (*), 2001 BH4, 1999 XM71 e 1999 XS248 , le cui caratteristiche generali sono riassunte nella tabella seguente:

targettabdoppio click per ingrandire

Gli obiettivi della missione possono essere riassunti nei punti seguenti in riferimento ai bersagli sopra elencati:

  1. determinare la composizione chimica, con particolare attenzione alla presenza di acqua e materiale organico

  2. determinare le caratteristiche fisiche generali

  3. raccogliere immagini in alta definizione delle strutture superficiali

  4. misurare dimensioni e forme

  5. raccogliere dati sulle orbite

  6. misurare lo spessore del mantello superficiale

Per concludere, la tabella seguente fornisce la cronologia della missione:

chronotabdoppio click per ingrandire

ROBERTO FLAIBANI

Fonti:

  • DESIGN OF A MULTI-RENDEZVOUS MISSION TO JUPITER’S TROJANS by Volker Maiwald, German Aerospace Center (DLR), Institute of Space Systems, Department of System Analysis Space Segment, Bremen, Germany, in collaboration with A. Braukhane, D. Quantius, S. Reershemiu

  • IKAROS EXTENDED MISSION AND ADVANCED SOLAR POWER SAIL MISSION by Osamu Mori, e altri, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Japa

  • A SOLAR POWER SAIL MISSION FOR A JOVIAN ORBITER AND TROJAN ASTEROID FLYBYS by Junichiro Kawaguchi, 35th Scientific Assembly of the Committee on Space Research, 2004, COSPAR04-A-01655.

CREDITS: COSPAR, DLR, ESA, IAF/IAC, JAXA

(*) per un errore nel documento originale, in una delle due tabelle precedentemente apparse si faceva riferimento all’asteroide 1999 UL16 nell’altra al 1997 UL16 , ma appare evidente dal discorso che si tratta dello stesso corpo celeste.

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20 maggio 2013 - Posted by | Astrofisica, Scienze dello Spazio, Senza categoria

1 commento »

  1. […] di librazione L4 e L5 del sistema Sole-Giove, sono ospitati oltre 6000 asteroidi cosidetti Troiani. I quattro satelliti maggiori, ovvero Io, Europa, Callisto e Ganimede, completano il quadro offerto […]

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    Pingback di Il gigante gassoso e la sua corte « Il Tredicesimo Cavaliere | 31 marzo 2015 | Rispondi


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