Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

CubeSat e LightSail-1: largo ai piccoli satelliti!

10x10x10 cm. x 1kg. Sono le specifiche essenziali del modulo base di CubeSat, una classe di piccoli satelliti che verranno lanciati in orbita dalla NASA nel 2011 e 2012 come carico utile ausiliario (vedi immagine qui accanto). In pratica, nel caso piuttosto frequente in cui il carico utile primario, costituito da uno o più veicoli spaziali, non esaurisca la capacità di lancio del razzo vettore, la NASA si riserva la possibilità di completare il carico con un certo numero di moduli CubeSat. Da questa razionalizzazione della propria capacità di lancio, la NASA ha creato il programma pilota CubeSat, con cui si rivolge ai centri di ricerca e alle università pubbliche e private, proponendo la seguente formula: all’Agenzia competono i costi di lancio, salvo la possibilià di rivalersi sul cliente per un importo non superiore ai 30000 dollari per modulo, mentre il cliente si assume tutti gli altri costi (progettazione, costruzione, infrastrutture a terra, ecc.). Inoltre, la ricerca proposta dal cliente deve riguardare argomenti scientifici, tecnologici o didattici compresi nello “Strategic Plan”, o nello “Education Strategic Coordination Framework” della NASA.

L’Agenzia ha rilasciato nel 2010 due bandi per il lancio di complessiivi 32 CubeSat nel biennio 2011-12: tra i vincitori le università fanno la parte del leone, com’era prevedibile, ma ci sono anche centri di ricerca militari e civili, due Accademie militari e perfino un liceo. Ma quel che più conta per noi del Tredicesimo Cavaliere, è stato veder finalmente assegnato un posto anche alla Planetary Society con la sua vela solare LightSail-1 (nell’immagine qui accanto). La configurazione adottata in questo caso prrevede tre moduli CubeSat collegati tra loro a formare un parallelepipedo di 10x10x30 cm., che riesce a ospitare, grazie alle moderne nanotecnologie, due telecamere, due accelerometri, un apparato radio-telemetrico, il sistema di controllo dell’assetto, i pannelli fotovoltaici, la vela solare realizzata in Mylar e il suo meccanismo motorizzato di dispiegamento. “I nostri requisiti di lancio prevedono che Lightsail-1 sia posta in orbita a 825 km di altezza come minimo, per poter operare senza subire nessun effetto atmosferico – ha detto Louis Friedman, direttore del Progetto LightSail – ciò renderà più difficile per noi trovare un partner a cui aggregarsi per il lancio, ma il fatto stesso che la NASA ci abbia messi in lista, sarà per noi di grande aiuto.”

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21 febbraio 2011 Posted by | Astronautica, Scienze dello Spazio | , , | 9 commenti

LightSail, la vela solare antesignana del volo interstellare

Nel video: Louis D. Friedman, direttore tecnico del Progetto LightSail, fa da guida nel laboratorio dove si costruisce il veicolo spaziale.

Archiviato il grande successo di Ikaros, e in attesa di informazioni su Ikaros-2, si riaccende l’interesse a proposito di LightSail, l’altro progetto di vela solare in fase di avanzata realizzazione. Il lancio della prima delle tre sonde previste è infatti programmato per la prossima primavera.

Ikaros e LightSail non potrebbero essere più diverse. La prima, coi suoi 315 chili di peso, è una vera e propria piattaforma per sperimentare una nuova generazione di tecnologie, materiali e procedure utili allo sviluppo di un inedito sistema di propulsione, un ibrido tra vela solare e motore elettrico a ioni, in grado di muoversi liberamente nell’intero Sistema Solare. LightSail, invece, viene presentata come un prototipo destinato allo studio del puro volo spaziale con vela solare, idealmente un passo avanti nella direzione del volo interstellare con piccoli carichi utili. E infatti la strumentazone installata su LightSail-1 è quella minima indispensabile, quasi esclusivamente dedicata al rilevamento di dati come l’assetto, l’accelerazione, la capacità di manovra, cosicché la sonda, in configurazione completa, dichiara alla bilancia solo 5 chili, meno del 2% di Ikaros. Oltre a questo, ci sono anche altri elementi che marcano la differenza tra Ikaros e LightSail: per esempio il metodo prescelto per eseguire il dispiegamento della vela. A differenza dei Giapponesi, che si affidano alla forza centrifuga generata da un movimento rotatorio impresso al veicolo spaziale, LightSail utilizza un sistema a motore sviluppato presso l’Air Force Research Lab.

Infine va segnalato che, una volta raggiunti gli obiettivi della sua missione principale, LightSail-1 eseguirà ricerche sull’uso della vela solare non in funzione propulsiva, ma come agevolatore nelle operazioni di rientro nell’atmosfera, cioè la tecnologia di Nanosail-D , un progetto NASA per l’eliminazione dell’ingente numero di rottami presente sopratutto nelle orbite basse, che sta creando gravi rischi alla navigazione spaziale.

Fonti:  The Planetary Report nn. 4, 5 – 2010.   Per il video si ringrazia The Planetary Society

22 ottobre 2010 Posted by | Astronautica, Scienze dello Spazio | , , , , | 3 commenti

Mentre Ikaros vola verso il Sole, a terra Lightsail accumula ritardi

Ikaros, una volta imboccata la traiettoria che lo porterà prima nelle vicinanze di Venere e poi in orbita solare, ha iniziato i preliminari per il dispiegamento della vela nello spazio. Se la delicatissima manovra avrà buon esito, ciò basterà per considerare l’intera missione come un successo parziale. Il primo passo è stato mettere in posizione le quattro aste di ancoraggio della vela. Il dispiegamento vero e proprio, ottenuto sfruttando l’energia centrifuga generata dal moto rotatorio imposto alla sonda, sarà ultimato entro la fine del mese corrente.

Mentre nel team di Ikaros si respira un’aria di frizzante ottimismo, Lightsail-1, ”l’altra” vela solare, è ancora ferma a terra e accumula ritardi su ritardi: qualche giorno fa la data di lancio presunta è stata rinviata per l’ennesima volta, ora si parla infatti del secondo trimelstre 2011. Il problema è sempre il solito: è difficile trovare un lanciatore affidabile, in grado di trasportare Ligthsail-1 in quell’orbita alta dove una vela solare dovrebbe operare al meglio. Ma le orbite alte sono le più costose da raggiungere e quindi raramente frequentate e Lightsail-1, un gioiello di nanotecnologia che una volta assemblato peserà solo pochi chilogrammi, sarà classificato come “carico utile secondario”, e dovrà condividere tanto il lanciatore che l’orbita di un “primario”. Certo, anche Ikaros è stato lanciato come “secondario” di Akatsuki, ma ambedue le sonde erano state progettate e costruite su incarico della JAXA. Nate, insomma, per essere lanciate insieme, mentre Lightsail-1, com’è noto, è un progetto della Planetary Society, una sorta di ONG dello Spazio, con un proprio programma di ricerca, autonomo e autofinanziato. Essere un outsider conferisce alla Planetary Society libertà d’azione in ogni campo, ma a un costo assai elevato, se vogliamo interpretare in questo senso le difficoltà nel reperire per Lightsail-1 un lanciatore decente.

Certo non come il Volna russo, il cui malfunzionamento causò nel 2005 la perdita di Cosmos-1, il predecessore di Lightsail. Un evento che molti ricordano, mentre temo che pochi conoscano i risultati dell’inchiesta ufficiale sull’accaduto: “In precedenza i missili Volna avevano avuto problemi simili. Un miglioramento era stato eseguito allora su alcuni di essi, ma sfortunatamente non su quello assegnato a noi, e tanto disinteresse non ci ha fatto certo piacere – si commentò all’epoca negli ambienti della Planetary Society – Non useremo mai più un Volna. Abbiamo imparato la lezione, ed è stata davvero una di quelle dure.”

5 giugno 2010 Posted by | Astronautica, Scienze dello Spazio | , , , | Lascia un commento

Vele solari

L’idea che un’astronave possa muoversi nello spazio interplanetario sospinta unicamente dalla luce del sole, mi ha sempre affascinato. I fotoni, le particelle elementari di cui è composta la luce, colpiscono la superfice riflettente della grande, sottilissima vela a cui la nostra ipotetica astronave è collegata, e generano una lievissima pressione. Lievissima, ma costante nel tempo. E questo, nello spazio dove non c’è atmosfera che provochi attrito, si traduce in una accelerazione continua che permette all’astronave di raggiungere velocità notevolissime, inarrivabili per i razzi a combustibile chimico oggi in uso. Oltre che veloce e senza problemi di rifornimento (il Sole continuerà ad emettere luce per qualche miliardo di anni ancora), la nostra astronave promette d’essere anche manovrabile, mostrando in questo sorprendenti analogie con le barche a vela. Infatti, variando l’inclinazione della vela rispetto al Sole si può influire sulla traiettoria dell’astronave e, prendendo qualche mano di terzaroli (ossia riducendo la dimensioni della vela), si può diminuire la velocità e di conseguenza la distanza dal Sole, e riuscire di fatto a muovere ”controvento”! (nella figura in alto, Cosmos-1)

Ovviamente, una vela solare funzionerà meglio dove è più intensa la radiazione elettromagnetica del Sole, e presumibilmente al di là dell’orbita di Giove le sue prestazioni cominceranno a diminuire. Il problema potrebbe essere risolto illuminando la vela dalla Terra con un raggio laser molto potente e preciso, che fornirebbe la spinta mancante. Ciò renderebbe possibile l’esplorazionne dei pianeti esterni e della Nube di Oort, e perfino il volo interstellare in un lontano futuro. Purtroppo con l’attuale tecnologia non possiamo ancora costruire un simile laser, ma piccole vele sperimentali sono invece alla nostra portata, anzi il via alle prime due missioni sarebbe imminente. Ma non si tratta di iniziative dell’ESA o della NASA, come ci si potrebbe aspettare, bensì dell’Agenzia Spaziale Giapponese e della Planetary Society, un ente privato con associati in tutto il mondo. La vela giapponese “Ikaros” dovrebbe partire con lo stesso vettore del Venus Orbiter “Akatsuki” entro maggio, ma non ho trovato conferme alla notizia. (Nella figura in mezzo: Ikaros)

Il progetto della Planetary Society, invece, si chiama “LightSail” e prevede tre missioni indipendenti , realizzate con sonde dotate di una piccola vela di 20 mq. Le prime due saranno voli di collaudo, mentre con la la terza si tenterà di raggiungere il Punto di Librazione Terra-Sole L2, da dove la sonda monitorerà le tempeste solari. Il progetto “LightSail” è diretto da Louis Friedman, uno dei maggiori esperti mondiali del settore. Per Friedman si tratta del terzo tentativo di far volare un simile veicolo. Nel lontano 1977 lavorava alla NASA ed era responsabile del progetto di una sonda a vela solare che avrebbe dovuto raggiungere la Cometa di Halley. Nel 2005 in qualità di Executive Director della Planetary Society, aveva dovuto assistere al fallimento della missione “Cosmos 1″ dovuto al malfunzionamento del lanciatore, un missile balistico di fabbricazione sovietica, modificato per l’occasione. Ancora non si sa nulla di preciso sul vettore prescelto, né sulla data del lancio di LightSail-1. Speriamo che arrivi la volta buona! (Nella figura in basso: Lightsail)

29 aprile 2010 Posted by | Astronautica, Scienze dello Spazio | , , , , | 3 commenti

   

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