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DI MARCO ZAMBIANCHI · Astronautinews.it
BepiColombo è la prima missione europea verso Mercurio, il più misterioso dei pianeti interni del nostro Sistema Solare. Con un lancio programmato per le 03:45 del mattino del 20 ottobre 2018, la sonda viaggerà verso il più piccolo e meno esplorato dei pianeti rocciosi del nostro Sistema Solare. Quando arriverà a destinazione, nel 2025, dovrà sopportare temperature che supereranno i 350 °C mentre raccoglierà dati scientifici per la sua missione della durata nominale di 1 anno.
BepiColombo è una missione che nasce dallo sforzo congiunto dell’Agenzia Spaziale Europea ESA, che la coordina, e dalla giapponese JAXA, e si compone di due elementi principali: il Mercury Planetary Orbiter (MPO) fornito da ESA e il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) fornito da JAXA. BepiColombo proseguirà gli studi iniziati dalla missione NASA MESSENGER, raccogliendo dati complementari e svolgendo nuove osservazioni dell’interno del pianeta, della sua superficie, della sua esosfera e magnetosfera. Le osservazioni consentiranno agli scienziati di comprendere meglio l’origine e l’evoluzione di Mercurio, il pianeta più vicino al Sole, così come dell’intero Sistema Solare.
Mercurio è il meno esplorato tra i mondi del Sistema Solare interno a causa delle difficoltà che si incontrano per raggiungerlo, e anche per quelle legate al condurre operazioni in un ambiente così vicino al nostro Sole. Operare in prossimità della nostra stella rende complicata la gestione dell’equilibrio termico del satellite e la trasmissione di segnali radio da e verso la Terra, disturbati dal rumore elettromagnetico proveniente dal Sole. Dopo i primi tre fly-by della sonda Mariner 10, avvenuti negli anni ’70, si è dovuto attendere 30 anni per l’arrivo della sonda MESSENGER, che da un’orbita fortemente eccentrica ha compiuto la prima esplorazione completa di Mercurio, e insieme ad alcune conferme ha sollevato un gran numero di nuove domande rimaste ad oggi senza risposta.
Per saperne di più sulla missione scientifica e gli strumenti a bordo
➜ L’articolo di Andrea Ferrero pubblicato su Coelum Astronomia di ottobre (lettura gratuita online e in pdf).
Le fasi del lancio
Con la missione VA245, il vettore Ariane 5 in versione ECA, al suo quinto volo del 2018, lancerà BepiColombo in un’orbita di allontanamento dalla Terra. Il peso totale del carico utile al momento del lancio sarà di 4.241 kg, ed Ariane partirà dall’Ariane Launch Complex No. 3 (ELA-3) di Kourou, nella Guiana Francese.
Il liftoff è previsto per le 01:45:28 UTC, le 03:45 del mattino italiane di sabato 20 ottobre 2018. Il tempo di volo, dal momento del decollo fino alla seprazione di BepiColombo dal vettore, è stimato in 26 minuti e 47 secondi. La velocità terminale impressa alla sonda sarà di 3.475 m/s con un’orbita inclinata di -3,8 gradi.
Il lancio è controllato dai due computer di bordo dell’Ariane 5. Circa 7 secondi dopo l’accensione del motore criogenico dello stadio principale, a T-0, i due booster a propellente solido vengono accesi consentendo il decollo. Inizialmente il lanciatore salirà in verticale per 13 secondi, quindi ruoterà in direzione est. L’ogiva che protegge BepiColombo sarà espulsa a T + 189 secondi. Una volta completata la prima parte del volo, i computer di bordo ottimizzeranno la traiettoria in tempo reale al fine di ridurre al minimo il consumo di propellente, portando il lanciatore in orbita intermedia alla fine della fase di propulsione dello stadio principale e successivamente nell’orbita finale alla fine della spinta dello stadio superiore criogenico.
Il core booster non arriverà in orbita, ma rientrerà cadendo in mare nell’Oceano Atlantico, al largo della costa africana (nel Golfo di Guinea). Alla fine della corsa verso l’orbita BepiColombo si starà muovendo a circa 10.155 metri al secondo (36.558 chilometri orari) e si troverà ad un’altitudine di 1.449 km.
Ecco la sequenza completa degli eventi
| Tempo (± o:m:s) |
Descrizione evento |
| -11:23:00 | Inizio conto alla rovescia finale |
| -10:33:00 | Controllo dei sistemi elettrici |
| -04:38:00 | Inizio carico dei propellenti nello stadio criogenico principale (EPC) |
| -03:28:00 | Inizio carico dei propellenti nello stadio criogenico superiore |
| -03:18:00 | Inizio raffreddamento del motore Vulcain |
| -01:15:00 | Controllo della connessione tra il lanciatore e il sistema di telemetria, inseguimento e comando |
| -00:07:00 | Rapporto su “tutti i sistemi GO”, con sincronizzazione dei sistemi |
| -00:04:00 | Serbatoi a pressione di volo |
| -00:01:00 | Il razzo è alimentato dai sistemi interni |
| -00:00:05 | Apertura dei bracci di servizio degli stadi criogenici |
| -00:00:04 | Comando del razzo completamente trasferito ai sistemi di bordo |
| -00:00:00 | Tempo di riferimento |
| +00:00:01 | Accensione dello stadio principale criogenico, con il motore Vulcain |
| +00:00:07.05 | Accensione dei booster laterali a propellente solido |
| +00:00:07.30 | Decollo |
| +00:00:12.30 | Fine della traiettoria verticale, inizio della manovra di rollio |
| +00:00:31.10 | Fine della manovra di rollio |
| +00:02:21 | Separazione dei booster laterali |
| +00:03:09 | Espulsione dell’ogiva del razzo |
| +00:06:26 | Acquisizione del segnale radio alla stazione di Natal |
| +00:08:37 | Fine della spinta dello stadio criogenico principale (EPC) |
| +00:08:43 | Separazione dello stadio criogenico principale (EPC) |
| +00:08:47 | Accensione dello stadio criogenico superiore (ESC-A) |
| +00:13:22 | Acquisizione del segnale radio alla stazione di Ascension |
| +00:17:46 | Acquisizione del segnale radio alla stazione di Libreville |
| +00:21:59 | Acquisizione del segnale radio alla stazione di Malindi |
| +00:24:38 | Arrivo all’orbita finale |
| +00:26:47 | Separazione di BepiColombo |
La complessa danza verso Mercurio
BepiColombo non volerà direttamente verso Mercurio, ma per raggiungere il suo obiettivo saranno necessari vari passaggi ravvicinati con altri pianeti, compresa la Terra. Contrariamente a quanto avviene con le missioni che esplorano i pianeti esterni del Sistema Solare, le sonde che sono destinate ai pianeti più vicini al Sole rispetto alla Terra devono essere rallentate, in quanto la forza gravità del Sole le accelera a velocità molto maggiori di quelle necessarie per entrare in orbita attorno al pianeta desiderato, in questo caso Mercurio.
Per ottenere il necessario rallentamento BepiColombo dovrebbe portare con sé una quantità molto grande di propellente, da spendere in lunghe accensioni dei razzi di manovra al fine di perdere velocità. Questo, però, avrebbe aumentato in modo inaccettabile la massa al lancio, rendendo di fatto impossibile la missione. Un secondo metodo, molto più efficiente dal punto di vista dei “consumi”, è quello di volare nelle vicinanze di altri corpi celesti, ad esempio altri pianeti come Venere o la stessa Terra, di cui sfruttare il campo gravitazionale per ottenere la variazione di velocità desiderata. Impiegando questa tecnica BepiColombo rallenterà di 4 km al secondo grazie alla spinta del modulo MTM, e di ulteriori 3 km/s grazie ai gravity-assist con Terra, Venere e Mercurio stesso.
Semplificando molto il meccanismo possiamo intuitivamente dire che se la sonda approccia il pianeta con cui effettuare il fly-by passando davanti alla faccia rivolta verso la direzione del moto del pianeta stesso lungo la sua orbita attorno al Sole, ne ottiene una diminuzione di velocità. L’energia per la “manovra” viene dunque presa in prestito dall’energia cinetica del pianeta, che data l’enorme differenza di massa tra esso e la sonda, cambierà in maniera impercettibile l’ampiezza della sua orbita. Naturalmente il risparmio in carburante ha un prezzo: le sonde devono avvicinarsi molto al pianeta usato per l’effetto fionda gravitazionale, arrivando a sfiorarne a volte gli strati più esterni dell’atmosfera e richiedendo quindi una eccellente precisione in fase di avvicinamento, e un allungamento dei tempi di viaggio che si misura in anni, specie se come nel caso di BepiColombo sono necessari vari fly-by.
Come seguire la missione
L’associazione ISAA seguirà in diretta le operazioni di lancio direttamente da ESA/ESOC tramite l’account twitter @AstronautiCAST. Chi invece desiderasse discutere con altri appassionati potrà seguire e commentare nella discussione dedicata su ForumAstronautico.it.
Sempre su Twitter è possibile seguire gli account ufficiali @BepiColombo, @esaoperations ed @esascience. I tre moduli spaziali avranno inoltre i propri account personalizzati (@JAXA_MMO, @ESA_Bepi ed @ESA_MTM); seguiteli per contenuti extra e per un punto di vista unico della missione. L’hashtag ufficiale è #bepicolombo.
ESA Web TV offrirà una diretta streaming del lancio a partire dalle 03:15 del mattino ora italiana su esa.int/live e su livestream.
Vi avvisiamo che le immagini della telecamera di monitoraggio di MTM che mostreranno l’apertura dei pannelli solari dei moduli MTM ed MPO saranno acquisite approssimativamente soltanto 12 ore dopo il lancio, mentre quelle delle antenne e dei bracci di MPO arriveranno un giorno e mezzo dopo il lancio.
Fonti
Licenza (C) Associazione ISAA – Licenza CC BY-NC
Prevedere l’imprevisto… Hayabusa 2 alla scoperta di Ryugu. BepiColombo in partenza per il Pianeta di Ferro. Terra chiama Opportunity, risponderà mai il rover? Che forma può avere un alieno?
Tanti gli argomenti affrontati sul nuovo…
Coelum Astronomia di ottobre
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