Il Jules Verne è il primo Veicolo di Trasferimento Automatizzato (ATV), una nuova serie di navette autonome progettate dall’ESA per rifornire e rialzare l’orbita della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). La navetta è stata lanciata in orbita terrestre bassa il 9 marzo con un vettore Ariane 5 ed attraccherà alla ISS il 3 aprile.

Durante le prossime settimane, la navetta effettuerà manovre di avvicinamento ed infine di attracco con la ISS, per portare sull’avamposto orbitante rifornimenti di carico utile, propellente, acqua e ossigeno.

Il decollo è avvenuto dallo Spazioporto europeo di Kourou, nella Guiana Francese. Questo volo ha richiesto una nuova versione del lanciatore europeo, l’Ariane 5ES, specificamente adattato al compito di trasportare un veicolo di quasi 20 tonnellate – più del doppio della capacità di carico mai trasportato da un Ariane 5 nei voli precedenti – a un’orbita bassa circolare inclinata di 51,6 gradi rispetto all’Equatore. La nuova versione del lanciatore è inoltre dotata di un ultimo stadio con capacità di riaccensione.

Questa traiettoria di lancio inusuale ha richiesto la realizzazione di nuove stazioni di tracciamento telemetrico, una posizionata su una nave nell’oceano Atlantico e l’altra sulle isole Azzorre . Dopo una fase di combustione iniziale di 8 minuti sopra l’Atlantico, lo stadio superiore dell’Ariane 5 ha iniziato una fase di volo balistico di 45 minuti sopra l’Europa e l’Asia per poi riaccendere i propulsori per 40 secondi per procedere alla circolarizzazione dell’orbita sopra l’Australia. La separazione dall’ATV Jules Verne è stata monitorata da una stazione di terra in Nuova Zelanda.

L’ATV Jules Verne ora sta ruotando attorno alla Terra sullo stesso piano orbitale della ISS, ma a un’altitudine di soli 260 km, rispetto a quella di 345 della Stazione. Il veicolo è sottoposto a continuo monitoraggio da parte dal Centro di Controllo dedicato all’ATV, situato a Tolosa, in Francia, e collocato all’interno della sede dell’Agenzia Spaziale Francese, il CNES. Il centro di Controllo dell’ATV assicurerà il controllo di volo per tutta la durata della missione, in coordinamento con i centri controllo missione dell’ISS a Mosca e Houston. Dopo aver dato dimostrazione delle manovre di sicurezza in volo libero, l’ATV eseguirà manovre di ‘allineamento’ orbitale per eseguire la fese di avvicinamento all’ISS in vista di una prima finestra di attracco programmata per il 3 aprile, dopo la partenza dello Space Shuttle Endeavour della NASA.

La navetta spaziale più complessa mai sviluppata in Europa

Battezzato con il nome del famoso scrittore di fantascienza francese del XIX secolo, l’ATV Jules Verne è la navetta spaziale più grande e sofisticata mai sviluppata in Europa, grazie alla combinazione delle funzioni di una piattaforma autonoma per il volo libero, di un veicolo spaziale manovrabile e di un modulo di stazione spaziale. Il veicolo ha un’altezza di circa 10 m e un diametro di 4,5 m e pesava 19.357 kg al momento del lancio. La navetta incorpora un modulo pressurizzato di 45 m3, derivato dall’involucro pressurizzato del Columbus, e un sistema di attracco di costruzione russa, simile a quelli usati sulle capsule Soyuz e sulla navetta di rifornimento Progress. Circa tre volte più grande della sua controparte Russa, l’ATV può trasportare un carico quasi tre volte superiore.

Inoltre, l’ATV è il primo veicolo spaziale del mondo progettato per condurre operazioni di attracco automatizzate pienamente conformi alle severe regole di sicurezza delle operazioni di volo spaziale abitato. La navetta europea contiene sistemi di navigazione ad altissima precisione e un software di volo nettamente più complesso di quello utilizzato per il lanciatore Ariane 5.

Questa versatile navicella è un contributo essenziale offerto dall’Europa alle attività operative regolari della Stazione Spaziale, la cui linfa vitale è costituita dalle regolari consegne di attrezzature sperimentali e parti di ricambio oltre che alimenti, aria e acqua per gli equipaggi di lunga permanenza.

Al momento questo ruolo è largamente ricoperto dallo Space Shuttle statunitense e dalla navicella russa automatizzata Progress. Tuttavia, il ritiro dello Shuttle, previsto per il 2010, renderà ancora più importante il ruolo dell’ATV europeo. Ciascuno dei nuovi ATV – in grado di trasportare sino a nove tonnellate di carico per una missione della durata tipicamente di sei mesi – sarà guidato da un sistema di navigazione ad alta precisione su una traiettoria di rendezvous con la Stazione Spaziale, dove attraccherà automaticamente al Modulo di servizio russo, circa quattro settimane dopo il lancio. Qui rimarrà come parte integrante e pressurizzata del complesso per un massimo di sei mesi, sino al suo rientro controllato nell’atmosfera terrestre dove brucerà completamente, smaltendo i materiali di scarto e i rifiuti della Stazione Spaziale.

Il potenziale futuro dell’ATV

L’ATV è stato progettato dall’ESA in modo da poter costituire una solida base per il futuro sviluppo di una vasta gamma di nuovi veicoli spaziali. Diversi studi hanno esaminato scenari differenti, fra cui la sostituzione della cabina pressurizzata con un grande veicolo di rientro dotato di uno scudo di protezione in grado di riportare a Terra carichi utili e importanti esperimenti.

Un simile progetto potrebbe fare uso delle idee messe alla prova con successo nel 1998 dal prototipo Atmospheric Reentry Demonstrator (ARD) dell’ESA. L’ATV potrebbe inoltre diventare un veicolo di trasporto dell’equipaggio. In tal caso richiederebbe modifiche più complesse. La cabina pressurizzata verrebbe trasformata in una capsula di rientro guidata per il trasporto dell’equipaggio.

Questa potrebbe essere utilizzata, in una prima fase, come veicolo di salvataggio per l’equipaggio della Stazione Spaziale e, successivamente, come veicolo di trasporto vero e proprio dell’equipaggio, lanciato da un Ariane-5. Oppure si potrebbe preparare una versione per trasporti logistici non pressurizzata destinata al trasporto di diverse tonnellate di attrezzature che non richiedano un ambiente pressurizzato. Un’altra possibilità consiste nell’inserimento nel nucleo di un ATV di una piccola capsula eiettabile, in grado di riportare a terra circa 150 kg di carico al termine della sua missione.

L’ATV potrebbe inoltre evolversi in un laboratorio in volo libero privo di equipaggio in grado di attraccare periodicamente all’ISS per le operazioni di manutenzione e rifornimento. Una simile navicella spaziale in volo libero e pressurizzata potrebbe essere utilizzata anche come riparo sicuro per l’intero equipaggio nella eventualità di un’emergenza a bordo dell’ISS. In seguito, si potrebbe pensare a costruire una mini-stazione spaziale equipaggiando l’ATV con due meccanismi di attracco – uno anteriore e uno posteriore.

Ancora più in là nel futuro, l’ATV potrebbe essere utilizzato anche come veicolo di trasferimento per il trasporto di tonnellate di rifornimenti e attrezzature – fra cui telescopi spaziali e navette planetarie – in orbita lunare e marziana.

Fonte: ESA

Con 2 mesi di ritardo rispetto ai piani originali, causato dal rinvio della partenza della missione STS-122 dovuto al malfunzionamento di alcuni sistemi relativi al serbatoio principale dello Space Shuttle, il modulo dell’Agenzia Spaziale Europea Columbus è agganciato e in processo di attivazione da parte dell’equipaggio della Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Verranno accesi i sistemi di alimentazione, connessi i cablaggi elettronici e predisposti i moduli sperimentali che verranno spostati e installati dalla posizione di lancio a quella di effettivo uso in orbita.

In precedenza gli astronauti della NASA, Rex Walheim e Stanley Love (quest’ultimo in sostituzione dell’astronauta tedesco dell’ESA, Hans Schlegel colpito da un’indisposizione) hanno effettuato una intensa e laboriosa attività extraveicolare per predisporre il modulo europeo all’aggancio con il Nodo 2 chiamato Harmony.

L’intera operazione è stata seguita dall’interno della stazione dagli altri membri dell’equipaggio tra i quali l’astronauta francese dell’ESA, Léopold Eyharts che resterà a bordo della ISS prendendo il posto dell’astronauta della NASA, Daniel Tani. Il ritorno sulla Terra di Eyharts è previsto nella seconda metà di marzo a bordo dello Space Shuttle STS-123 Endeavour.

Da ora in avanti l’Europa sarà presente sulla stazione con un proprio territorio e spazio di lavoro e gli astronauti europei a bordo della ISS non saranno più considerati “ospiti” ma inquilini a tutti gli effetti.

Grazie alle sue esclusive caratteristiche, il laboratorio Columbus rappresenta una vero e proprio caposaldo tra i contribuiti dell’Europa alla Stazione Spaziale Internazionale. Questo modulo tubolare lungo 7 metri e del peso di 12,8 tonnellate fornirà un ambiente in cui gli astronauti potranno lavorare con apparecchiature scientifiche e condurre in assenza di gravità numerosi esperimenti nel campo delle scienze della vita, dalla fisiologia umana alla biologia, alla fisica dei fluidi, alle scienze della materia, alla tecnologia e all’educazione. Sono inoltre previste strutture esterne per la conduzione di esperimenti di scienze spaziali, l’osservazione della Terra e per testare materiali e tecnologie spaziali avanzate.

Columbus può ospitare quattro piattaforme esterne per esperimenti relativi a diversi campi. Delle quattro piattaforme, due saranno utilizzate dall’ESA e le altre due dalla NASA. All’inizio il laboratorio ospiterà le due piattaforme europee denominate EuTEF e SOLAR alla cui realizzazione hanno collaborato Thales Alenia Space Italia di Torino e Carlo Gavazzi Space di Milano. Thales Alenia Space Italia ha anche progettato e costruito presso i suoi stabilimenti di Torino, la struttura primaria e secondaria del modulo europeo ed ha inoltre sviluppato la parte termomeccanica del laboratorio europeo.

Con il lancio e l’attracco del Columbus, l’ESA diviene oggi responsabile delle operazioni e dell’utilizzo della ISS e sarà pertanto autorizzata a far volare i propri astronauti in missioni di lunga durata, come membri dell’equipaggio permanente della ISS, in una percentuale effettivamente proporzionale all’investimento europeo nella Stazione Internazionale.

Fonte: ESA

Lo sviluppo industriale di BepiColombo, la prima missione europea verso Mercurio, ha avuto ufficialmente inizio. Il contratto principale, assegnato dall’ESA ad Astrium, è stato firmato oggi durante una cerimonia che si è svolta a Friedrichshafen, in Germania.

BepiColombo, la più completa missione di studio di Mercurio mai effettuata, è stata selezionata nell’ottobre del 2000 dall’ESA come una delle missioni fondamentali per l’Agenzia. Da allora sono stati effettuati numerosi studi industriali la cui valutazione ha portato, nel 2006, alla selezione di Astrium come capo commessa.

Il lancio di BepiColombo è previsto per l’agosto del 2013. La sonda raggiungerà Mercurio nel 2019 dopo un viaggio di sei anni verso la parte più interna del sistema solare. Si tratta della prima missione doppia verso Mercurio, che prevede la fornitura di una sonda europea ed una giapponese. Sotto la leadership dell’ESA, il programma verrà portato avanti come missione congiunta della Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) e dell’ESA.

“Le due sonde cercheranno di trovare risposta a quesiti scientifici appassionanti quali l’origine e l’evoluzione di un pianeta vicino alla sua stella madre, lo stato dell’interno di Mercurio e del suo campo magnetico. Inoltre, durante la missione verrà svolto un test sulla teoria della relatività generale di Einstein”, ha dichiarato Johannes Benkhoff, Project Scientist dell’ESA per la missione BepiColombo.

Una delle sonde, il Mercury Planetary Orbiter (MPO) dell’ESA, trasporterà 11 strumenti destinati allo studio della superficie e della composizione interna del pianeta. Questo studio si affiderà a diverse lunghezze d’onda e tecniche di indagine per ottenere risultati di un’accuratezza senza precedenti.

La seconda sonda, il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) della JAXA, trasporterà cinque strumenti dedicati allo studio della magnetosfera del pianeta, la regione dello spazio intorno a Mercurio dominata dal suo campo magnetico. Astrium guiderà per conto dell’ESA una rete di subappaltatori incaricati di progettare e realizzare la sonda MPO dell’ESA e il cosiddetto Mercury Transfer Module, cioè il modulo che porterà a destinazione le due sonde MPO-MMO.

“Astrium dovrà trovare soluzione a diversi problemi tecnici,” ha aggiunto Jan van Casteren, Project Manager dell’ESA per la missione BepiColombo. “Principalmente questi problemi derivano dal difficile ambiente del pianeta, così vicino al Sole. Le radiazioni nei suoi pressi sono circa dieci volte più intense rispetto a quelle registrate in prossimità della Terra e questo rende molto più complessa la guida e la gestione di una sonda.”

Una difficoltà ulteriore è rappresentata dal fatto che l’arrivo su Mercurio e il successivo ingresso nella sua orbita richiedono una grande quantità di energia per contrastare l’attrazione gravitazionale del Sole. Per superare queste sfide, per le fasi di viaggio e inserimento nell’orbita ci si affiderà principalmente alla propulsione elettrico – solare, complementando con diverse manovre a gravità assistita e propulsione convenzionale (chimica).

Per ottenere i migliori risultati scientifici, l’assetto di volo del Mercury Planetary Orbiter sarà orientato in modo da puntare gli strumenti verso il pianeta. Si tratta di un’operazione mai tentata prima d’ora nei pressi di Mercurio a causa dell’intenso calore proveniente dalla sua superficie. La sonda sarà dotata della più elevata capacità di trasmissione dati mai utilizzata nelle vicinanze di Mercurio e sarà in grado di inviare verso la Terra un elevato volume di dati di alta qualità utile per massimizzare i risultati scientifici.

Fonte e Immagini: ESA

Nei giorni scorsi è stato effettuato un test decisivo per lo sviluppo di un nuovo lanciatore europeo, il Vega, a cui l’Italia guarda con molta attenzione. Il progetto Vega è infatti nato in Italia e oggi il nostro paese sostiene il programma di sviluppo con il 65% dei finanziamenti.
Il punto sul programma con il giornalista scientifico che collabora con l’ESA, Stefano Sandrelli.

Come è andato il test?

Si è trattato del test di qualifica del P80, il motore del primo stadio di Vega, il nuovo lanciatore europeo in via di sviluppo. Era quindi l’ultima “prova a fuoco”, cioè l’ultimo test di accensione a terra. Il test successivo del P80 coinciderà con il primo volo (di qualifica) del lanciatore.

Il test ha dato risultati ottimi. Motori come il P80 sono decisamente complessi e lavorano in condizioni estreme. Si pensi soltanto alle migliaia di gradi e alle diverse decine di bar di pressione alle quali le varie parti del motore sono sottoposte, primo fra tutti l’ugello di spinta, attraverso il quale passa il propellente.

Quando si esegue un test di questo tipo, la prima cosa da valutare è il confronto fra il comportamento atteso del motore e quello effettivamente misurato nel corso delle prove. Si pone l’attenzione su alcuni parametri fondamentali, come la pressione e la temperatura in varie parti del motore, la spinta, il comportamento degli attuatori e se ne verifica l’evoluzione nel corso del test, confrontandola con le previsioni teoriche. Nel nostro caso, le curve di pressione e di spinta sono assolutamente perfette, così come i dati relativi alla temperatura e agli altri parametri: i sensori per le misurazioni che avevamo disposto lungo il motore per analizzarlo nel corso del test hanno rilevato dati che riproducono esattamente la performance prevista. In altri termini il comportamento globale del motore è quello che i tecnici si aspettavano.

È un risultato davvero notevole, che ci auspicavamo ma non che non potevamo dare per scontato in un motore di questo tipo, nel quale vi sono diverse tecnologie nuove, sia dal punto di vista dei materiali che come struttura.

Facciamo un passo indietro e parliamo brevemente del lanciatore Vega. Di che cosa si tratta? Che “parentela” c’è con la famiglia di lanciatori europei Ariane?

Vega è un lanciatore per satelliti di piccole dimensioni, che farà parte della famiglia di lanciatori europei: affiancherà l’Ariane 5, un lanciatore per satelliti fino a 10 tonnellate, e i lanciatori Soyuz, che coprono satelliti di massa intermedia. Tutti i lanciatori europei saranno lanciati dallo spazio-porto dell’ESA a Kourou, nella Guyana Francese.

Vega è un razzo-vettore a quattro stadi, i primi tre stadi sono alimentati da propellente solido, il quarto stadio e’costituito da un modulo propulso da un motore a propellente liquido. È stato progettato per una missione nominale che prevede il lancio di un carico di 1500 kg e la sua immissione in un’orbita circolare sincrona con il Sole a una quota di 700 kilometri.

Questo non significa che tutte le missioni saranno di questo tipo: paradossalmente, potrebbe non essercene nemmeno una di quel genere. Dire “1500 kg in orbita circolare di 700 km di quota” significa solo dare una missione di riferimento che aiuti a capire le prestazioni: diminuendo il carico, può aumentare la quota dell’orbita. Possiamo modificare anche l’inclinazione dell’orbita rispetto all’equatore terrestre, andando da orbite polari a orbite equatoriali. In generale l’intervallo di carico utile che Vega sarà in grado di lanciare va dai 300 kg a circa 2500 kg. Inoltre potrà lanciare anche più di un satellite alla volta. Anche da questa breve descrizione risulta chiaro che uno dei punti di forza di Vega è la sua flessibilità.

Vega, inoltre, non è solo un lanciatore, ma anche un dimostratore tecnologico: il P80, solo per fare un esempio, il motore del primo stadio di cui abbiamo parlato, è stato progettato con tecnologie che saranno applicate anche alle future versioni dei motori degli Ariane5.

Vega sarà utilizzato solo dall’ESA oppure anche da altri paesi?

L’idea di progettare un lanciatore per satelliti di dimensioni ridotte è legata anche al fatto, come accennavo, di completare l’offerta commerciale dei lanciatori europei. Presto saremo in grado di offrire l’Ariane 5 per satelliti di grandi dimensioni, come per esempio per le telecomunicazioni, o per orbite geostazionarie; la Soyuz per satelliti di dimensioni intermedie e, appunto, Vega per i satelliti di dimensioni ridotte. Uno degli obiettivi e’ proprio di immettere sul mercato dei lanciatori uno traghettatore per lo spazio che risulti circa il 20% in meno di quanto non costi acquistare un “passaggio” attraverso un lanciatore statunitense, per esempio.

In ogni caso, per i primi lanci stiamo valutando soprattutto satelliti dell’ESA. In particolare quelli dedicati alle Osservazioni della Terra come Eolus, o alla ricerca astronomica e cosmologica, come LISA Pathfinder o, infine alla dimostrazione tecnologica, come Proba 3. Con il suo volo di qualifica, il primo Vega porterà in orbita invece un satellite dell’Agenzia spaziale Italiana (ASI).

A questo punto come procederà lo sviluppo del lanciatore? Quando è previsto il primo lancio vero e proprio?

Il prossimo appuntamento è la qualifica del motore del secondo stadio del lanciatore, lo Zefiro23, prevista per fine febbraio presso il centro di Salto di Quirra, a circa 60 kilometri da Cagliari, in Sardegna, sotto il comando dell’Aeronautica militare italiano. Nei mesi successivi passeremo poi ai test relativi al motore del terzo stadio, lo Zefiro 9. Se tutto va bene, a fine 2008 ci aspetta il volo di qualifica del lanciatore.

Credo che sia importante sottolineare l’importanza di questo progetto per l’Italia. Non solo il nostro paese finanzia lo sviluppo al 65%, ma anche la gestione del programma è condotta in Italia, e in particolare da ESRIN, il Centro per le Osservazioni della Terra dell’ESA che sorge a Frascati. Questo permette al nostro paese di gestire un progetto molto complesso e a lungo termine, sviluppando molti contatti a livelli internazionali, che possono essere di grande aiuto per lo sviluppo e il successo della nostra industria aerospaziale a livello mondiale.

Il team industriale per il P80, infatti, è guidato dalla joint venture italo-francese Europropulsion, per delega da parte della italiana Avio SpA. Il responsabile principale dello sviluppo del lanciatore è inoltre la ELV SpA, una joint venture tra Avio SpA e ASI. Al progetto Vega, oltre a Italia e Francia partecipano anche Belgio, Svizzera, Spagna, Olanda e Svezia.

Fonte: ESA