Artemis in extremis

The Ariane 5 Flight 142 launch
26 Luglio 2001

Il 12 luglio, dalla base dell'ESA di Kourou, nella Guyana Francese, è stato lanciato Artemis, il più grande satellite europeo per le telecomunicazioni che era destinato a sperimentare tutta una serie di nuove tecnologie. Ma qualche cosa è andato nel verso sbagliato e Artemis si è trovato su un'orbita più bassa di quanto non fosse previsto. Qual è ora il destino del satellite?

Anche se l'orbita su cui Artemis è stato immesso non era quella scelta, il satellite non ha subito danni nel corso del lancio, e questo ha consentito l'avvio di un programma di recupero. Artemis doveva orbitare intorno alla Terra a una quota di 36000 km, quota alla quale il periodo di rotazione intorno al nostro pianeta è di 24 ore (orbita geostazionaria).

Il lanciatore Ariane 5 aveva il compito di condurlo su quella che si chiama orbita di trasferimento, un'orbita molto schiacciata, che doveva avere il punto più vicino alla Terra a una quota di circa 858 km e il punto più distante a una quota di 36 000 km. A questo punto si sarebbe proceduto alla circolarizzazione dell'orbita: attraverso una serie di comandi inviati dalla base del Fucino, vicino a Roma, si sarebbero accesi alcuni motori finché Artemis non si fosse trovato sull'orbita geostazionaria.

In realtà le cose non sono andate come dovevano e Artemis si è inserito in un'orbita ellittica molto più bassa: il punto più vicino a terra è a solo 590 km mentre il più lontano a circa 17487 km. Il programma di recupero è scattato, in pratica, subito dopo che ci siamo resi conto di quanto era accaduto. D'altra parte incidenti di questo tipo sono sempre da mettere in conto quando si a che fare con lo spazio e il team che è responsabile dell'orbita di Artemis era pronto a prendere in mano la situazione.

A che punto siamo con il programma di recupero? Dove si trova ora il satellite?

In questi giorni, attraverso una lunga serie di comandi dalla stazione di controllo del Fucino, l'orbita del satellite è stata alzata fino a 31 000 km di quota, un'orbita circolare che Artemis percorre in circa 20 ore. Nei giorni passati sono stati fatti aprire completamente anche i pannelli solari del satellite.

In una prima fase, dal 18 al 20 luglio, il motore di Artemis è stato acceso nel corso di cinque passaggi nel punto più vicino a Terra: queste manovre sono servite ad aumentare la massima distanza del satellite da Terra, da 17 487 km a circa 31 000 km. In un secondo momento, dal 22 al 24 luglio, con tre accensioni del motore l'orbita è stata trasformata da ellittica a circolare.

A questo punto si tratta di alzare l'orbita di altri 5000 km e a questo scopo saranno usati i motori a propulsione ionica di cui è dotato Artemis. Queste operazioni andranno avanti per i prossimi mesi, anche perché si tratta di un utilizzo che non era stato messo in preventivo.

L'accensione e lo spegnimento del motore principale del satellite, che doveva invece servire per certe manovre di regolazione dell'assetto di Artemis nel corso dei 10 anni della sua vita operativa prevista, ha comportato il consumo di circa il 95% del propellente chimico, che comunque era sovrabbondante rispetto alle necessità.

È chiaro però che il consumo di carburante causerà una diminuzione della vita operativa del satellite stesso, diminuzione che, al momento, non è semplice da valutare.

Sylda 5
Diagram of Sylda 5

L'Arianespace, la multinazionale che produce e commercializza i lanciatori europei, l'ESA e l'agenzia spaziale francese hanno dato vita a un gruppo di indagine, che ha lo scopo di stabilire che cosa esattamente non abbia funzionato nel lancio. I risultati sono annunciati per il 1 agosto. Per ora, che cosa si è capito?

C'è stato un cattivo funzionamento dell'ultimo stadio dell'Ariane5, l'EPS. Dai dati raccolti è apparso subito evidente che l'Aestus, il motore dell'EPS, ha avuto dei problemi nei primi 3 secondi dopo l'accensione, fornendo solo l'80% della spinta prevista e si è spento 80 secondi prima di quanto non avrebbe dovuto, terminando la fase propulsiva solo a quota 592 km.

Un Ariane 5 ha tre stadi propulsivi: il primo è lo stadio detto criogenico, perché funziona grazie 137 tonnellate di ossigeno e circa 26 tonnellate di idrogeno raffreddati e mantenuti allo stato liquido. Viene acceso sulla rampa di lancio, e continua a fornire la sua spinta propulsiva per circa 10 minuti. Una volta che il combustibile sia stato consumato, si stacca dal resto del veicolo e rientra a terra, con un tuffo nell'oceano.

Il secondo livello di propulsione è costituito da due motori, i boosters, che sono responsabili del 90% della spinta al momento del lancio. Sono alimentati da combustibile solido, un miscuglio di perclorato di ammonio (68%), alluminio (18%), e polibutadiene (14%). I booster vengono accesi sulla rampa di lancio circa 7 secondi dopo l'accensione del motore criogenico, una volta che la combustione di quest'ultimo si sia stabilizzata, e bruciano ciascuno circa 240 tonnellate di combustibile nel giro di due minuti.

L'Aestus, il motore dell'EPS, l'ultimo livello di propulsione dell'Ariane5, non viene acceso durante la fase di decollo, ma dopo 10 minuti e 26 secondi quando il lanciatore si trova a circa 200 km di quota e, nel giro di circa 16 minuti ha il compito di portare il satellite a destinazione. Al contrario dell'EPS, i primi due livelli propulsivi del lanciatore hanno funzionato perfettamente. Per saperne di più dobbiamo attendere la relazione della commissione d'inchiesta.

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