Artemis: la scalata al paradiso

Il satellite Artemis
13 Febbraio 2003

Prima il fallimento della nuova versione dell’Ariane 5, poi il disastro dello Shuttle Columbia ci hanno messo di fronte a una realtà molto dura: lo spazio è ancora estremamente difficile da utilizzare. Ma a volte ci sono casi fortunati in cui si riesce a recuperare missioni che sembravano perse. È il caso di Artemis, il nuovo satellite per telecomunicazioni dell’ESA, immesso su un’orbita sbagliata al momento del lancio, ma recuperato dopo diciotto mesi.

Artemis ha raggiunto la sua orbita geostazionaria, a 36 mila km di quota, sopra la verticale corrispondente a 21,5 ° di longitudine est, sopra la Repubblica Democratica del Congo. La storia è iniziata il 21 luglio del 2001. La mancata propulsione dell’ultimo stadio dell’Ariane 5 aveva immesso Artemis in un’orbita molto ellittica il cui perigeo era e il cui apogeo era a soli 17 487 km, invece degli attesi 36mila km. Insomma: meno che a metà strada. A questo punto, per non vanificare il lavoro, l'obiettivo degli scienziati è stato quello di "sollevare" Artemis fino all'orbita desiderata. Nei primi mesi, con una serie di spinte del motore a propulsione chimica, Artemis è stata messo in salvo su un’orbita di parcheggio, al di sopra delle fasce di radiazione che rischiavano di rovinare la strumentazione di bordo.

A questo punto sono entrati in funzione i motori a propulsione ionica di cui Artemis, oltre al motore a propulsione chimica, è dotato, e che dovevano servire a manovrare il satellite una volta che fosse stato operativo, in orbita geostazionaria. A partire dal febbraio 2002, questi stessi motori sono serviti invece ad innalzare la quota dell’orbita da 31 mila km ai 36 mila km richiesti, al ritmo di soli 15 km al giorno. Una volta raggiunta la quota desiderata, i motori a propulsione chimica sono entrati di nuovo in funzione è hanno immesso definitivamente il satellite in orbita. Quindi si è trattato di una vera e propria scalata al paradiso, guidata dagli scienziati grazie anche al centro di controllo della stazione del Fucino, presso Avezzano.

Il successo della propulsione ionica di Artemis servirà anche per altre missioni?

La propulsione ionica sarà protagonista di una missione che l'ESA lancerà nel corso del 2003, SMART-1, che segnerà anche la prima missione scientifica europea che ha come obiettivo la Luna. La propulsione ionica dà una spinta molto minore della propulsione chimica, ma può essere mantenuta per un periodo molto più lungo. Quando si tratta di raggiungere velocità elevatissime e non si hanno particolari limiti di tempo, si rivela di gran lunga preferibile rispetto alla propulsione convenzionale.

C'è un altro buon motivo in cui la propulsione ionica può essere utile: la spinta di un motore dipende dalla quantità di propellente che espelle al secondo e dalla velocità con cui il propellente è espulso. La velocità raggiunta dal propellente di un motore a propulsione ionica può essere fino a 30 volte maggiore di quella del propellente di un motore a propulsione chimica. Questo consente di usare, a parità di spinta, una quantità minore di carburante, a tutto vantaggio, per esempio, della strumentazione scientifica di bordo.

Envisat-Artemis
Le applicazioni

Ora che è in orbita, Artemis sarà utilizzato per diverse applicazioni. Ma nella vita di tutti i giorni ci accorgeremo che Artemis è arrivato in orbita?

Ce ne accorgeremo, sia pure indirettamente. Così come ci accorgiamo che i satelliti del tipo Meteosat ci forniscono le immagini per le previsioni del tempo. Spesso diamo queste cose per scontato, senza far caso a quali mezzi tecnici vengono impiegati per ottenerle. Artemis è un nodo cruciale della rete satellitare che compone Egnos, il sistema di navigazione europeo che utilizza i dati del GPS americano, quelli del GLONASS russo e li integra con altri dati da terra, sfruttando al massimo le informazioni grazie a un veloce procedimento. In questo modo migliora, di fatto, le prestazione deil GPS stesso. È il primo passo verso un sistema di navigazione satellitare europeo completamente indipendente, che è in corso di realizzazione e che si chiamerà Galileo. L’altro campo nel quale Artemis darà un contributo reale è quello delle telecomunicazioni fra un utente dotato di una stazione mobile e un utente fisso: Artemis copre l’Europa, l’Africa del Nord e il Medio Oriente. Ma copre anche parte del Mare del Nord e dell’oceano Atlantico orientale.

Artemis è anche un satellite ad elevata tecnologia. Per esempio realizza per la prima volta la comunicazione fra satelliti, che in questo modo possono scambiarsi informazioni su ciò che vedono. Che vantaggio ne avremo?

Artemis sarà una vero e proprio ripetitore nello spazio: una satellite in orbita bassa, come Envisat, per esempio, che si muove a un’altezza di circa 800 km, non è in grado di mandare le sue immagini in tempo reale alle stazioni di Terra che si trovano oltre il suo orizzonte. Potrà invece mandare i suoi dati ad Artemis, che dall’alto della sua orbita geostazionaria li spedirà direttamente alle stazioni di Terra interessate. Questo permette di risparmiare parecchi minuti e di realizzare un monitoraggio in tempo reale di zone terrestri interessate, per esempio, da disastri naturali, che devono essere tenute d’occhio istante dopo istante.

Un esempio di questo genere si è già avuto qualche mese dopo il lancio di Artemis. Per controllare l’efficienza degli strumenti, Artemis si mise in connessione con un satellite francese, SPOT4, un satellite di tecnologia raffinata dedicato all’osservazione ottica della Terra. Attraverso un fascio di luce laser (alla lunghezza d’onda di 840 nm), SPOT4 trasmise alcune immagini ad Artemis, a una velocità di 50 Mbite/s. La comunicazione via laser, realizzata con un sistema di strumenti realizzati ad hoc (SILEX) è una delle novità tecnologiche di Artemis. Successivamente il satellite dell’ESA trasmise i dati alla stazione di terra attraverso un’antenna radio alla frequenza di 20 GHz. L’esperimento è stato ripetuto decine di volte, sempre con successo: alla fine alla stazione di terra arrivavano immagini impeccabili, a dimostrazione del corretto funzionamento delle trasmissioni.

Oggi possiamo ben dire che quella di Artemis è stata una vera e propria odissea. Ma, come l'Ulisse greco, anche Artemis alla fine ha raggiunto la sua Itaca e, nel corso del viaggio, ha raccolto una quantità enorme di esperienza a tutto vantaggio delle future imprese spaziali europee: per seguir virtute e canoscenza, appunto.

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