Da Kourou alle stelle

Ariane 4 - Flight 137
Il vettore Ariane 4
24 Gennaio 2002

Il 23 gennaio un Ariane4 ha inaugurato la stagione dei lanci europei del 2002, mettendo in orbita INSAT, un satellite per telecomunicazioni sviluppato dall'Organizzazione Spaziale Indiana. Il lancio ha avuto luogo dalla base di Kourou, nella Guyana Francese. Perché l'Agenzia Spaziale Europea ha una base di lancio in Sudamerica?

Per "bucare" l'atmosfera e liberare i satelliti verso la loro orbita finale, un lanciatore deve percorrere almeno 150 km a una velocità di 7,9 km/s. Questa velocità è raggiunta grazie alla spinta dei motori del razzo, tenuti accesi per un certo periodo di tempo.Tuttavia lanciando un razzo dall'equatore, permette di utilizzare la rotazione della Terra come se fosse un fionda, risparmiando carburante E Kouoru si trova a una latitudine nord di 5º 3' gradi, a soli 500 km a nord dell'equatore, dunque in posizione ottimale da questo punto di vista.

Ma in che modo si sfrutta la velocità di rotazione terrestre? Per capirlo pensiamo alla Terra come a una trottola che gira su se stessa: tutti i punti della Terra ruotano intorno all'asse di rotazione in circa 24 ore. In 24 ore, cioè Roma, per esempio, compie un giro intorno all'asse terrestre; lo stesso fanno Oslo, Parigi, Londra. E lo stesso fa Kourou: ogni punto della Terra traccia una circonferenza. Ma visto che la Terra è sferica, una città ad alta latitudine, come Oslo, traccia una circonferenza molto più piccola di quella tracciata da Kourou! E poiché tutti i punti della Terra impiegano lo stesso periodo di tempo a fare un giro completo, questo significa che un punto situato all'equatore si muove lungo la circonferenza che traccia a una velocità maggiore. In pratica, la velocità di un lanciatore è aumentata di 460 m/s, che è la velocità con la quale Kourou si muove a causa della rotazione terrestre. Questo consente di risparmiare sul carburante: e risparmiando sul carburante possiamo aumentare il carico scientifico del satellite.

Old penal colony
La vecchia colonia penale

La Guyana Francese è celebre soprattutto per essere stata una colonia penale resa famosa dal film Papillon, con Steve McQueen. Come è nata la base spaziale europea di Kourou?

Nel 1964 la Francia aveva scelto Kourou come base di lancio per la propria attività spaziale. Era nato così il Centro Spaziale della Guyana. A partire dal 1975, data di nascita dell'ESA, la Francia ha messo a disposizione la base per l'attività spaziale europea. Dal canto suo, è solo grazie ai finanziamenti dei vari paesi che aderiscono al programma dell'ESA che si è potuto dotare la base di tutte le strutture per renderla competitiva. La posizione di Kourou era particolarmente appetibile per satelliti destinati ad orbitare lungo un'orbita geostazionaria, cioè un'orbita che giace sullo stesso piano dell'equatore e che viene percorsa, a 36 000 km di quota, in un tempo identico a quello impiegato dalla Terra per compiere un giro su se stessa. Questo significa che, visto dalla Terra, un satellite geostazionario appare fermo.

Orbite di questo tipo sono interessanti per molte applicazioni, come per esempio le telecomunicazioni. Un satellite geostazionario, infatti, proprio perché occupa sempre la stessa posizione geometrica rispetto alla Terra, è un ripetitore ideale, per esempio. Per questa ragione i satelliti geostazionari sono i più richiesti sul mercato delle applicazioni e dei servizi. E la vicinanza di Kourou all'equatore terrestre gioca a favore della scelta europea anche per questo motivo.

Quando un satellite viene messo in orbita geostazionaria, di solito il lanciatore si limita a depositarlo su un'orbita detta di trasferimento. Tocca poi ai motori a bordo del satellite variare la traiettoria per portarsi a destinazione. Ma poiché la base di lancio di Kourou si trova in vicinanza dell'equatore, gli Ariane4 e gli Ariane5 possono depositare i satelliti su un'orbita che poi il satellite potrà abbandonare senza necessitare di grandi correzioni. Questo significa, ancora una volta, che si può risparmiare carburante. E dunque costi di lancio, a parità di satellite. Oppure un satellite migliore a parità di costi.

Launch table wikth launcher
La piattaforma mobile trasporta un Ariane 5

Dalla base di Kourou vengono lanciati sia Ariane4 che Ariane5. Quali strutture ci sono nella base di lancio?

Un lanciatore parte da un piattaforma apposita, che deve essere in grado non solo di sorreggere il suo peso, ma soprattutto di reggere l'enorme spinta fornita all'accensione dai motori.

Nel 1985 fu costruito un settore di lancio per gli Ariane4 (ELA2), che aveva come novità anche quella di essere dotato di piattaforme di lancio mobili: che vengono cioè portate in posizione di lancio insieme al razzo stesso. In questo modo è possibile preparare al lancio più di un Ariane4 allo stesso tempo, ciascuno sulla propria piattaforma mobile, aumentando il numero di lanci all'anno.

Questo, dal punto di vista commerciale, è stato fondamentale per garantire il successo dell'impresa: oggi Arianespace è leader mondiale per i lanci commerciali. Nel 1988 è stata poi costruito un nuovo complesso per l'integrazione e il lancio degli Ariane 5, che hanno bisogno di strutture diverse, visto che sono molto più pesanti e potenti degli Ariane4.

The payload fairing with Insat 3C inside.
Insat viene ''incapsulato''

Ma qual è la strada di un lanciatore dall'industria dove è costruito fino al momento del lancio?

Molte industrie collaborano alla realizzazione di un lanciatore, per esempio un Ariane5. Quando i vari pezzi sono pronti vengono trasferiti a Kourou via mare- un viaggio di circa 12 giorni - e poi assemblati, come in una specie di lego.

In un edificio apposito (BIP), viene montato il motore a propellente solido. In un secondo edificio (BIL), lo stadio principale criogenico viene montato su una piattaforma mobile e vi vengono collegati i razzi vettori a propellente solido. Inoltre sulla cima dello stadio principale viene installato il "cervello" del lanciatore: il sistema elettronico principale, in grado di apportare modifiche di direzione per inserire i satelliti nell'orbita corretta. Sopra, viene installato l'ultimo stadio del lanciatore. A questo punto l'Ariane5 è quasi terminato e viene trasferito nell'edificio per l'integrazione finale (BAF). In quest'ultimo edificio vengono preparati i satelliti destinati al lancio: prima sono alloggiati in una capsula protettiva, e infine viene issati sul lanciatore. Sempre in questa fase viene riempito di carburante l'ultimo stadio del lanciatore. A questo punto siamo pronti per il lancio:

il conto alla rovescia inizia 9 ore prima del lancio. Il serbatoio dello stadio principale viene riempito di ossigeno e idrogeno liquidi e tutti i sistemi elettronici passati al setaccio e controllati per un'ultima volta;

6 minuti e 30 secondi prima del lancio, viene dato il nulla osta al computer di bordo, che inizia la procedure per l'accensione del motore dello stadio criogenico, il Vulcano;

il motore a idrogeno e ossigeno liquidi viene acceso: in questa fase si può ancora intervenire se qualcosa non dovesse andare per il verso giusto;

dopo 7 secondi dall'accensione del motore Vulcano, vengono accesi i due vettori secondari, che forniscono oltre il 90% della spinta iniziale. A questo punto il lancio non è più reversibile e …. la nave va.

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