SMART-1 lascia la Terra per un lungo viaggio verso la Luna

SMART-1 lift off
29 Settembre 2003

ESA PR 60-2003. SMART-1, il primo veicolo spaziale scientifico europeo progettato per orbitare intorno alla Luna, ha completato la prima parte del suo viaggio raggiungendo la sua orbita iniziale intorno alla Terra dopo un lancio perfetto nella notte tra il 27 e 28 settembre.

SMART-1 dell’Agenzia Spaziale Europea era uno dei tre carichi utili sul volo Ariane 162. Il vettore Ariane-5 si è staccato dal suolo del Guiana Space Centre, lo spazioporto europeo a Kourou, Guyana Francese, alle 20:14 ora locale (le 23:14 GMT) del 27 settembre (01:14 CET del 28 settembre).

42 minuti dopo il lancio, è stato completato il rilascio di tutti e tre i satelliti in un’orbita di trasferimento geostazionaria (742 x 36 016 km, con un’inclinazione di 7 gradi rispetto all’Equatore). Mentre gli altri due satelliti manovreranno nell’orbita geostazionaria, SMART-1 con i suoi 367 kg inizierà un viaggio molto più lungo verso una destinazione che si trova dieci volte più distante dell’orbita geostazionaria: la Luna.

“L’Europa può essere orgogliosa,” ha dichiarato Jean-Jacques Dordain, Direttore Generale dell’ESA, dopo aver assistito al lancio dal Centro di Controllo dell’ESA, ESOC, a Darmstadt in Germania, “abbiamo fatto rotta nuovamente per la Luna. E questo è solo l’inizio: ci stiamo preparando per andare ben oltre”.

Il veicolo spaziale ha aperto i suoi pannelli solari ed è attualmente in fase di verifica iniziale dei sistemi, sotto il controllo di ESA/ESOC. Questi controlli continueranno fino al 4 ottobre e comprenderanno l’accensione iniziale dell’innovativo motore a propulsione ionica di SMART-1.

La propulsione ionica per raggiungere la Luna

Artist's impression of SMART-1 ion engine
Artist's impression of SMART-1 ion engine

“Scienza e tecnologia vanno a braccetto in questa eccitante missione verso la Luna che condivide con la Terra oltre 4 miliardi di anni di storia. Per questo motivo, conoscere meglio la Luna aiuterà i ricercatori europei e di tutto il mondo a comprendere meglio il nostro pianeta e fornirà loro nuove e importanti indicazioni su come salvaguardarlo” ha dichiarato David Southwood, Direttore della Scienza per l’Agenzia Spaziale Europea, che ha seguito il lancio da Kourou.

Come prima della nuova serie di ‘Small Missions for Advanced Research in Technology’ (piccole missioni per la ricerca tecnologica avanzata), SMART-1 è destinato principalmente a sperimentare tecnologie chiave e innovative per future missioni nello spazio profondo.

La prima tecnologia che verrà sperimentata su SMART-1 sarà la propulsione primaria solare-elettrica (SEPP), un sistema di propulsione altamente efficiente e leggero, ideale per le missioni nello spazio profondo di lunga durata nel e al di fuori del nostro sistema solare. Il sistema di propulsione di SMART-1 è costituito da un unico motore a ioni, alimentato da 82 kg di gas xeno e pura energia solare. Questo propulsore al plasma si basa sull’“Effetto Hall” per accelerare gli ioni di xeno fino a 16.000 km/h. È in grado di produrre una potenza di spinta pari a 70 mN, con un impulso specifico (il rapporto tra la spinta e il consumo di propellente) da 5 a 10 volte maggiore rispetto ai propulsori chimici tradizionali, con durate di gran lunga superiori (mesi o persino anni in confronto ai tempi operativi di alcuni minuti, tipici dei tradizionali motori chimici).

L’azionamento del motore a propulsione ionica è previsto per il 30 settembre. Inizialmente, rimarrà quasi sempre acceso - arrestandosi solamente quando il veicolo spaziale si troverà nell’ombra della Terra - per accelerare la sonda (a circa 0,2 mm/s2) e aumentare l’altitudine del suo perigeo (distanza minima dalla Terra) da 750 a 20 000 km. Questa manovra richiederà approssimativamente 80 giorni per essere completata e porterà il veicolo spaziale al sicuro, oltre le fasce di radiazioni che circondano la Terra.

Ariane 5 ready for launch
Flight 162 ready for launch

Il collaudo verrà completato in 2 settimane, dopo le quali, il centro di controllo dell’ESA presso ESOC sarà in contatto con il veicolo spaziale per due periodi di 8 ore ogni settimana.

Raggiunta una distanza di sicurezza dalla Terra, SMART-1 accenderà il propulsore per periodi di diversi giorni allo scopo di incrementare progressivamente il proprio apogeo (distanza massima dalla Terra) raggiungendo l’orbita lunare. A 200 000 km dalla Terra inizierà a ricevere forti strattoni dalla Luna, mentre le passerà accanto. Quindi, effettuerà tre manovre a gravità assistita, navigando verso la Luna a fine dicembre 2004, fine gennaio e febbraio 2005. Infine, SMART-1 sarà “catturato” ed entrerà in un’orbita ellittica quasi polare a marzo del 2005. SMART-1 utilizzerà poi il propulsore per ridurre altitudine ed eccentricità di questa orbita.

Durante questa fase di trasferimento che durerà 18 mesi, la prestazione della propulsione primaria solare-elettrica e le sue interazioni con il veicolo spaziale ed il suo ambiente verranno monitorate attentamente dall’esperimento Spacecraft Potential, Electron & Dust Experiment (SPEDE) e dall’Electric Propulsion Diagnostic Package (EPDP) per rilevare gli effetti collaterali o le interazioni possibili con i fenomeni elettrici e magnetici naturali dello spazio vicino.

La propulsione primaria solare-elettrica è una tecnologia promettente che potrebbe essere utilizzata per numerose missioni interplanetarie nel sistema solare, riducendo le dimensioni e i costi dei sistemi di propulsione e incrementando nel contempo la flessibilità nelle manovre e la massa disponibile per la strumentazione scientifica.

Oltre alla propulsione primaria solare-elettrica, SMART-1 sperimenterà un’ampia gamma di nuove tecnologie, quali una batteria modulare allo ione di Litio; comunicazioni per lo spazio profondo ad alta velocità dati di nuova generazione nelle bande X e Ka con lo strumento X/Ka-band Telemetry and Telecommand Experiment (KaTE); una tecnica informatica che consente ai veicoli spaziali di determinare la propria posizione nello spazio autonomamente e che rappresenta il primo passo verso una navigazione del veicolo spaziale completamente autonoma.

Scavando alla ricerca degli ultimi segreti della Luna

SMART-1 scanning the Moon's surface
SMART-1 scanning the Moon's surface

Nell’aprile 2005, SMART-1 inizierà la seconda fase della sua missione, che dovrebbe durare almeno sei mesi, dedicata allo studio della Luna da un’orbita quasi polare. Per oltre 40 anni, la Luna è stata visitata da sonde spaziali automatiche e da nove spedizioni umane, sei delle quali con allunaggio. Ciò nonostante, rimane ancora tanto da imparare sul nostro vicino di casa più prossimo e il carico utile di SMART-1 effettuerà osservazioni mai realizzate prima così in dettaglio.

La camera CCD miniaturizzata dell’Advanced/Moon Micro-Imaging Experiment (AMIE) offrirà immagini della superficie ad alta risoluzione e di elevata sensibilità, anche ai poli, scarsamente illuminati. Lo spettrometro estremamente compatto SIR effettuerà la mappatura del materiale lunare e cercherà depositi di acqua e di anidride carbonica ghiacciate nei crateri perennemente in ombra. Lo spettrometro a raggi X Demonstration Compact Imaging X-ray Spectrometer (D-CIXS) fornirà la prima mappa chimica generale della Luna, mentre il monitor solare a raggi X, X-ray Solar Monitor (XSM), effettuerà osservazioni spettrometriche del Sole e fornirà dati di calibrazione a D-CIXS per compensare la variabilità solare.

L’esperimento SPEDE, utilizzato per monitorare le interazioni della propulsione primaria solare-elettrica con l’ambiente, studierà anche gli effetti del vento solare sulla Luna.

Tutti i dati raccolti da SMART-1 offriranno nuovi spunti di studio sull’evoluzione della Luna, la sua composizione chimica ed i suoi processi geofisici e per la planetologia comparata in generale.

Aprire la strada alle future sonde spaziali

Oltre all’importante missione scientifica lunare, il carico utile di SMART-1 sarà coinvolto nelle sperimentazioni tecnologiche per preparare le missioni nello spazio profondo di generazione futura.

Ad esempio, la microcamera AMIE verrà utilizzata per validare l’algoritmo di navigazione autonoma di bordo (OBAN), il quale correla i dati dei sensori e dei sistemi di guida stellari (“star tracker”) per fornire dati di navigazione. Inoltre, parteciperà ad un esperimento correlato di comunicazione al laser con la stazione ottica terrestre dell'ESA, presso l’Osservatorio del Teide, a Tenerife nelle Isole Canarie, tentando di rilevare un raggio laser inviato da terra.

Utilizzando l’hardware di AMIE e KaTE, l’esperimento di radioscienza, Radio Science Investigation System (RSIS), sperimenterà un nuovo modo di effettuare misurazioni nella parte interna dei pianeti e delle rispettive lune, rilevando il ben noto movimento di oscillazione della Luna. Questa tecnologia potrà essere utilizzata successivamente dall’ ESA per le missioni planetarie.

SMART-1 è stato sviluppato per l’ESA dalla Swedish Space Corporation, come prime contractor, con i contributi di quasi 30 contractor da 11 Paesi europei e dagli Stati Uniti. Nonostante le sue piccole dimensioni, il veicolo spaziale trasporta 19 kg di carico scientifico, costituito da esperimenti condotti dai PI di Finlandia, Germania, Italia, Svizzera e Gran Bretagna.

Nonostante il budget relativamente contenuto e i brevi tempi di sviluppo, SMART-1 offre enormi potenziali per le missioni future ed è una chiara dimostrazione delle ambizioni europee nell’esplorazione del sistema solare, come è già stato evidenziato dal lancio di giugno di Mars Express, che attualmente ha completato oltre metà del suo viaggio verso Marte, e il lancio di Rosetta, previsto per febbraio 2004, che farà visita alla cometa Churyumov-Gerasimenko.

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