Argomoon, dietro le quinte della missione

Dopo il lancio del 16 novembre e le ultime novità, Argomoon continua a dimostrare affidabilità nell’eseguire i suoi compiti. Attraverso l’intervista condotta con l’ingegnere Giorgio Saita, system engineering unit-GNC di Argotec, analizziamo le principali caratteristiche del microsatellite italiano, evidenziando l’importanza tecnologica che tutt’oggi continua a soddisfare la missione di Artemis 1.

Argomoon negli ultimi giorni

Mentre la capsula Orion lascia l’orbita lunare per immettersi nella traiettoria di rientro, Argomoon continua con lo scaricamento delle foto acquistate durante i flyby della Terra e della Luna. Nel frattempo si stanno validando quelle che sono le tecnologie proposte di verificare in orbita oltre che testare le prestazioni del microsatellite.

Come si controlla l’assetto del satellite?

Nel momento in cui il satellite indirizza un certo punto nello spazio, un componente a bordo di esso chiamato ACDS (Attitude Determination Control Subsystem) riesce ad orientarlo. L’ACDS serve principalmente a determinare e controllare l’assetto del satellite stabilizzandolo sui tre assi.

Il sistema è dotato di uno star tracker e ruote di reazione. Quest’ultimi dipositivi possiedono un elevato momento d’inerzia e, se messe in rotazione, variano l’orientamento del satellite. Esse possono quindi mettere in rotazione il satellite, aumentarne la velocità, diminuirla o semplicemente stabilizzarla. Combinati insieme, i componenti dell’ACDS garantiscono una precisione di puntamento migliore di 0,01º.

Argomoon e l’orientamento nello spazio

Tra i vari sensori e adattatori, l’ACDS possiede lo star traker. Si tratta di un fondamentale strumento attraverso cui si ricostruisce l’assetto del satellite. Costituito da una camera, lo star traker è in grado di osservare il cielo profondo e, utilizzando diversi tipi di algoritmi, identifica le stelle nello spazio (star identification).

Segue quindi la fase di tracking in cui lo star tracker confronta le stelle del cielo con una mappa a bordo, attraverso un adattamento di cataloghi presenti nel software. I risultati vengono comunicati come telemetria a bordo del satellite permettendogli di sapere dove sta puntando. L’elaborazione e ricostruzione nei sensori avviene mentre Argomoon sta volando!

Sistemi di propulsione miniaturizzati: di cosa si tratta?

Nel caso di cubesat o microsatelliti come Argomoon con peso sotto i 60 kg  si utilizzano sistemi di propulsione miniaturizzati, una sorta di ridimensionamento dei sistemi propulsivi utilizzati in satelliti più grandi ma adattati a delle piattaforme molto più piccole. I micro ugelli sono sempre degli ugelli convergenti divergenti che comunicano sempre con una camera di combustione. A seconda del propellente svolgono quella che è la loro funzione di espellere gas per ottenere un Δv dalle manovre orbitali o dalle varie “desaturazioni” delle ruote.

MiPS nel microsatellite

Il programma ArgoMoon di Argotec utilizza il sistema di propulsione ibrido di VACCO per raggiungere alti livelli di impulso totale in un volume limitato, soddisfando i requisiti della missione. L’ibrido MiPS (Micro Propulsion Subsystem) utilizzato combina il monopropellente verde e la propulsione a gas freddo in un unico sistema per fornire controllo dell’assetto e manovre orbitali.

ArgoMoon ha utilizzato un propulsore verde da 100 mN per sviluppare 783 Ns di impulso totale che fornisce 56 m/s di ΔV per un CubeSat da 14 kg. I quattro propulsori a gas freddo da 25 mN sviluppano 72 Ns di impulso totale. Ogni propulsore opera in modo indipendente per eseguire manovre.

Da cosa è composto il sistema propulsivo di Argomoon?

Il propulsore principale fornisce una spinta assiale e consente di eseguire la manovra di frenata e tutte le correzioni di assetto durante le operazioni di missione. Il sottosistema di propulsione è invece dotato di 4 micro ugelli. I propulsori più piccoli sono posizionati all’estremità di una faccia del satellite e hanno direzione radiale. Essi controllano l’assetto e permettono di conferire una coppia per effettuare la desaturazione delle ruote di reazione. In questo i dispositivi riacquistano le loro velocità di rotazione nominali e non eccedono i limiti strutturali dei loro componenti.

L’influenza delle radiazioni sulle batterie

Uscendo dall’atmosfera terrestre, è necessario effettuare un design dei sottosistemi ad hoc per essere esposti ad un ambiente radioattivo molto più pesante. Una prima soluzione, per volumi ridotti come Argomoon, potrebbe essere la rivalutazione di alcuni software e della componentistica di bordo. Infatti, aumentando la distanza dalla Terra, aumenta anche l’impatto delle radiazioni sull’elettronica, che potrebbe far variare la risposta dei segnali.

Quanto è la durata di una batteria in Argomoon?

Considerando una carica inziale del 100%, il microsatellite garantisce una durata della batteria senza carica aggiuntiva di circa 5 ore. Quando Argomoon è rimasto per più di un anno e mezzo all’interno  di SLS la sua batteria, sottoposta solamente a fenomeni dissipativi, si è scaricata non più dell’1%. Comunque, sotto l’indicazione di Argotec, la Nasa ricaricava periodicamente le batterie, procedura che è stata adottata anche con gli altri satelliti a bordo.

LiciaCube e Argomoon: analogie e differenze

Dal punto di vista dell’assetto sia Argomoon che Liciacube sono satelliti studiati per essere stabilizzati sui 3 assi. Il sistema propulsivo di Liciacube ha utilizzato un gas bifasico mentre su Argomoon è stato utilizzato un sistema propulsivo che ha un gas bifasico utilizzato per gli RCS e anche un propellente chimico (LMP-103S e R134a).

Le altre differenze riguardano i payload ottici: in entrambi ci sono due fotocamere ad ampia visione e una teleobiettivo ma sono leggermente diverse con funzioni diverse. Infatti su Liciacube è stato di fondamentale importanza il payload per effettuare l’identificazione dell’asteroide e quindi tracciarlo.

Ci saranno altri “Argomoons”?

L’azienda aerospaziale Argotec sta già lavorando sulle future missioni di satelliti intorno alla Terra. I progetti di costellazioni satellitari potranno estendersi non solo attorno alla Luna ma sono previste future missioni su Marte. Futuri satelliti di Argotec sono inoltre stati selezionati per la costituzione della nuova costellazione per l’osservazione della Terra, Iride, finanziata con i fondi Pnrr. Con la costellazione Iride sarà possibile fornire un ulteriore spinta alla Space Economy italiana.

Altri progetti dovrebbero invece essere capaci di dare servizi metereologici ed uno studio scientifico dell’interazione tra magnetosfera terrestre e magnetosfera solare.