venerdì, 18 Settembre, 2020

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Una flotta di nano-satelliti all’inseguimento di asteroidi

Sentiamo spesso parlare degli asteroidi come oggetti minacciosi per il nostro pianeta, soprattutto quando uno di essi si avvicina alla traiettoria della Terra. In realtà, gli asteroidi sono stati fondamentali per la nostra comprensione dell’universo, al punto che possiamo affermare che senza di loro, l’astronautica non sarebbe potuta nascere così velocemente.

Con l’obiettivo di studiarli ancora più in profondità, un gruppo di ricercatori del Finnish Meteorogical Institute, in Finlandia, hanno progettato dei nano-satelliti che potranno raggiungere almeno 300 asteroidi. La flotta di 50 cubesat è stata presentata al Congresso Europeo di Scienza Planetaria a Riga, Lettonia, tenutosi a settembre di quest’anno.

Asteroridi: fossili viventi nel nostro Sistema Solare

Decine di nano-satelliti permetteranno di studiare centinaia di asteroidi alla ricerca di informazioni sull’origine del nostro Sistema Solare.
Alcuni degli asteroidi attualmente monitorati. Credits: www.mondialieni.altervista.org

La meccanica celeste cerca di risolvere il “Problema degli N-corpi”, cioè, la dinamica del moto degli oggetti quando sono sotto l’azione del campo gravitazionale di molti corpi celesti. Il nostro Sistema Solare si comporta in questo modo e le leggi di Keplero non bastano, perché considerano solamente l’interazione tra due corpi. Gli asteroidi, essendo piccoli ma soprattutto, tanti, sono lo scenario migliore per verificare le varie teorie che sono state proposte.

Grazie a questi enormi accumuli di roccia, abbiamo potuto dimostrare le più ardite delle teorie che ci hanno permesso di dare inizio alle missioni spaziali. Inoltre, gli asteroidi mostrano caratteristiche geometriche e fisiche rimaste immutate dalle origini del nostro Sistema Solare, in grado di aprire nuovi orizzonti di ricerca.

A caccia di asteroidi

Decine di nano-satelliti permetteranno di studiare centinaia di asteroidi alla ricerca di informazioni sull’origine del nostro Sistema Solare.
Struttura interna dei nano-satelliti sviluppati dai ricercatori. Credits: Finnish Meteorological Institute.

Il team composto da scienziati provenienti da Finlandia, Estonia e Olanda, stanno portando avanti il progetto, ancora in fase di sviluppo, che prevede il lancio dei nano-satelliti su un vettore unico, oppure insieme a carichi destinati alla Stazione Spaziale Internazionale, come carico secondario. Una volta collocati nell’orbita desiderata, ogni microsonda seguirebbe la propria traiettoria per raggiungere gli asteroidi. I singoli satelliti saranno in grado di studiare da sei a sette asteroidi.

Ogni satellite peserà 5 Kg e sarà equipaggiato con un telescopio con apertura di 40 mm, idoneo a rilevare oggetti distanti fino a 100 m di diametro anche a 1000 km di distanza. Conterà anche su uno spettrometro a raggi infrarossi per determinare gli elementi chimici del suolo ed eventualmente rilevare anche delle debolissime forme di atmosfera.

Le singole missioni avranno una durata di tre anni e mezzo, e date le ridotte dimensioni dei satelliti, non ci sarà spazio per un sistema di trasmissione, quindi i dati saranno memorizzati su schede e potranno essere analizzati solo una volta tornati sulla Terra. Nonostante ciò, queste missioni saranno molto importanti grazie ai costi molto ridotti necessari alla loro realizzazione: ogni nano-satellite costerà 200 mila dollari per un costo complessivo di 60 milioni.

La E-Vela

Decine di nano-satelliti permetteranno di studiare centinaia di asteroidi alla ricerca di informazioni sull’origine del nostro Sistema Solare.
Il concept di E-vela per i nano-satelliti- Credits: Focus

La propulsione selezionata per questi cubesat sarà la “Vela elettrica”. Conosciuta principalmente come E-Vela, consiste in un cavo lungo circa 20 Km e sottile 25 micrometri che il satellite estrarrà una volta nello spazio, capace di raccogliere l’energia dei protoni che compongono il vento solare, a differenza della “Vela solare” che viene spinta dall’azione dei fotoni.

L’E-Vela è stata progettata nel 2006 nel Kumpula Space Center di Helsinki, e viene ancora studiata per una sua possibile applicazioni ai velivoli spaziali di dimensioni considerevoli. Ad esempio: per una nave spaziale di 1000 Kg, con 100 fili di questo tipo, si può produrre un’accelerazione di circa 1 mm/s^2. Dopo aver agito per un anno, quest’accelerazione produrrebbe una notevole velocità finale di 30 km/s.

Anche se il primo prototipo estone lanciato nel 2015 non riuscì a estrarre il cavo che avrebbe dovuto produrre l’energia necessaria per il viaggio, gli scienziati sono fiduciosi e affermano che questa flotta di nano-satelliti partirà al più presto per portarci una realtà tutta da scoprire, quella degli asteroidi.

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Heidi Garciahttp://aerospace.closeupengineering.it
Laureata in Ingegneria Informatica all’Università di Firenze. Studentessa magistrale di Ingegneria Robotica e dell'Automazione all'Università di Pisa. Caporedattrice della sezione Tech CuE del network Close-up Engineering e presidente dell'AS Pisa di EUROAVIA (European Association of Aerospace Students). Grande passione per l’aerospazio, l'astronomia e l'elettronica.