ESA hangout video: il surfing spaziale della sonda Venus Express

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Credit: ESA–C. Carreau

Giovedì scorso l'Angenzia Spaziale ESA ha organizzato un hangout per rispondere alle domande del pubblico sulle prossime fasi di un'altra memorabile missione, Venus Express, che dopo 8 anni di osservazioni scientifiche, ha iniziato un'intrapendende avventura finale.

La sonda, ormai a corto di propellente, ha terminato le operazioni di routine il 15 maggio scorso ma prima di andare incontro al suo destino segnato, tenterà un tuffo nell'insidiosa atmosfera del pianeta, sfruttando una tecnica chiamata aerobraking (aerofrenaggio).

Questa manovra, già utilizzata per altri veicoli spaziali come il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA, sfrutta l'attrito dell'atmosfera del pianeta per rallentare la sonda e regolarne l'orbita, risparmiando carburante.
In pratica, diminuendo la velocità al pericentro (ossia nel punto in cui l'orbita è più vicina al pianeta), si abbassa la quota all'apocentro (punto più lontano) e, se l'aerobraking prosegue per un certo periodo, la sonda raggiunge un'orbita circolare (Venus Express, invece, ha un'orbita altamente ellittica).

A partire dal 23 giugno, Venus Express è scesa di quota, mantenendosi mediamente tra i 131 e i 135 chilometri sopra la superficie del pianeta, restando poco al di sopra delle nuvole di acido solforico per circa 3 settimane.

Ora, è in procinto di risalire di nuovo fino a 460 chilometri.
Ma il team sembra che stia cercando in tutti i modi di mettere alla prova la resistenza della navicella che, durante la campagna, ha toccato i 129,1 chilometri al pericentro.
Nei passaggi attraverso l'atmosfera a 10 chilometri al secondo, i sensori di bordo hanno registrato un considerevole aumento della temperatura, quasi al limite di quanto Venus Express possa sopportare.

Source: http://blogs.esa.int/rocketscience/2014/07/10/the-hottest-bumpiest-week-yet-for-venus-express/

Il grafico mostra le esperienze di decelerazione della sonda durante l'aerobraking, proporzionali alle pressioni dinamiche incontrate, a loro volta proporzionali alla densità atmosferica.
Passando dai 165 chilometri e i 130 chilometri di quota, Venus Express ha registrato una differenza di densità atmosferica circa mille volte superiore.
I dati mostrano che la velocità della navicella è diminuita ovunque tra 0,5 e 1,0 m/s (ossia tra 1,8 e 3,6 km/h) e la decelerazione è aumentata al diminuire della quota.
Il salto improvviso al pericentro 2986 corrisponde al 23 giugno, giorno in cui Venus Express si è abbassata di quota.

Questo primo tuffo sperimentale in realtà ha apportato solo un piccolo cambiamento nell'orbita della sonda ma sta fornendo maggiori informazioni sulla densità dell'atmosfera di Venere a livello locale e globale.

In ogni caso, ecco il video dell'hangout "ESAhangout: How to surf the Venus atmosphere", ricco di approfondimenti.

Hanno partecipato:
Host: Emily Baldwin
Håkan Svedhem - Venus Express Project Scientist
Adam Williams - Venus Express Spacecraft Operations Manager
Colin Wilson - Venus Express Science Operations Coordinator
Patrick Martin - Venus Express Mission Manager

e ovviamente il pubblico.

Anche io ho fatto la mia domanda, al minuto 26:12 del video.

Ho chiesto come venivano gestite le comunicazione durante questa fase particolarmente delicata della missione e se fosse stato possibile incrementare la frequenza, soprattutto del downlink, per preservare il più possibile i dati rilevati se qualcosa dovesse andare storto.

Al mio quesito ha risposto Adam Williams spiegando che Venus Express utilizza una grande antenna puntata verso la Terra e durante l'aerobraking si cerca di utilizzare la stazione in Spagna per i comandi in uplink. Ma per essere doppiamente sicuri di riuscire a mantenere il contatto con la sonda, nel caso ci fossero problemi in Spagna, viene utilizzata un'altra stazione dell'ESA nel Sud America, così da avere una doppia possibilità giornaliera per inviare comandi in uplink due volte alla settimana ma ricevere dati ogni giorno.

Questo però è abbastanza complicato perché l'orbita sta cambiando.
Oltre a ridurre l'altitudine dell'apocentro, infatti, l'aerobraking riduce il periodo orbitale, cioè il tempo necessario per completare un'orbita attorno a Venere e in questa prima campagna la velocità al pericentro è diminuita di circa 10 m/s (pari a 36 km/h), sufficiente a ridurre il periodo orbitale da 24 a 23 ore.
Di conseguenza si modifica anche l'orario in cui è possibile comunicare con la sonda.

Inoltre, potrebbe capitare che la comunicazione venga interrotta dalle operazioni tecniche perché, ad esempio, la sonda potrebbe attraversare un punto particolare dell'atmosfera del pianeta in quel momento. Quindi è essenziale raccogliere tutti i dati possibili quando la sonda è a vista!

Buona visione!