Altro passo in avanti per la missione DART - Lombardia ...

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  Altro passo in avanti per la missione DART
DI LUCA FRIGERIO · ap

presentazione artistica di DART nei pressi del sistema binario Didymos. Credit: NASA/Johns Hopkins APL
La struttura principale del veicolo spaziale DART (Double Asteroid Redirection Test)
della NASA è stata riportata lo scorso 15 maggio presso l’Applied Physics
Laboratory (APL) della Johns Hopkins University a Laurel (Maryland). Equipaggiato
ora con il suo sistema di propulsione chimica e con gli elementi del suo sistema di
propulsione elettrica allo xenon, installati presso gli stabilimenti della Aerojet
Rocketdyne di Redmond, Washington, DART rimarrà presso l’APL per la fase finale
di assemblaggio e per la campagna di test pre lancio.
Il team di Integration and Test di DART ha accolto la struttura delle dimensioni
all’incirca di un grosso frigorifero dopo il suo lungo viaggio attraverso gli Stati
Uniti. Subito è stata spostata nella camera bianca del campus dove durante i
prossimi mesi verrà equipaggiata con i sistemi operativi critici e con il suo unico
strumento tecnologico, il Dydimos Reconaissance and Asteroid Camera for Optical
navigation (DRACO).
«Questo importante evento segna il culmine di quattro anni di lavoro», ha
spiegato Jeremy John, ingegnere della propulsione principale dell’APL.
«Questi ultimi mesi ci hanno messo alla prova con diverse sfide inattese, che i
team di APL e di Aerojet Rocketdyne sono stati in grado di superare con

successo al fine di completare l’integrazione del sistema di propulsione ed i
test d’accettazione».

L’APL, preposta alla progettazione, alla costruzione e alla gestione della
missione DART per conto della NASA, ha passato il mese appena trascorso
installando le finiture elettriche ed i vari sottosistemi nelle pannellature del
veicolo spaziale e ha poi testato l’avionica il software del sistema Small-body
Maneuvering Autonomus Real Time Navigation (SMART Nav). Gli ingegneri hanno
anche ricevuto e testato l’unità di elaborazione della potenza per il propulsore
ionico NEXT-C della NASA, le cui funzionalità verranno dimostrate durante la
missione.
Il veicolo spaziale, come detto, è dotato di un sistema propulsivo duale; uno
chimico composto da 12 propulsori a idrazina da 0,9 N di spinta ciascuno, e
uno elettrico allo xenon di nuova generazione. NEXT-C (NASA Evolutionary
Xenon Thruster-Commercial) costruito dalla Aerojet Rocketdyne è un sistema di
propulsione elettrica solare di nuova concezione, basato sulla collaudata
tecnologia sviluppata dal Glenn Research Center della NASA. «DART gioca
un ruolo importante nella valutazione di tecnologie per la deflessione delle
orbite degli asteroidi», ha dichiarato Eileen Drake, presidente e amministratrice
delegata di Aerojet Rocketdyne. «Il nostro sistema a proulsione chimica aiuterà
il veicolo spaziale a raggiungere la sua destinazione e a impattare il suo
obiettivo, mentre il nostro sistema di propulsione elettrica dimostrerà le sua
capacità per le applicazioni del futuro».
Il laboratorio è rimasto aperto anche durante la pandemia COVID-19, al fine di
supportare in presenza i lavori più critici, inclusa quindi la missione DART in
vista del suo lancio del 2021. Gli ingegneri informatici della missione, inoltre,
hanno preso delle ulteriori precauzioni svolgendo delle turnazioni di lavoro
sfasate con lo scopo di limitare il numero di lavoratori presenti
contemporaneamente e indossando degli addizionali sistemi di protezione
individuale sul posto di lavoro.

La missione DART verrà lanciata nel 2021 dalla Vandenberg Air Force Base
in California, con un razzo Falcon 9 della SpaceX e servirà a dimostrare le
tecnologie della deflessione cinetica da impatto. Essa verrà accelerata a una
velocità di circa 6,5 km/s verso il sistema binario di asteroidi Didymos, con
obiettivo Didymos B, la piccola luna di Didymos A. La coppia di asteroidi sarà
a circa 11 milioni di km dalla Terra quando verrà raggiunta da DART. Questa

missione dimostrativa non rappresenta un pericolo per il nostro pianeta, e
l’evento culmine avverrà a una distanza ideale per permettere le osservazioni
e la raccolta di dati dalla Terra.
«DART sarà la prima missione della storia a dimostrare la tecnica di
deflessione cinetica da impatto», ha spiegato Andrea Riley, dirigente esecutivo
del programma DAR, presso il quartier generale della NASA di Washington.
«Questa missione incredibile utilizzerà tecnologie innovative, specie quando
navigherà autonomamente verso il sistema di Didymos. Essa fa parte
integrante del programma per la difesa planetaria della NASA».

Dopo un viaggio di 14 mesi, nel settembre del 2022, DART si dirigerà verso
Didymos B utilizzando il sistema autonomo di controllo e di guida SMART
sviluppato dall’APL. Quindi andrà deliberatamente a colpire a elevata velocità
l’asteroide con l’obiettivo di variarne la traiettoria di moto. I telescopi della Terra
potranno osservare in sicurezza il cambiamento dell’orbita di Didymos B
attorno a Didymos A.

DART in breve

DART è un veicolo spaziale a basso costo. Il corpo principale misura 1,2 × 1,3
× 1,3 metri, da cui si estendono due grossi pannelli solari lunghi 8,5 metri
ciascuno. L’unico payload a bordo è lo strumento DRACO (Didymos
Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation). DRACO è un sistema
per la rilevazione di immagini ad alta risoluzione, derivato dalla
telecamera LORRI della missione New Horizon, per il supporto della
navigazione, l’individuazione dell’obiettivo, la misura delle sue dimensioni, la
rilevazione della sua forma e la determinazione del contesto geologico.
Il velivolo spaziale trasporterà anche un CubeSat fornito dall’Agenzia Spaziale
Italiana, denominato LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids).
DART rilascerà LICIACube approssimativamente 5 giorni prima del suo
impatto con Didymos B. Il CubeSat italiano potrà così catturare le immagini
dell’impatto del veicolo spaziale statunitense, della nube di ejecta, e forse potrà
anche riuscire a dare un’occhiata al cratere da impatto sulla superficie di
Didymos B.

Un render di LICIACube in azione.

Il progetto DART intende dimostrare come un veicolo spaziale possa navigare
autonomamente per andare ad impattare con successo contro il suo bersaglio,
riuscendo a misurare gli effetti di tale impatto sull’asteroide. Questa
dimostrazione sarà di aiuto per la NASA per pianificare al meglio una missione
verso degli asteroidi che potrebbero rappresentare un reale pericolo per la
Terra e i suoi abitanti.

Una delle sfide principali che il veicolo spaziale dovrà affrontare sarà quella di
individuare autonomamente il suo bersaglio, la piccola luna Didymos B del
diametro di 160 m, e di colpirlo direttamente quando entrambi saranno alla
distanza di 11 milioni di km dalla Terra. Per vincere questa sfida, come detto,
sarà fondamentale l’apporto di SMART Nav, il sistema di algoritmi di guida,
navigazione e controllo. Questo sistema ottico autonomo sarà in grado di
identificare e distinguere i due corpi celesti e quindi, in concerto con gli altri
elementi del sistema GNC (Guidance, Navigation and Control) potrà dirigere
DART verso l’oggetto più piccolo, il tutto entro un’ora dall’impatto.

I pannelli solari ROSA (Roll-Out Solar Array) sono dotati di una tecnologia che
è già stata dimostrata sulla Stazione Spaziale Internazionale. I pannelli solari
tradizionali possono essere ingombranti, pesanti e per venire aperti nello
spazio devono fare affidamento a cerniere meccaniche che devono funzionare
sempre perfettamente. Più piccolo e leggero dei pannelli solari tradizionali, il
sistema ROSA consiste in un’ala centrale realizzata in materiale flessibile
contenente celle fotovoltaiche. I sottili bracci presenti su entrambi i lati dell’ala,

composti da una serie di tubi appiattiti in materiale composito ed arrotolati su
loro stessi in senso longitudinale, sono in grado di distendersi sfruttando
appunto la forza del rilascio elastico intrinseca del materiale, quindi senza la
necessità di un motore, srotolando di fatto il pannello solare. Sfruttando la
tecnologia ROSA, una piccola porzione dei pannelli solari di DART è
configurata per dimostrare la tecnologia TSA (Trasformational Solar Array), la
quale è dotata di celle solari ad altissima efficienza e di concentratori riflettenti
in grado di fornire una potenza tre volte superiore rispetto alla tecnologia dei
pannelli solari attualmente in uso.
La finestra di lancio si aprirà il 22 luglio 2021, mentre l’impatto di DART avverrà
il 30 settembre 2022. Il sistema asteroidale Didymos è il candidato ideale per
il primo esperimento di difesa planetaria della storia dell’umanità, nonostante
la sua traiettoria orbitale non sia tale da portarlo a collidere con il nostro
pianeta. Esso è composto da due oggetti; Didymos A, il più grande, che misura
780 metri in diametro e la sua luna Didymos B, larga 160 metri, che è l’obiettivo
finale della missione. Il sistema Didymos è un sistema binario a eclisse, in cui
Didymos B passa prima di fronte e poi dietro Didymos A; pertanto i telescopi
sulla Terra saranno in grado di misurare la regolare variazione di luminosità
dell’intero sistema e quindi di determinare la variazione del percorso orbitale di
Didymos B, rispetto alle misurazioni fatte precedentemente all’impatto.

                          Infografica della missione DART