BepiColombo, il satellite europeo per l’esplorazione di Mercurio

E’ pronta al lancio la prima missione europea in collaborazione con l’agenzia spaziale giapponese Jaxa e chiamata Bepi Colombo in onore del matematico italiano Giuseppe (Bepi) Colombo (1920-1984), le cui ricerche sulla rotazione di Mercurio hanno aperto la strada all’esplorazione del pianeta più piccolo del Sistema Solare e il più vicino al Sole. Il lancio avverrà dalla base di Kourou alle 3:45 ora italiana di sabato 20 ottobre.

Thales Alenia Space ha un ruolo fondamentale nella missione; coinvolta già alle sue origini nel 2007, ha coordinato un team di 35 aziende in Europa, responsabile in particolare dei sistemi di tlc, controllo termico, distribuzione della potenza elettrica, integrazione e test, computer di bordo, fino al supporto per la campagna di lancio. Inoltre ha realizzato due strumenti fortemente innovativi: l’antenna ad alto guadagno, che servirà per comunicare con la terra ed è stata progettata per resistere a temperature fino a 450 gradi e il trasponditore. Ha sviluppato inoltre due degli otto esperimenti presenti sul modulo MPO, tra cui l’esperimento di radioscienza More interamente sviluppato all’Aquila.

La peculiarità di BepiColombo è quello di sviluppare  particolari tecnologie per le alte temperature: infatti la distanza Mercurio-Sole è poco meno di 1/3 della distanza Terra-Sole e si stima che la radiazione solare in orbita intorno a Mercurio sia 10 volte più intensa di quelli in orbita intorno alla Terra. E’ stato quindi necessario sviluppare materiali e dispositivi ad hoc per tutti gli elementi esposti quali le coperte termiche, le antenne, le celle solari e per i relativi meccanismi di puntamento.

Bepi Colombo – esperimento More – progettato da Thales Alenia Space in Italia per conto dell’ Agenzia Spaziale Italiana in collaborazione con l’Università di Roma “La Sapienza” e il supporto del Jet Propulsion Laboratory (JPL/NASA),  sviluppato  nello stabilimento Thales Alenia Space di L’Aquila.
Tra pochi giorni la missione BepiColombo partirà per un lungo viaggio alla volta del Pianeta Mercurio.  Un viaggio lungo 9 miliardi di chilometri porterà la missione BepiColombo a conoscere il più piccolo pianeta del Sistema Solare ed il più vicino alla nostra stella, Mercurio.  Il 20 ottobre alle 3.45 ora italiana, dallo spazioporto di Kourou (Guyana Francese), un razzo Ariane 5 porterà nello Spazio due sonde destinate ad entrare nel l’orbita del pianeta: il Mercury Planetary Orbiter (MPO) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) dell’Agenzia Spaziale Giapponese, JAXA.
La missione BepiColombo fornirà informazioni su composizione, densità, campo magnetico e esosfera di Mercurio e oltre a studiare la sua interazione con il vento solare, permetterà di approfondire gli studi effettuati grazie ai dati raccolti in passato. In particolare, il payload scientifico dell’MPO si compone di undici strumenti, incluso MORE (Mercury Orbiter Radio-Science Experiment) progettato da Thales Alenia Space in collaborazione con l’Università di Roma “La Sapienza” e il supporto del Jet Propulsion Laboratory (JPL/NASA).

Qual è lo scopo principale di questo strumento?

Gli obiettivi principali di MORE sono la misurazione dello stato di rotazione di Mercurio, la misurazione della struttura del campo gravitazionale complessivo e l’esecuzione di un cospicuo numero di test sulla Teoria della Relatività generale di Einstein misurando l’orbita del Pianeta intorno al sole e la propagazione delle onde elettromagnetiche da/verso la Terra.

Come funziona MORE?

Gli obiettivi scientifici di MORE si realizzano utilizzando un collegamento a banda Ka consentirà di stimare la distanza Terra-Veicolo Spaziale (fono a una distanza di oltre 200 milioni di chilometri) con un’accuratezza fino a pochi centimetri.

Perché MORE è così importante per lo studio di Mercurio?
MORE aiuterà a determinare il campo gravitazionale di Mercurio oltre che la dimensione e lo stato fisico del suo nucleo e sarà in grado di testare le teorie della gravità con un’accuratezza senza precedenti. Misurerà anche lo schiacciamento ai poli gravitazionale del Sole e testerà e caratterizzerà il più avanzato sistema di tracciamento interplanetario mai costruito. Valuterà inoltre le prestazioni del nuovo sistema di tracciamento con determinazione precisa dell’orbita e della navigazione nello spazio.
Quando riceveremo il feeback iniziale dall’esperimento?
La fase di crociera durerà quattro anni poi la missione MORE avrà inizio non appena il veicolo spaziale entrerà nell’orbita intorno a Mercurio. Nel frattempo, il KaT verrà acceso di tanto in tanto per verificarne lo stato di salute.

Il contributo di Thales Alenia Space
Il satellite europeo BepiColombo è stato sviluppato sotto la leadership del prime contractor Airbus Defense and Space (ADS) GmbH. Thales Alenia Space, JV tra Thales 67% e Leonardo 33% è parte del Core Team  ed  ha coordinando un team industriale di 35 aziende europee . In particolare è responsabile dei sistemi di telecomunicazione, controllo termico, distribuzione della potenza elettrica, della integrazione e prove del satellite completo e del supporto alla campagna di lancio. L’azienda, inoltre, sviluppa direttamente il Deep Space Trasponder – trasponditore in banda X e Ka, i computer di bordo, la memoria di massa e l’antenna ad alto guadagno. Thales Alenia Space ha inoltre sviluppato per l’Agenzia Spaziale Italiana oltre all’ esperimento MORE anche  l’accelerometro ISA.

Missione e obiettivi:

BepiColombo, il cui nome deriva dal matematico, fisico, astronomo e ingegnere padovano soprannominato il “Meccanico del cielo”, è il satellite europeo per l’esplorazione di Mercurio, un progetto frutto della collaborazione tra Europa (Agenzia Spaziale Europea ESA) e Giappone (Agenzia Spaziale Giapponese JAXA). La missione, si pone come obiettivo lo studio dettagliato del pianeta Mercurio e dell’ambiente che lo circonda. Il lancio è attualmente previsto il 20 di Ottobre 2018 da Kourou, in Guyana francese, con un razzo Ariane 5.

Il satellite si compone di tre moduli interconnessi tra loro: il modulo di trasferimento MTM (Mercury Transfer Module), il modulo MPO (Mercury Planetary Orbiter), che orbiterà intorno al pianeta e il modulo MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) di osservazione della magnetosfera di Mercurio.
I moduli MTM e MPO ospitano sottosistemi interamente progettati negli stabilimenti di Thales Alenia Space in Italia nello specifico nel sito di Torino.

Obiettivi scientifici della missione:

• studiare l’origine e l’evoluzione di un pianeta che orbita vicinissimo alla propria stella;
• analizzarne le caratteristiche planetologiche: forma, struttura, composizione superficiale e interna;
• investigare le proprietà dell’esosfera e le sua dinamica ;
• individuare l’origine del campo magnetico e le caratteristiche della magnetosfera;
• validare le previsioni della teoria della relatività generale di Einstein.

Il Ruolo di Thales Alenia Space

Thales Alenia Space in Italia è parte del Core Team, guidato da Airbus Defence & Space, e ha coordinato un team industriale di 35 aziende europee. In particolare è responsabile dei sistemi di telecomunicazione, controllo termico, distribuzione della potenza elettrica, della integrazione e prove del satellite completo e del supporto alla campagna di lancio. L’azienda ha sviluppato, inoltre, il Deep Space Transponder – trasponditore in banda X e Ka, i computers di bordo, la memoria di massa e l’antenna ad alto guadagno. Per conto dell’Agenzia Spaziale Italiana Thales Alenia Space ha inoltre sviluppato l’esperimento di Radioscienza More e l’accelerometro ISA.

Bepi Colombo sfide tecnologiche e caratteristiche

La peculiarità di BepiColombo è quello di sviluppare particolari tecnologie per le alte temperature: infatti la distanza Mercurio-Sole è poco meno di 1/3 della distanza Terra-Sole e si stima che la radiazione solare in orbita intorno a Mercurio sia 10 volte più intensa di quelli in orbita intorno alla Terra. Per arrivare su Mercurio, la sonda – nella parte esposta al Sole – sopporterà temperature superiori a 300°C, con escursioni sul riflettore dell’antenna a 400°C e oltre, mentre all’interno del modulo MPO gli strumenti potranno operare a temperature molto meno severe, da 0°C a 40°C.

E’ stato quindi necessario sviluppare materiali e dispositivi ad hoc per tutti gli elementi esposti quali le coperte termiche, le antenne, le celle solari e per i relativi meccanismi di puntamento.

Il Trasponditore costituisce una sostanziale innovazione della linea di apparati di radio-comunicazione per lo Spazio Profondo.

L’Antenna ad alto guadagno (interamente sviluppata da Thales Alenia Space in Italia) si caratterizza per le elevatissime prestazioni, indispensabili per affrontare le severe condizioni ambientali di Mercurio. Si tratta di una evoluzione dell’antenna realizzata per la nota missione Cassini-Huygens per lo studio di Saturno.