Il volo a vela solare

“Stiamo volando a vela grazie al Sole!” afferma Dean Alhorn, principale ricercatore del progetto NanoSail-D del centro spaziale Marshal in Alabama “e si tratta di un risultato molto importante”.

Ecco una libera interpretazione grafica del volo a vela della sonda NanoSail-D. (ndr: si tratta ovviamente di un fotomontaggio da parte dei tecnici del team, dato che non c’era alcuna fotocamera da quelle parti a riprendere la scena. Siamo orgogliosi che alla NASA abbiano scelto una bella inquadratura dell’Italia!)

La sonda a vela aveva passato lo scorso mese confinata all’interno dell’astronave madre, il FASTSAT (Fast, Affordable, Science and Technology satellite), che era stato lanciato nel mese di novembre 2010 con altri cinque esperimenti a bordo. In un certo punto al di sopra della superficie terrestre, una molla avrebbe dovuto spingere all’esterno la sonda, che ha la forma di una scatola porta pane, proiettandola in una sua orbita tale da consentirgli lo spazio necessario a srotolare una vela. Ma quando l’ora X è arrivata, la NanoSail-D è rimasta lì, immobile.

“Non riuscivamo ad estrarla dal FASTSAT” dice Alhorn “ed è stato veramente straziante: sarebbe stato purtroppo un ennesimo fallimento nella lunga e travagliata storia delle vele solari…”

I membri del team scientifico cominciavano a perdere ogni speranza, man mano che passava il tempo. La sonda rimaneva cocciutamente ed inspiegabilmente all’interno della sonda madre: la missione sembrava finita prima ancora di cominciare.

Ma poi è arrivato il 17 gennaio e per ragioni che ancora i tecnici non hanno ben individuato, la NanoSail-D si è staccata da sola, spontaneamente. Alhorn, entrando nella sala controllo e vedendo la telemetria sugli schermi, ha esclamato: “Non potevo credere ai miei occhi. La nostra sonda stava volando liberamente!”.

Subito il team ha arruolato i radioamatori Alan Sieg e Stan Sims del centro di volo spaziale Marshal, con lo scopo di intercettare il radiofaro emesso dalla sonda.

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A fianco possiamo ascoltare un file audio contenente un pacchetto radio trasmesso dalla sonda NanoSail-D, registrato dal radioamatore olandese Henk Hamoen

“La coincidenza non poteva essere delle migliori” dice Sieg, “la sonda doveva passare proprio sopra Huntsville e la possibilità di essere i primi ad ascoltare e decodificare il segnale della sonda era davvero irresistibile.” Proprio poco prima delle 5 locali, sono infatti riusciti a captare un debole segnale e non appena la sonda è salita sopra alle loro teste, il segnale si è fatto più forte e gli operatori sono stati in grado di decodificare il primo pacchetto ricevuto. La NanoSail-D era viva e vegeta!

“Quasi quasi bisognava scrostare Dean dal soffitto: stava saltellando qua e là per il centro come un neo-papà” afferma Sieg.

Il momento migliore però doveva ancora venire: la sonda doveva ancora srotolare la sua vela. Questa tappa fondamentale è stata raggiunta il 20 gennaio alle 9.

Grazie all’attivazione di un timer di bordo, un cavo bruciatore ha reciso il filo da pesca che teneva chiusi i pannelli della sonda. Un secondo cavo bruciatore invece ha rilasciato gli involucri cilindrici. In pochi secondi si sono srotolati, distendendo un sottile foglio di polimero riflettente, dando vita così ad una vela di 10 metri quadri.

Finora solamente un’altra sonda aveva raggiunto un simile obiettivo: la giapponese IKAROS aveva dispiegato una vela solare nello spazio interplanetario e l’aveva usata per volare verso Venere nel 2010: IKAROS sta tuttora usando la pressione della luce solare come mezzo propulsivo principale, un risultato che è diventato un punto di riferimento tale da incoraggiare la JAXA (ndr, l’ente spaziale giapponese) a pianificare una missione con una vela solare diretta verso Giove, più avanti in questo stesso decennio.

In questa foto vediamo il team della sonda NanoSail-D: la vela copre circa 10 metri quadri, cioè un quadrato di poco più di 3 metri di lato.

La sonda NanoSail-D invece rimarrà più vicina a casa: “La nostra missione è orbitare la Terra ed investigare la possibilità di usare vele solari come un dispositivo per togliere dall’orbita satelliti e altri detriti spaziali” spiega Alhorn “Nel corso del suo volo sopra la Terra, la sonda sfiora la parte alta della nostra atmosfera e subisce una resistenza aerodinamica. Alla fine questo la porterà inevitabilmente a tuffarsi di sotto.” Effettivamente, i tecnici della missione si aspettano che la sonda ritorni sulla Terra, però come una meteora, tra 70-120 giorni.

Se tutto procederà per il meglio, la NanoSail-D aprirà la strada per una prossima pulizia delle orbite basse terrestri. Vele frenanti diventeranno un dispositivo standard dei satelliti futuri: al termine della missione, il satellite estenderà la propria vela e ritornerà a Terra grazie al freno aerodinamico, disintegrandosi senza danni nell’atmosfera prima di toccare il terreno. Gli esperti concordano sul fatto che un rimedio del genere servirà a prevenire la crescita esponenziale di detriti spaziali intorno alla Terra.

Alhorn e colleghi monitoreranno la sonda nei prossimi mesi per calcolare di quanto decade la sua orbita: misureranno anche il livello di pressione della luce solare sulla vela, anche se l’effetto preponderante sarà proprio il freno atmosferico.

Indipendentemente da quanto accadrà in seguito, la NanoSail-D è entrata nella storia: ha mostrato un metodo elegante e poco dispendioso per dispiegare le vele ed è diventato il primo oggetto a vela ad orbitare la Terra. Alla fine poi il team studierà il perché la sonda sia stata così riluttante a lasciare la FASTSAT e “solo allora avremo raggiunto il massimo” conclude Alhorn.

Per gli interessati, in una prossima puntata Science@$NASA$ spiegherà come gli osservatori possano seguire e fotografare la sonda NanoSail-D prima del suo rientro sulla Terra.
Restate sintonizzati!

Articolo in lingua orginale