La missione Artemis I, il primo volo ufficiale della navicella spaziale Orion e del vettore SLS, è ora in corso dopo il lancio dal Pad 39B al Kennedy Space Center ale 07:47:44 del 16 novembre.
Artemis I non ha solo lanciato la capsula, ma anche 10 CubeSat 6U, la maggior parte con un peso di circa 14 kg, che sono stati espulsi dallo stadio superiore dell’ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) dopo l’inserzione trans-lunare successiva al lancio.
Questi CubeSat stanno volando verso varie destinazioni tra cui la Luna, gli asteroidi e lo Spazio interplanetario. Studieranno varie sfaccettature del satellite e dei viaggi interplanetari, spaziando dalle tecniche di navigazione alle radiazioni, fino alla biologia. Uno effettuerà anche un atterraggio morbido sulla superficie lunare.
Cosa sono i CubeSat
I CubeSat sono nano–satelliti, veicoli spaziali miniaturizzati con un grande potenziale per la scienza spaziale, l’esplorazione, il supporto ingegneristico, l’osservazione della Terra e la comunicazione relè.
Sono notevoli per la loro efficienza, basso costo e compatibilità con payload più grandi. Sebbene di solito abbiano una massa compresa tra 1 e 10 kg, sono solitamente misurati e classificati per “unità” (U) con ciascuna unità che rappresenta un cubo di 10 cm per lato.
La maggior parte dei CubeSat della missione Artemis I ha una dimensione di 6U.
Lunar IceCube
Uno degli obiettivi chiave delle missioni Artemis è la creazione di un’infrastruttura nello Spazio, sopra e intorno alla Luna, che consenta missioni spaziali più lunghe. La parola d’ordine chiave per questa ambizione è “sostenibilità”. Sviluppato dalla Morehead State University in collaborazione con il Goddard Space Flight Center della NASA e la Busek Company, il CubeSat Lunar IceCube 6U potrebbe aiutare a raggiungere questo obiettivo.
Questo CubeSat utilizzerà strumenti sofisticati per “annusare” l’acqua e altre risorse sia sulla Luna che sopra la superficie lunare, elemento che potrebbe aiutare i nostri astronauti nelle missioni future. Le risorse in loco riducono la quantità di materie prime che devono essere trasportate nello Spazio rendendo le missioni più convenienti.
L’acqua sulla Luna potrebbe anche essere utilizzata per generare carburante per razzi da utilizzare per tornare sulla Terra o avventurarsi più lontano nel Sistema Solare.
IceCube, che pesa solo 14 kg, avrà un’orbita di 7 ore attorno alla Luna, ed è azionato da un sistema di propulsione ionica. Durante questa orbita, per proteggere la sua strumentazione dalla radiazione solare, una piccola “porticina” si apre consentendo solo un’ora di osservazioni della superficie lunare in ciascuna orbita.
L’acqua lunare esiste principalmente sotto forma di ghiaccio e il Lunar IceCube trasporta uno strumento della NASA chiamato Broadband InfraRed Compact High-Resolution Exploration Spectrometer (BIRCHES) che può studiarne la distribuzione. BIRCHES è anche in grado di rilevare l’acqua nella sottile atmosfera del satellite. Ciò potrebbe aiutarci a capire meglio come la regolite sulla Luna assorbe e rilascia acqua. Le rilevazioni aiuteranno a mappare i cambiamenti che sta subendo il satellite, che secondo la NASA è la chiave per una presenza lunare prolungata.
LunaH-Map
Progettato da ricercatori e studenti dell’Arizona State University, il Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map) studierà l’idrogeno nelle regioni oscure della Luna. Ciò includerà la creazione di una mappa dell’idrogeno su una scala spaziale di circa 10 km e la valutazione della quantità di questo elemento rinchiuso nel ghiaccio d’acqua che giace in profondi crateri lunari.
La missione scientifica della LunaH-Map (cubo 6U) durerà 60 giorni con il minuscolo satellite che eseguirà 141 orbite altamente ellittiche a bassa quota, che lo porterà da 4,8 a 9,6 km dalla superficie lunare. Questa orbita sarà centrata sul cratere Shackleton, un cratere da impatto situato al Polo Sud.
Lo strumento principale di LunaH-Map è un rivelatore di neutroni che utilizza un materiale Cs2YLiCl6:Ce (CLYC) per rilevare i neutroni e valutare se hanno interagito con l’elemento idrogeno.
La NASA ha spiegato che durante la sua operazione di due mesi LunaH-Map mapperà il contenuto di idrogeno dell’intero Polo Sud, misurando anche il contenuto di idrogeno sfuso un metro sotto la superficie lunare.
LunIR
Anche il cubesat 6U di Lockheed Martin LunIR, precedentemente noto come SkyFire, effettuerà sorvoli della Luna mappandone la superficie.
LunIR è stato dispiegato dallo stadio di propulsione criogenico provvisorio (ICPS) fornito dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e contiene una tecnologia che catturerà immagini della superficie lunare contribuendo a caratterizzare la sua composizione e il modo in cui interagisce con lo Spazio.
Questi dati potrebbero aiutare a selezionare i siti di atterraggio per future missioni lunari, oltre ad aiutare nella valutazione dei potenziali rischi per gli astronauti che si avventurano sulla superficie lunare per soggiorni più lunghi.
Dopo il sorvolo, LunIR eseguirà manovre e operazioni che potrebbero aiutare anche a progettare future missioni spaziali, sia con equipaggio che robotiche.
OMOTENASHI
Il CubeSat “Outstanding Moon exploration Technologies demonstrated by Nano Semi-Hard Impactor” (OMOTENASHI) si propone di dimostrare che i lander lunari possono avere diverse dimensioni e costi.
La Japanese Aeroscape Exploration Agency (JAXA) ha creato il CubeSat 6U, che pesa 12,6 kg in totale, ed espellerà un nanolander da 1 kg alimentato da un razzo usa e getta del peso di 6 kg, che lo farà scendere sulla superficie lunare.
Poco prima dell’impatto, il nanolander viaggerà a circa 30 m/s, spingerà via il razzo e quindi dispiegherà un airbag per attutire la caduta.
Una volta sulla Luna, OMOTENASHI, il cui nome significa “ospitalità” in giapponese, misurerà la radiazione della superficie lunare e indagherà sulla meccanica del suolo utilizzando accelerometri. Questi dispositivi misurano la vibrazione o l’accelerazione utilizzando un cambiamento di massa per “comprimere” un materiale piezoelettrico e creare una carica elettrica proporzionale alla forza che il materiale subisce.
NEA Scout
La Luna non è l’unico obiettivo dei CubeSat di Artemis I.
Gli asteroidi Near-Earth saranno bersaglio delle osservazioni effettuate da NEA Scout, una missione di ricognizione robotica per registrare dati da un asteroide.
NEA Scout è stato dispiegato dall’SLS dopo aver lanciato Orion verso la Luna, dando inizio a un viaggio di 2 anni per il CubeSat di dimensioni 6U verso un asteroide bersaglio.
Un elemento chiave della missione è una vela solare, un materiale sottile e leggero che si avvale dei fotoni del Sole e del loro slancio per azionarsi.
Nonostante si dispieghi da un cubo delle dimensioni di una scatola da scarpe, la vela raggiunge una dimensione di 86 metri quadrati ed è supportata da quattro boma metallici da 7,3 metri. Questa ampia superficie è necessaria per catturare un gran numero di fotoni, ognuno dei quali impartisce solo una piccola quantità di spinta.
Una volta raggiunta una distanza compresa tra circa 40mila-50mila km dal suo obiettivo, identificherà l’asteroide. A una distanza compresa tra 100 a 120 km dall’asteroide, NEA Scout utilizzerà la sua fotocamera, NEACam, un sensore di immagine CMOS da 20 megapixel con una dimensione dell’array di 3840 x 3840 pixel, per acquisire immagini da inviare alla Terra.
La NASA ha spiegato che in tal modo verranno acquisite informazioni sull’asteroide, come la sua posizione nello Spazio, la forma e la rotazione, oltre a misurare il campo di polvere e detriti circostante. Queste informazioni potrebbero rivelarsi utili per future missioni che mirano ad atterrare su oggetti Near-Earth.
EQUULEUS
L’EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft (EQUULEUS) è un CubeSat creato per Artemis I da JAXA in collaborazione con l’Università di Tokyo. Il suo scopo è comprendere la radiazione nell’ambiente spaziale attorno alla Terra.
EQUULEUS utilizzerà tecniche di controllo della traiettoria a bassa energia, incluso un sistema di propulsione ad acqua con bassa spinta che utilizza pochissimo fluido propellente per posizionarsi in un’orbita tra la Terra e la luna. Da qui il CubeSat osserverà la plasmasfera terrestre, la regione interna della magnetosfera costituita da plasma freddo, un gas in cui gli atomi sono stati privati degli elettroni.
Oltre ad aiutarci a comprendere meglio le tecniche di controllo della traiettoria a bassa energia e i passaggi ravvicinati lunari nella regione Terra-Luna, EQUULEUS potrebbe fornire informazioni vitali che aiuteranno a proteggere l’elettronica e gli astronauti durante le missioni spaziali a lungo termine.
Biosentinel
Un altro CubeSat è pronto a raccogliere informazioni che potrebbero potenzialmente proteggere gli astronauti dalle radiazioni.
BioSentinel è un progetto che consentirà agli scienziati dell’Ames Research Center della NASA, nella Silicon Valley in California, di comprendere meglio l’effetto delle radiazioni sugli organismi nello Spazio.
La missione utilizza il lievito, familiare a fornai e birrai, come “organismo modello” per comprendere come le radiazioni ad alta energia possono causare danni al DNA, che trasporta informazioni genetiche nelle cellule di tutti gli organismi viventi, compreso l’uomo.
Il lievito è stato selezionato perché non solo i ricercatori lo conoscono molto bene, ma il modo in cui il danno nel suo DNA viene riparato è simile a come ciò avviene negli esseri umani.
Due ceppi del lievito Saccharomyces cerevisiae, uno dei quali ripara i danni al DNA molto meglio dell’altro, verranno stimolati a crescere una volta che BioSentinel si troverà al di fuori della magnetosfera terrestre, che aiuta a proteggerci dalle forti radiazioni solari.
Il cubesat 6U del peso di circa 13 kg condurrà la sua missione per circa 18 mesi e sorvolerà la Luna mentre si dirige verso il Sole. Per la prima volta in 40 anni organismi vengono inviati nello Spazio profondo.
CuSP
Il Cubesat to study Solar Particles (CuSP) sarà in orbita attorno al Sole dopo che sarà uscito dall’atmosfera terrestre.
Il ruolo di CuSP sarà quello di studiare la radiazione della stella, i venti solari e gli eventi che possono avere effetti sulla Terra e intorno alla Terra, come l’interferenza con le comunicazioni radio, il danneggiamento dell’elettronica satellitare e persino quello delle reti elettriche.
Il cubesat 6U trasporta 3 strumenti in grado di misurare questo “meteo spaziale” prima che raggiunga la Terra colpendo la sua magnetosfera e potenzialmente innescando una tempesta geomagnetica dannosa.
Lo spettrografo ionico sovratermico (SIS) rileva e smista le particelle energetiche solari a bassa energia, mentre il telescopio miniaturizzato di elettroni e protoni (MERiT) conta le particelle solari ad alta energia e il magnetometro a elio vettoriale (VHM) monitora la forza e la direzione dei campi magnetici.
Insieme, i tre strumenti CuSP consentiranno agli scienziati di comprendere come cambia l’ambiente dello Spazio tra il sole e la Terra e come questi cambiamenti influenzano il nostro pianeta. CuSP fornisce inoltre ai ricercatori un modo per testare come funzionerebbe una rete di CubeSat per il monitoraggio dello Spazio, rivelando il potenziale per una serie di CubeSat per il monitoraggio del meteo spaziale.
Team Miles
Il cubesat Team Miles ha fatto uno dei viaggi più interessanti verso il trampolino di lancio di tutti i payload secondari di Artemis I, e il suo percorso dopo il lancio dovrebbe rivelarsi altrettanto emozionante.
Il progetto è stato selezionato per unirsi a Orion e a SLS dopo che i suoi designer citizen scientist presso Miles Space e Fluid & Reason, lo hanno inserito nella CubeQuest Challenge della NASA.
Team Miles utilizzerà innovativi propulsori allo iodio al plasma – che utilizzano onde elettromagnetiche a bassa frequenza come propulsione – per viaggiare per circa 60 milioni di km dalla Terra su una traiettoria verso Marte.
Viaggiando più lontano di qualsiasi veicolo di queste dimensioni, il CubeSat di 6U pilotato da un sofisticato sistema informatico di bordo testerà anche il software per le comunicazioni radio con la Terra.
ArgoMoon
ArgoMoon è un CubeSat 6U interamente ideato, progettato, realizzato e operato da Argotec (con contratto dell’Agenzia Spaziale Italiana, che ha finanziato il progetto) e selezionato dall’ESA per volare con Artemis I. Dopo essere stato dispiegato dall’ICPS è diventato uno dei primi CubeSat europei a lasciare l’orbita terrestre.
Non solo ArgoMoon ha dimostrato la capacità di eseguire operazioni da parte dell’ICPS, ma ha raccolto anche dati dallo stadio mentre inviava Orion verso la Luna.
Il fatto che ArgoMoon ha registrato immagini dell’ICPS mentre svolgeva diversi compiti significa che il suo contributo ad Artemis I potrebbe aiutare a definire la storia di una delle missioni più importanti nella storia dell’esplorazione spaziale e il prossimo passo dell’umanità nell’universo.
