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Solar Orbiter: terminata la fase di "commissioning"

02 luglio 2020
Il Solar Orbiter dell'ESA ha completato con successo i quattro mesi di scrupolosa verifica tecnica, nota come "commissioning". Nonostante le sfide imposte dalla pandemia di COVID-19, la navicella spaziale è ora pronta per iniziare le attività di scienza mentre continua la sua crociera verso il Sole.

Quando il Solar Obiter è partito da Cape Canaveral per lo spazio a bordo di un razzo Atlas V il 10 febbraio scorso, le squadre dietro questa missione da 1,5 miliardi di euro non avevano previsto che entro poche settimane la diffusione di COVID-19 li avrebbe sfrattati dalle loro tecnologiche sale di controllo, rendendo ancora più difficile il difficile processo di messa in servizio degli strumenti del veicolo spaziale.
In circostanze normali, molti scienziati e ingegneri del progetto si sarebbero riuniti presso il Centro operativo spaziale europeo (ESOC) di Darmstadt, in Germania. Insieme avrebbero lavorato in stretta collaborazione con gli operatori di veicoli spaziali per dare vita al veicolo spaziale e ai suoi strumenti. Ciò è accaduto durante le prime settimane più difficili della messa in orbita del Solar Orbiter ma, quando i team della strumentazione sono stati invitati all'ESOC a marzo, la situazione in Europa stava rapidamente cambiando. Ognuno dei dieci team aveva bisogno di molti tecnici sul posto. Due o tre per ogni squadra erano ammessi in una sala di controllo di Solar Orbiter dedicata. "Gli altri tecnici hanno lavorato da un'area di supporto dedicata", afferma Sylvain Lodiot, direttore operativo del Solar Orbiter dell'ESA. Non era insolito avere anche 15 o più persone nella sala di controllo principale al lavoro. Ma entro una settimana è diventato chiaro che i paesi europei stavano andando verso il blocco e quindi alle squadre esterne è stato chiesto di tornare a casa.
Il team italo-tedesco-ceco dietro il coronografo METIS, uno strumento che misura le emissioni visibili, ultraviolette ed ultraviolette estreme della corona solare in una risoluzione temporale e spaziale senza precedenti, si stava preparando ad accendere lo strumento per la prima volta quando è stato deciso che da quel momento le persone provenienti dai focolai del coronavirus nelle regioni italiane Piemonte e Lombardia non avrebbero più avuto accesso all'ESOC per motivi di sicurezza.
"Abbiamo avuto delle difficoltà nel cercare di riorganizzare rapidamente le competenze della squadra con coloro che potevano entrare", afferma Marco Romoli, investigatore del METIS. "E grazie al personale dell'ESOC e ai nervi saldi dei presenti, siamo stati in grado di completare con successo l'attività."
La situazione è diventata ancora più grave quando diversi lavoratori dell'ESOC si sono dimostrati positivi per il virus e il sito è stato effettivamente chiuso.

Il lockdown a causa del Covid

"Abbiamo dovuto proteggere le persone", afferma Sylvain, il cui ultimo compito prima di tornare a casa è stato di spegnere tutti gli strumenti del Solar Orbiter. "È stato orribile perché non sapevo quando quegli strumenti sarebbero tornati online", afferma. Solo una settimana dopo uno staff ridotto all'osso, con le misure di distanziamento sociale in atto, ha iniziato a lavorare da remoto con il team degli strumenti per completare la messa in servizio.
Uno dei team di strumenti più colpiti è stato il team del Solar Wind Analyzer (SWA). Il vento solare, che viene costantemente rilasciato dal Sole, è composto da una miscela di particelle cariche elettricamente chiamate ioni ed elettroni. Lo strumento SWA comprende tre diversi sensori per misurare i flussi e la composizione di queste varie popolazioni di particelle. Ogni sensore funziona come una sorta di "periscopio elettrico" che utilizza alte tensioni, fino a 30 kilovolt in alcuni casi, per deviare le particelle del vento solare nel rivelatore.
Per far funzionare in modo sicuro quelle alte tensioni, il team aveva programmato di non accendere lo strumento per almeno un mese dopo il lancio. Ciò era necessario per far si che nessuna traccia dell'atmosfera terrestre potesse rimanere all'interno dei sensori SWA perchè, se fossero state presenti, queste alte tensioni avrebbero potuto causare danni ai sensori.
Il processo di accensione di ciascuno dei rivelatori SWA è piuttosto lungo perché ogni sottosistema ad alta tensione deve essere alimentato a piccoli segmenti di soli 20 o 50 volt alla volta. Dopo ogni aumento, lo strumento viene controllato per assicurarsi che non sia accaduto nulla di spiacevole.
Quando il principale investigatore della SWA, Christopher Owen, del Mullard Space Science Laboratory, University College di Londra (MSSL / UCL), aveva lasciato la Germania, lui e il suo team avevano iniziato a progettare l'attivazione dello strumento dal loro laboratorio nel Regno Unito. Ma poi è stato annunciato il blocco del Regno Unito stesso, il che ha significato la necessità di lavorare da casa per quasi tutti i team.
"Quando ho lasciato il laboratorio ho preso un paio di laptop e quattro schermi e li ho portati a casa. Ho quindi dovuto 'sfrattare' il mio bimbo di due anni dalla nursery e ho sistemato tutto lì", dice Christopher. E da questo centro di controllo temporaneo, una volta che l'ESOC è tornato operativo, ha lavorato a distanza con il resto del team SWA e lo staff ridotto di Darmstadt per avviare lo strumento.
"Avevamo seri dubbi sul fatto che avremmo potuto lavorare in questo modo", afferma Sylvain sul processo in generale, "ma ci siamo adattati e, alla fine, ha funzionato molto bene perché tutti i team si conoscevano bene".

Pronti per la scienza

Anche gli altri team di strumenti hanno terminato con successo la loro fase di 'commissioning'.
"Questa è senza dubbio la prima missione i cui strumenti sono stati completamente messi in servizio da casa", afferma David Berghmans, del Royal Observatory di Belgio, Bruxelles, Belgio, e principale investigatore dell'Extra Ultraviolet Imager (EUI). Non solo il lavoro è stato portato a termine, ma hanno compensato il tempo perso e sono riusciti a completare la loro messa in servizio sulla linea temporale originale. "Anche in un mondo normale sarei molto contento di dove siamo ora", afferma Daniel Müller, scienziato del progetto di orbiter solare presso l'ESA, "Non mi sarei mai aspettato che quasi tutto avrebbe funzionato alla perfezione."
Questa è la testimonianza dell'esperienza con cui il veicolo spaziale è stato realizzato dall'appaltatore principale Airbus DS (Regno Unito) i cui strumenti sono stati realizzati dai vari team. Il 25 giugno il comitato di revisione del Solar Orbiter ha approvato questo risultato dichiarando la Mission Commissioning Results Review come riuscita.
Per César García Marirrodriga, Project Manager del Solar Orbiter dell'ESA, è stato un grande momento perché con la messa in servizio il suo lavoro è finito e può consegnare il veicolo spaziale al responsabile delle operazioni della missione. "Sono molto felice di consegnarlo perché so che sta andando nella giusta direzione", afferma César.
E per Daniel, è anche un grande momento perché ora la missione è pronta per eseguire le attività scientifiche. "In questi quattro mesi dal lancio i 10 strumenti a bordo sono stati attentamente controllati e calibrati uno ad uno, come l'accordatura di singoli strumenti musicali. E ora è tempo che si esibiscano insieme ", dice.
La finestra temporale per la verifica da remoto, avvenuta tra il 17 e il 22 giugno, ha rappresentato la prima opportunità per far suonare insieme tutti gli strumenti. La ricezione delle registrazioni dei dati dal veicolo spaziale, che si trova attualmente a oltre 160 milioni di chilometri di distanza, sarà completata nei prossimi giorni.
"Siamo molto entusiasti di questo primo 'concerto'. Per la prima volta, saremo in grado di mettere insieme le immagini di tutti i nostri telescopi e vedere come rilevano i dati complementari delle varie parti del Sole compresa la superficie; l'atmosfera esterna, o corona; e l'eliosfera più ampia che la circonda. Questo è ciò per cui è stata costruita la missione ", afferma Daniel. E queste prime immagini saranno rese pubbliche al pubblico a metà luglio.

100 giorni di dati

Anche gli altri strumenti stanno già raccogliendo dati. Nel caso del Magnetometer (MAG) è stato acceso per la prima volta appena un giorno dopo il lancio. "Durante il periodo di messa in servizio abbiamo ricevuto dati per poco meno di 100 giorni ed è un fatto meraviglioso", afferma Helen O'Brien, dell'Imperial College e ingegnere capo di MAG.
Il MAG è stato acceso in anticipo in modo che potesse effettuare delle letture mentre veniva posto all'esterno del veicolo spaziale di trasporto. "Lo strumento si è comportato magnificamente. È stato meraviglioso vedere il decadimento del campo mentre ci allontanavamo dalla navicella spaziale", afferma Helen.
Tali dati consentiranno al team di comprendere il campo magnetico generato dalla sonda stessa in modo che possano rimuoverlo dai dati scientifici e osservare solo il campo magnetico presente nello spazio lontano dal Sole. E ci sono già molti dati. Il team ha già oltre due miliardi di misurazioni scientifiche da analizzare. "I dati sono eccezionali, davvero molto buoni, quindi siamo molto contenti", afferma Tim Horbury, Imperial College, Regno Unito e investigatore principale per lo strumento.

La missione continuerà ora verso il Sole. Durante questa fase di crociera, gli strumenti in situ del veicolo spaziale raccoglieranno dati scientifici sull'ambiente intorno alla sonda, mentre gli strumenti di telerilevamento saranno messi a punto dai team in preparazione delle operazioni scientifiche nelle immediate vicinanze del Sole. La fase di crociera durerà fino al novembre del 2021, dopodiché Solar Orbiter inizierà la fase scientifica della missione.

fonti: ESA

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