Spazioporto europeo, lanciatore principale pronto per la storica missione Webb – Spaceflight Now

Un razzo Ariane 5 arriva giovedì all’area di lancio dell’ELA-3 presso il Guyana Space Center, l’ultimo scalo del telescopio spaziale James Webb prima che entri in orbita. Credito: ESA / S. Korvaja

I team della Guyana francese hanno lanciato giovedì un razzo europeo Ariane 5 nei blocchi di lancio, preparandosi per il decollo mattutino di Natale con il telescopio spaziale James Webb da quasi 10 miliardi di dollari, lo strumento scientifico più costoso che abbia mai lasciato il pianeta.

Il razzo da 180 piedi (54,8 metri) è decollato dall’edificio dell’assemblaggio finale presso il Guyana Space Center ed è stato trainato da un camion Titan con motore diesel lungo binari gemelli fino alla rampa di lancio ELA-3 presso il Jungle Spaceport.

Una volta sulla piattaforma, il razzo e la sua piattaforma mobile sono stati collegati ai sistemi di alimentazione, dati e carburante della struttura in preparazione del conto alla rovescia notturno che inizierà venerdì sera.

Arianespace, l’operatore di lancio del razzo Ariane 5, supervisionerà il conto alla rovescia da due centri di controllo dello spazioporto. Ariane 5 sarà alimentato da propulsori criogenici a idrogeno liquido e ossigeno a partire dalle 2:30 EDT (0730 GMT) di sabato, culminando con i controlli tecnici e meteorologici finali pre-lancio alle 7:20 EDT (1220 GMT) Greenwich).

Ariane 5 ha sparato 111 volte dal 1996. Dopo alcuni primi fallimenti – il primo Ariane 5 è esploso meno di un minuto dopo il decollo – l’European Heavyweight Crane 96 ha avuto successo nelle sue ultime 97 missioni.

Diversi satelliti commerciali sono stati lanciati sui razzi Ariane 5. Anche la missione BepiColombo dell’Agenzia spaziale europea, in rotta verso Mercurio, e la sonda europea Rosetta hanno lasciato la Terra in cima ai razzi Ariane 5.

Il punto di lancio di Webb presso il Guyana Space Center è gestito dall’agenzia spaziale francese CNES. Lo spazioporto – in uso dal 1968 – è ricavato dal confine della foresta pluviale amazzonica nella Guyana francese, un territorio francese d’oltremare delle dimensioni dell’Irlanda stretto tra il Suriname e il Brasile.

Il governo francese ha scelto la Guyana francese per l’ubicazione di uno spazioporto per sostituire la prima base di lancio del Paese nel deserto del Sahara dopo l’indipendenza dell’Algeria.

La regione non è estranea al volo spaziale. Più di 300 grandi razzi sono stati lanciati dal Centro spaziale della Guyana.

“Un sito web varia a causa delle dimensioni, a causa del cliente”, ha affermato Charlotte Bisko, capo delle operazioni dell’ESA presso il Guyana Space Center, situato al confine tropicale del Sud America. “Naturalmente, non abbiamo tutti i giorni un importante prodotto guidato dalla NASA qui al CSG”, ha detto, riferendosi all’acronimo francese di Space Center.

“È diverso in termini di attenzione dei media che riceviamo”, ha detto. “Questo è un lancio importante con ripercussioni globali. Speriamo che non influisca sul modo in cui operiamo. Facciamo sempre lo stesso high, ma ovviamente ci sarà un po’ di stress emotivo per tutti”.

Pisco ha detto che gli equipaggi dello spazioporto stanno “facendo del loro meglio in questa materia”. Sappiamo che è un osservatorio unico. Sono passati 10 o 20 anni di lavoro, migliaia di persone ci hanno lavorato, il che è molto importante e siamo ben consapevoli della posta in gioco”.

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La missione ha una finestra di lancio di 32 minuti sabato e la possibilità di lanciarsi allo stesso tempo domenica, se i problemi portano Ariane 5 a rimanere sulla Terra la mattina di Natale.

Lo stadio principale del razzo accenderà il motore principale Vulcan 2 alimentato a idrogeno sette secondi prima del decollo. Dopo un controllo dello stato di salute controllato dal computer, il razzo emetterà un comando per accendere doppi razzi a propellente solido, ciascuno con tre porzioni di polvere di combustibile preriempita.

Il bombardiere correrebbe sulla piattaforma con una spinta di 2,9 milioni di libbre e si dirigerebbe verso est sopra l’Atlantico, superando la velocità del suono per 40 secondi. I booster bruceranno e si azzerano a Plus+ 2 minuti e 21 secondi, seguiti da una separazione del limite di carico utile di Ariane 5 fabbricato in Svizzera a Plus+ 3 minuti e 26 secondi, rivelando Webb nello spazio per la prima volta.

Il razzo Ariane 5 da 180 piedi (54,8 metri) si trova sulla rampa di lancio nella Guyana francese con il telescopio spaziale James Webb. Credito: ESA / CNES / Arianespace / P. Boudon

Lo stadio centrale del razzo, di fabbricazione francese, eseguirà manovre circolari per mantenere l’osservatorio in equilibrio termico, assicurando che parti del telescopio non siano esposte a caldo o freddo estremi. Il team di controllo di Webb presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland, prevede di ricevere i primi segnali dal veicolo spaziale una volta che l’incrociatore si sarà separato dal razzo.

Il palco base finirà di bruciare al Plus+ 8 minuti e 41 secondi, seguito pochi istanti dopo dalla separazione del palco e dall’accensione del motore HM7B sul palco superiore dell’Ariane 5, che è stato costruito in Germania.

Il motore dello stadio superiore, consumando la propria scorta di carburante refrigerante, brucerà per 16 minuti per accelerare l’osservatorio Webb su una pista veloce lontano dalla Terra. La velocità target del motore è 22,145 mph (9,9 chilometri al secondo).

L’osservatorio a tre piani partirà dalle sue installazioni ausiliarie sul palco superiore di Ariane 5 in Plus+ 27 minuti e 7 secondi.

Dopo pochi minuti, Webb estenderà il suo pannello solare generando energia per iniziare a caricare le batterie della navicella. Webb funzionerà con la batteria interna durante il suo volo di mezz’ora sul razzo Ariane 5.

Un’antenna orientabile si aprirà il giorno dopo il lancio, quindi si aprirà una protezione solare delle dimensioni di un campo da tennis per iniziare a raffreddare gli strumenti a infrarossi e gli specchi di Webb a una temperatura operativa di meno 388 gradi Fahrenheit, appena 40 gradi Kelvin sopra lo zero assoluto.

Due ali incernierate, ciascuna contenente tre dei 18 pezzi dello specchio, oscilleranno in posizione, consentendo allo specchio di base di raggiungere la sua forma finale. Il boom si propagherà con lo specchio secondario, allineandosi appena a destra per far rimbalzare la luce raccolta dallo specchio primario direttamente nel modulo strumenti Webb, che ospita una serie di rivelatori a infrarossi avanzati.

Entro un mese, Webb arriverà in orbita attorno al punto di Lagrange L2, una posizione gravitazionalmente stabile a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. Le squadre di terra che gestiscono Webb utilizzando il telecomando trascorreranno i prossimi cinque mesi ad allineare perfettamente gli specchi, mettendo a fuoco il telescopio quando si stabilizza alla temperatura operativa finale.

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Tra sei mesi, Webb scatterà le sue prime foto scientifiche per il rilascio pubblico.

La missione vedrà attraverso nuvole di polvere per studiare le regioni scure di formazione stellare per telescopi come Hubble, che vede nella parte visibile dello spettro luminoso. Il potere di raccolta della luce di Webb consentirà inoltre agli scienziati di misurare la composizione chimica delle atmosfere sui pianeti intorno ad altre stelle, rivelando per la prima volta mondi alieni che potrebbero essere abitabili per la vita.

Webb cercherà nell’universo la prima luce dopo il Big Bang circa 13,8 miliardi di anni fa.

Illustrazione artistica del carico utile trasportato durante lo smaltimento di un razzo Ariane 5, rivelata dal James Webb Space Telescope. Credito: ESA/D. Ducrosse

La NASA paga la maggior parte dei costi di Webb, che ammontano a 8,8 miliardi di dollari, più un budget annuale di oltre 170 milioni di dollari per far funzionare l’osservatorio per cinque anni. L’Agenzia spaziale europea ha presentato il lancio su un razzo Ariane 5 e ha guidato lo sviluppo di due dei quattro strumenti Webb. L’Agenzia spaziale canadese è il terzo partner della missione, fornendo sensori per aiutare a mantenere stabile Webb quando punta a obiettivi astronomici.

I contributi dell’Agenzia spaziale europea e canadese hanno totalizzato quasi $ 1 miliardo, portando i costi totali di Webb, comprese le operazioni, a quasi $ 11 miliardi, rendendola la missione scientifica spaziale più costosa della storia.

L’Ariane 5 ha il più grande volume di carico utile di qualsiasi missile in volo oggi, con un’altezza del muso di 56 piedi (17 m) e un diametro di 18 piedi (5,4 m). Webb riempie il volume. In alcuni punti, c’è solo 20 cm di spazio libero tra il veicolo spaziale e la parete interna della carenatura.

ESA, Arianespace e RUAG, il produttore della carenatura, hanno modificato il design delle prese d’aria sulla copertura del carico utile dell’Ariane 5 per affrontare le preoccupazioni che un evento di decompressione potrebbe danneggiare l’osservatorio Webb nei ritardi di sfiato post-decollo. Gli ingegneri temevano che l’aria residua intrappolata nelle pellicole Webb piegate della protezione solare potesse causare bolle o espandersi improvvisamente al momento della separazione aerodinamica.

La regolazione dell’apertura aiuterà a garantire che non vi sia aria intrappolata tra le alette parasole mentre il razzo si alza al di sopra dell’atmosfera. L’aerodinamica di Webb è inoltre progettata secondo standard igienici più rigorosi per garantire che l’ottica del telescopio rimanga priva di contaminazione.

Il volo di Webb nello spazio ha molti altri adattamenti da un tipico volo di Ariane 5.

Le telecamere rivolte in avanti sullo stadio superiore cattureranno le viste dell’osservatorio da 6,8 tonnellate (6,2 tonnellate metriche) che si solleva dal razzo 27 minuti dopo il lancio.

Lo stadio superiore porta un pacco batteria aggiuntivo per una maggiore manovrabilità dopo l’implementazione di Webb. Questa manovra di “fine vita” implicherebbe il rilascio di propellente residuo incombusto attraverso il motore dello stadio superiore, dando la spinta per allontanare il razzo da Webb.

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Questa manovra eliminerebbe il rischio di una collisione tra il razzo e l’osservatorio, entrambi su percorsi simili al sistema solare.

Illustrazione del telescopio spaziale James Webb all’interno dell’immagine del carico utile di un razzo Ariane 5. Credito: ArianeGroup

Quando gli astronomi hanno iniziato a lavorare sul concetto della missione che sarebbe diventata Webb, Ariane 5 non era stata lanciata per la prima volta. Ora, Ariane 5 si sta avvicinando alla fine della sua corsa. Dopo Webb, sono rimasti solo altri cinque Ariane 5 da volare prima di ritirarsi a favore del nuovo missile Ariane 6 in Europa.

NASA Gli ingegneri dell’ESA e di Arianespace hanno aiutato a valutare la prontezza del razzo per il lancio di Webb. Il Launch Services Program del Kennedy Space Center, che fornisce supervisione per i lanci che portano le missioni scientifiche dell’agenzia nello spazio, ha assunto un ruolo consultivo per il James Webb Space Telescope.

“Penso che questo aiuti a calmare i sentimenti di alcune persone, o forse le loro percezioni, del motivo per cui lo stiamo lanciando su un’imbarcazione straniera nel mondo”, ha affermato Omar Baez, direttore del lancio di Kennedy, in una recente intervista con Spaceflight Now.

Bayes ha detto di aver fatto il suo primo viaggio alla base di lancio di Ariane 5 a Kourou, nella Guyana francese, due decenni fa per iniziare a valutare le strutture dello spazioporto, che è gestito dall’agenzia spaziale francese CNES.

“È delicato perché sei contro Arianespace e CNES, e sei un agente straniero, ma abbiamo lavorato davvero bene insieme”, ha detto Baez.

Ha affermato che la NASA ha nominato esperti nell’elaborazione dei veicoli spaziali, nell’integrazione delle missioni e nella gestione del rischio come consulenti per lavorare con l’ESA e Arianespace prima del lancio di Webb.

“Il nostro gestore del rischio ha seguito il modo in cui i francesi e l’ESA stanno risolvendo eventuali problemi che Arianespace potrebbe avere, ed è molto simile al sistema che abbiamo qui, in termini di previsione e supervisione da parte delle agenzie governative”, ha affermato Baez. “Quindi diamo credito ad alcune di queste intuizioni vedendo che hanno lo stesso tipo di rigore che mostriamo quando facciamo volare uno dei nostri preziosi carichi”.

Bayes ha affermato che gli ingegneri della NASA con sede al Kennedy Space Center sono stati “molto efficaci” nel risolvere un problema su come abbassare la pressione di Ariane 5 durante la salita.

“Noi, in collaborazione con i nostri partner francesi, siamo stati in grado di impostare il meccanismo di crociera sui voli precedenti che hanno catturato quell’ambiente e ci siamo assicurati di avere informazioni accurate”, ha affermato Baez. “E in effetti, abbiamo riscontrato un problema. Abbiamo dovuto lavorare su uno schema per poter sfogare adeguatamente quegli introversi mentre si alzavano”.

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