L’avventura della sonda ICE/ISEE-3 e del tentativo di salvataggio da parte di un gruppo di appassionati

Dovranno probabilmente ricorrere al Piano B i membri dell’ISEE-3 Reboot Project, dopo aver tentato senza successo di manovrare la sonda veterana della NASA. L’obiettivo era quello di riattivare i sistemi della sonda e riposizionarla nell’orbita originale presso il punto lagrangiano L1 del sistema Terra-Sole.

Nel caso non si riuscisse nei prossimi giorni a riaccendere i propulsori, il Piano B prevede di riprendere la missione scientifica dall’orbita attuale che, però, la porterà ad allontanarsi sempre di più dalla Terra fino a che non sarà più possibile comunicare.

La missione originale: International Sun/Earth Explorer 3

ISEE-3 viene lanciata il 12 agosto 1978 dalla rampa 17b di Cape Canaveral, in Florida, su un lanciatore Delta 2914. La sonda è l’ultimo contributo della NASA al programma International Sun/Earth Explorer, un progetto sviluppato in collaborazione tra l’agenzia spaziale americana ed ESRO (European Space Research Organisation), poi confluito nella neonata ESA (Agenzia Spaziale Europea). La prima coppia di satelliti ISEE-1 (NASA) e ISEE-2 (ESA) era stata lanciata in orbita terrestre l’anno precedente per studiare l’interazione tra vento solare e campo magnetico terrestre.

La sonda ISEE-3 non è dotata di fotocamere ma solo di strumenti per lo studio delle particelle, del vento solare, del campo magnetico e del plasma. Il 20 novembre 1978 ISEE-3 è la prima sonda in assoluto ad entrare in orbita intorno ad un punto lagrangiano del sistema Terra-Sole, uno dei punti in cui l’attrazione gravitazionale tra il nostro pianeta e la nostra stella si annulla, e precisamente al punto L1 situato a circa 150 milioni di km dala Terra in direzione del Sole.

Insieme alle due sonde in orbita terrestre, ISEE-1 e 2, ISEE-3 permette agli scienziati di misurare fenomeni solari e geomagnetici in punti diversi nello spazio e nel tempo. È la prima sonda a monitorare costantemente il vento solare e continuerà a investigare i raggi cosmici e le emissioni delle flare solari nello spazio interplanetario vicino alla Terra.

Seconda missione: International Cometary Explorer

La traiettoria di ICE dalla fine della missione ISEE-3 al 2012 (NASA)

Il 10 giugno 1982 la missione originale si conclude con pieno successo e ISEE-3 viene rinominata International Cometary Explorer (ICE) e le viene assegnata una nuova missione: lo studio dell’interazione tra il vento solare e un’atmosfera cometaria. Il 1 settembre dello stesso anno vengono accesi i propulsori per iniziare le lunghe e complicate manovre che porteranno ICE dal punto L1 ad effettuare diverse orbite lunari (il passaggio più ravvicinato avviene il 12 dicembre 1983 a soli 119 km dalla superficie della Luna) nei mesi successivi e quindi a dirigersi in orbita eliocentrica verso la cometa Giacobini-Zinner.

L’11 settembre del 1985 ICE passa attraverso il plasma della coda di Giacobini-Zinner, diventando quindi la prima sonda ad effettuare un flyby di una cometa. A marzo del 1986 poi, ICE passa attraverso la coda della cometa di Halley, anche se alla distanza di ben 28 milioni di km, completando la flotta di sonde inviate a studiare questa cometa (le altre sonde sono Giotto, dell’ESA, Vega 1 e Vega 2 dell’Unione Sovietica, e le giapponesi Suisei e Sakigake).

La missione eliosferica

Una volta concluso il flyby della cometa di Halley, ICE viene lasciata in orbita eliocentrica. Nel 1991 la NASA approva una nuova missione eliosferica per la sonda, che consiste nell’effettuare osservazioni delle espulsioni di massa coronale (CME) del Sole e dei raggi cosmici, in collaborazione con osservatori a Terra e, negli anni successivi, con la sonda Ulysses. Nel 1995 ormai la sonda viene utilizzata con un carico di lavoro piuttosto basso e l’analisi dei dati effettuata grazie al supporto della missione Ulysses.

Il 5 maggio 1997 la NASA dichiara conclusa anche l’ultima missione, lasciando la sonda in orbita eliocentrica con periodo di 355 giorni e con il solo trasmettitore operativo. Nel 1999 la NASA contatta brevemente la sonda, constatando che 12 dei 13 strumenti a bordo sono ancora funzionanti. L’orbita della sonda la porterà nuovamente ad incontrare la Terra nel 2014, quando la NASA dovrà decidere cosa fare della sonda. Nel frattempo, nel settembre del 2008, la NASA riesce a ricevere un segnale dalla sonda tramite la rete di antenne denominate Deep Space Network (DSN).

La crisi economica e i conseguenti tagli alla NASA danno però il colpo di grazia ai progetti di nuove missioni per la sonda. A febbraio del 2014, pochi mesi prima del flyby e della finestra di opportunità di manovra, viene rivelato che la NASA non possiede più l’attrezzatura necessaria per comunicare con la sonda. Questa è stata dismessa nel 1999, dopo l’ultima comunicazione con ICE, e la nuova missione non rientra tra le priorità dell’agenzia spaziale americana, per cui non ci sono fondi da spendere. Sarà possibile solo ascoltare il passaggio della sonda come avvenuto nel 2008, ma nulla più.

ISEE-3 reboot project

Nelle settimane successive il segnale della sonda viene ricevuto ed ascoltato da numerosi radiotelescopi e appassionati a Terra. Un team di ingegneri, scienziati e programmatori, tra cui alcuni membri originali del team di ISEE-3/ICE ad aprile 2014 avviano, tramite la Space College Foundation, l’iniziativa “ISEE-3 reboot project”. Si avvia una campagna di finanziamento pubblico che ottiene un discreto successo chiudendosi il 15 maggio con oltre 159 mila dollari raccolti che serviranno a ricostruire la strumentazione per comunicare con la sonda e a riportare la sonda in piena operatività.

Schemi originali di ICE/ISEE-3 (NASA)

Il gruppo ottiene l’accordo con la NASA che accetta di collaborare mettendo a disposizione i propri dati sulla sonda e permettendo ai membri del progetto di mettersi in contatto con la sonda e prenderne il controllo, sotto la sua supervisione. Inizia così l’avventura appassionante delle ultime settimane. L’obiettivo è quello di manovrare la sonda riportandola in orbita intorno al punto lagrangiano L1 per riprendere la missione originale di osservazione solare e, in futuro, compiere eventualmente flyby di altre comete nel 2017-18. Prima però resta l’incognita sul funzionamento dei vari sistemi di bordo. Inoltre è una lotta contro il tempo, visto che la quantità di propellente da consumare aumenta con l’avvicinarsi alla data del flyby, il 10 agosto.

Il radiotelescopio di Arecibo (H. Schweiker/WIYN and NOAO/AURA/NSF)

Alla fine di maggio il team dell’ISEE-3 reboot project installa la strumentazione necessaria alle comunicazioni con la sonda presso il radiotelescopio di Arecibo. Il 29 maggio, dopo aver ricevuto l’OK dalla NASA, il team riesce a comunicare con successo con la sonda, inviando il comando per ricevere i dati di telemetria, che rivelano inaspettatamente funzionanti tutti i sistemi del satellite.

Le settimane successive sono una lotta contro il tempo e contro i sistemi di una sonda vecchia di 40 anni. Dopo alcuni tentativi falliti, il 2 luglio i tecnici del progetto riescono finalmente a comandare i propulsori di assetto della sonda, aggiustando la rotazione in maniera tale da avere la massima stabilità durante le successive manovre.

Dopo l’aggiustamento dell’assetto della sonda, l’8 luglio è la data stabilita per la manovra correttiva (TCM). Dopo il successo della prima delle sette serie di accensioni previste, qualcosa purtroppo va storto durante il secondo segmento, e l’analisi effettuata il giorno successivo porta ad ipotizzare l’esaurimento dell’azoto nei serbatoi del propellente, utilizzato per mantenere in pressione l’idrazina. A quanto pare le accensioni iniziali avvenute con successo avevano usufruito di propellente residuo nel sistema che era già pressurizzato.

Nel caso che questo sia effettivamente il problema, non resta che rassegnarsi a non poter più manovrare la sonda. Per fortuna i membri del progetto hanno elaborato un Piano B: sarà infatti possibile ricominciare la missione scientifica di osservazione solare anche dall’orbita attuale. L’unica differenza sarebbe che anziché orbitare in un punto stabile e a distanza fissa dalla Terra, la sonda si allontanerà progressivamente dal nostro pianeta come ha fatto nel 1983. Secondo i membri del progetto dovremmo essere in grado di ricevere dati dalla sonda ancora per diversi anni.

Comunque vada, il progetto portato avanti da un gruppo di appassionati è stato un successo enorme sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista della divulgazione e del coinvolgimento del pubblico. Dopo decenni di silenzio la sonda sarà in grado di inviare nuovi dati scientifici a Terra.

Timeline di ICE/ISEE-3

Fonti: NASA, Space College, Encyclopedia Astronautica