Lanciato il satellite per astronomia nei raggi X Hitomi (ASTRO-H)

Mercoledì 17 febbraio 2016 alle 8:45 GMT (le 9:45 in Italia e le 17:45 ora locale) un razzo H-IIA è stato lanciato dal Tanegashima Space Center, nel sud-ovest del Giappone, con a bordo il satellite ASTRO-H e tre carichi secondari. Originariamente atteso per il 2014, il lancio doveva infine avvenire lo scorso venerdì 12 febbraio ma condizioni meteo non favorevoli ne hanno imposto lo spostamento a mercoledì. A parte questo inconveniente, tutto è filato liscio ed il razzo giapponese (alto 53 metri) si è sollevato dalla rampa sotto la spinta del suo motore LE-7A alimentato da idrogeno e ossigeno liquidi e dei due booster laterali SRB-A a propellenti solidi.

I due booster hanno esaurito il loro propellente un minuto e 38 secondi dopo il lancio e dopo altri 10 secondi sono stati sganciati lasciando il solo motore LE-7A del primo stadio a spingere il razzo. A 6 minuti e 38 secondi dal lancio si è spento anche il primo stadio che 8 secondi dopo, sganciandosi, ha lasciato al secondo stadio, con il suo motore LE-5B anch’esso alimentato da idrogeno e ossigeno liquidi, il compito di portare in orbita il veicolo. L’orbita prestabilita, circolare a 575 km di altezza e 31 gradi di inclinazione, è stata acquisita dopo 6 minuti e 32 secondi dall’accensione del secondo stadio, dando il via alla procedura di separazione dei carichi.

Il video del lancio.

ASTRO-H è stato il primo ad essere rilasciato, 14 minuti e 15 secondi dopo il lancio, seguito circa 8 minuti dopo dal satellite ChubuSat-2. Dopo altri cinque minuti è stato rilasciato il gemello ChubuSat-3. Si tratta di due satelliti da 50 kg, sviluppati dalle università giapponesi di Nagoya e Daido, che effettueranno osservazioni della Terra con una risoluzione di 10 metri, testeranno un metodo (tramite sensori all’infrarosso) per l’individuazione di detriti orbitali ed esamineranno la radiazione emessa dal Sole e dalla Terra. Un ultimo satellite da 10 kg, chiamato Horyu-4 e realizzato dal Kyushu Institute of Technology, è stato rilasciato 32 minuti dopo il lancio per effettuare una missione dimostrativa che vedrà all’opera 10 diversi carichi ed esperimenti. Fra questi, verranno testati dei pannelli solari ad alta tensione (300 volt) e verrà studiata la degradazione in ambiente spaziale di vari polimeri. Tutti i tre satelliti sono inoltre dotati di apparecchi radio amatoriali.

Schema dei satelliti ChubuSat. Credit: ChubuSat Consortium

Schema del satellite Horyu-4. Credit: Kyushu Institute of Technology

Con i suoi 2.700 kg, ASTRO-H era naturalmente il carico principale e più importante di questo lancio. Si tratta di un satellite per osservazioni astronomiche nei raggi X sviluppato dalla JAXA (l’agenzia spaziale giapponese) in collaborazione con NASA ed oltre 70 istituzioni giapponesi, statunitensi, canadesi ed europee. Poco dopo essere stato rilasciato nella sua orbita, il satellite ha dispiegato i suoi due pannelli solari di 4,2 x 2,5 metri che gli forniranno inizialmente 4.000 W, mentre alla fine dei tre anni previsti di operazioni si stima che scenderanno a circa 3.600 W. Una volta in orbita inoltre, ASTRO-H è stato ufficialmente ribattezzato Hitomi, una parola giapponese che significa occhio, o più precisamente pupilla.

Hitomi è dotato di quattro telescopi (due nei raggi X molli e due nei raggi X duri) e di un rilevatore di raggi gamma molli. I due telescopi nei raggi X molli (SXT – Soft X-Ray Telescopes) sono stati realizzati dal Goddard Space Flight Center della NASA ed opereranno fra i 300 e i 12.000 elettronvolt. Uno riprenderà immagini mentre l’altro, accoppiato ad uno spettrometro, fornirà spettri ad alta risoluzione. Lo spettrometro è dotato di un micro-calorimetro (di 5 millimetri quadrati) sviluppato da scienziati giapponesi e americani e raffreddato a -273,1 °C, cioè mezzo decimo di grado sopra lo zero assoluto. Questa temperatura, necessaria per poter raccogliere la debole luce proveniente da oggetti lontanissimi, verrà mantenuta per almeno tre anni grazie a 30 litri di elio liquido ed una serie di refrigeratori meccanici e magnetici. Sebbene lo sviluppo di questo tipo di sensore risalga agli inizi degli anni ’80 del secolo scorso, si tratta della prima volta che viene impiegato per ricerche astronomiche nello spazio. Originariamente avrebbe dovuto volare a bordo del satellite Chandra della NASA, lanciato nel luglio 1999, ma per motivi di budget non venne implementato. Versioni precedenti dello spettrometro a raggi X molli erano a bordo dei satelliti ASTRO-E e ASTRO-EII (Suzaku) lanciati rispettivamente nel febbraio 2000 e nel luglio 2005, ma il primo venne distrutto a causa del fallimento del lancio mentre il secondo non poté effettuare osservazioni a causa di un guasto avvenuto qualche settimana dopo il lancio che svuotò la riserva di elio liquido. Grazie a questo sensore, Hitomi sarà il primo satellite a poter osservare in alta risoluzione spettrale sorgenti estese come resti di supernovae, galassie e ammassi di galassie. Avrà inoltre la più alta risoluzione e sensibilità di qualsiasi altro satellite a energie sopra i 2.000 elettronvolt. Questo lo rende particolarmente sensibile nel misurare la velocità delle sorgenti di raggi X potendo in taluni casi raggiungere precisioni inferiori ai 100 km/s, cioè una piccola frazione della velocità a cui si sposta la materia attorno ai buchi neri.

Schema di Hitomi. Credit: JAXA/ISAS

I due telescopi nei raggi X duri (HXT – Hard X-Ray Telescopes), anche in questo caso uno per fornire immagini e uno per fornire spettri, opereranno fra i 500 e gli 80.000 elettronvolt ed i loro rivelatori si troveranno all’estremità di un’asta lunga sei metri che verrà dispiegata durante il periodo di “commissioning” del satellite. Questi telescopi sono simili a quelli del satellite NuSTAR della NASA, lanciato nel giugno 2012, mentre i rivelatori sono invece un’evoluzione di quelli presenti a bordo del satellite Integral dell’ESA, lanciato nell’ottobre 2002. Il rilevatore di raggi gamma molli (SGD – Soft Gamma-Ray Detector) opererà infine fra i 4.000 e i 600.000 elettronvolt.

Grazie alla sua strumentazione, che rappresenta lo stato dell’arte, Hitomi permetterà di migliorare notevolmente la comprensione di una grande gamma di fenomeni: la struttura su grande scala dell’Universo e la sua evoluzione; il comportamento della materia sottoposta a forti campi magnetici; la mappatura della materia oscura degli ammassi di galassie; la massa totale degli ammassi di galassie a differenti età, all’interno dei quali inoltre determinerà la velocità del gas ad alta temperatura con precisioni mai raggiunte prima. Il satellite studierà inoltre l’evoluzione dei buchi neri super-massicci e come questi influenzano la formazione delle galassie, e lo farà con una sensibilità oltre 100 volte superiore agli attuali satelliti. Osserverà il movimento della materia oscura in prossimità dei buchi neri per studiare la distorsione gravitazionale dello spazio, la struttura relativistica dello spazio-tempo e la fisica dei processi di accrescimento. Esaminerà le condizioni fisiche dei luoghi dove vengono accelerate le particelle dei raggi cosmici tramite gravità, collisioni ed esplosioni stellari.

Hitomi prima del lancio. Credit: JAXA

Le operazioni scientifiche inizieranno però solo a novembre in quanto i prossimi tre mesi saranno dedicati all’attivazione del satellite e degli strumenti, ai quali seguiranno sei mesi di verifica delle prestazioni. Il costo della missione si aggira attorno ai 400 milioni di dollari, dei quali 270 milioni a carico del Giappone ed i rimanenti 130 milioni ripartiti fra NASA, Canada ed Europa.

Hitomi (ASTRO-H) è il sesto satellite nei raggi X lanciato dal Giappone. Il primo fu Hakucho (CORSA-b) nel febbraio 1979, seguito da Tenma (ASTRO-B) nel febbraio 1983, Ginga (ASTRO-C) nel febbraio 1987, ASCA (ASTRO-D) nel febbraio 1993 e Suzaku (ASTRO-EII) il 10 luglio 2005.

Fonte: JAXA

In copertina: rappresentazione pittorica di Hitomi in orbita. Credit: JAXA