Pronta al lancio TESS, la nuova missione della NASA alla ricerca di esopianeti

Nei prossimi giorni, un razzo Falcon 9 di SpaceX immetterà in orbita la sonda TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA, la nuova missione dell’Agenzia Spaziale Americana alla ricerca di pianeti extra-solari.

Il decollo del razzo Falcon 9, previsto dalla rampa di lancio 40 del Cape Canaveral Air Force Station in Florida, ha già subito un rinvio lo scorso lunedì 16 Aprile 2018 a causa della necessità di verifiche del sistema di Guida, Navigazione e Controllo (GNC).

Standing down today to conduct additional GNC analysis, and teams are now working towards a targeted launch of @NASA_TESS on Wednesday, April 18.

— SpaceX (@SpaceX) April 16, 2018

Se i controlli avranno esiti positivi, il lancio verrà effettuato nella notte di mercoledì 18 Aprile 2018 alle 18:51 ora locale (le 00:51 ora italiana di giovedì 19 Aprile 2018) e le attuali previsioni meteorologiche danno il 90%  di probabilità che il lancio possa essere effettuato.

La sonda TESS completata prima del lancio presso gli stabilimenti di Orbital-ATK di Dulles, Virginia. Credits: Orbital-ATK

La missione TESS, con una durata prevista di 2 anni, ha lo scopo di ricercare i pianeti in orbita delle circa 200.000 stelle più luminose nelle vicinanze del nostro sistema solare, osservando le variazioni di luce che avvengono quando gli stessi pianeti si frappongono fra la stella e gli strumenti da ripresa della sonda.

Ha come obbiettivo di aumentare il catalogo degli esopianeti già individuati dalla missione Kepler, della quale è stata annunciata la fine, analizzando stelle con luminosità dalle 30 alle 100 volte più luminose di quelle osservate da Kepler.

La sonda TESS è stata costruita da Orbital ATK che ne seguirà anche la missione dal proprio Mission Operations Center (MOC) di Dulles in Virginia.

L’animazione mostra come il transito di un pianeta sul disco della stella osservata crei una diminuzione di luminosità che potrebbe essere rilevata da TESS. Credits: NASA Goddard Space Flight Center

COME FUNZIONA TESS

TESS è equipaggiata da 4 fotocamere a CCD i cui campi di osservazioni sono adiacenti, in modo che le immagini riprese possano essere accoppiate per coprire un settore di volta celeste di 24° in larghezza e 96° in altezza.

Le fotocamere di TESS avranno un tempo di esposizione di 2 secondi e ricaveranno ogni 2 minuti le immagini utilizzabili per l’analisi delle stelle con la massima luminosità, ritagliando dall’immagine ripresa dei “francobolli” (Postage Stamps) che contengono il dettaglio del campo ispezionato con al centro una delle stelle incluse nel catalogo delle 200.000 stelle da analizzare, e ogni 30 minuti delle immagini complete (Full-Frame Images – FFIs) a risoluzione massima.

Ciascuna immagine registrata, sia i “francobolli” che le immagini intere, verranno compresse e memorizzate in una memoria a stato solido (SSR), per essere successivamente inviate alle stazioni di Terra per mezzo di un sistema di trasmissione in banda Ka che utilizza una antenna ad alto guadagno del diametro di 0,7 m ed in grado di inviare i dati con una velocità di 100Mb/s.

Le modalità di acquisizione delle immagini delle stelle da esaminare da parte di TESS. Credits: NASA

La sonda scandaglierà la volta celeste dividendo la volta celeste in 26 settori, 13 per l’emisfero nord e 13 per l’emisfero sud, dedicando a ciascun emisfero 1 anno di osservazioni nei 2 anni di missione programmata, dedicando 27,4 giorni per lo studio di ciascun settore prima che TESS cambi orientamento per passare a osservare il settore adiacente.

La suddivisione in settori della volta celeste che verrà scandagliata da TESS alla ricerca di esopianeti. Credits: NASA

DOVE ANDRÀ TESS?

Data la difficoltà di rilevare minime variazioni di luminosità dovute al transito di un pianeta di fronte alla stella osservata, un requisito principale per la missione TESS è quello della stabilità termica degli strumenti di osservazione, per questa ragione la sonda verrà inviata in un’orbita mai utilizzata prima in una missione scientifica.

Rappresentazione delle orbite che effettuerà TESS, in azzurro chiaro l’orbita operativa. Credits: Ricker et al. 2015

La sonda verrà inizialmente immessa in orbita con un punto più vicino alla Terra (perigeo) di circa 248 km, un punto più lontano (apogeo) di circa 270.461 km e un inclinazione di circa 29° gradi rispetto al piano dell’eclittica, per raggiungere l’orbita definitiva, perigeo di circa 108.307 km,  apogeo di circa 375.889 km e inclinazione di 40°, dopo circa 2 mesi dal lancio.

L’orbita finale di TESS sarà una orbita altamente ellittica (HEO – Highly Elliptical Orbit) e verrà raggiunta per mezzo di diverse manovre che sfrutteranno anche un passaggio ravvicinato con la Luna.

Altra particolarità dell’orbita operativa di TESS è che sarà in risonanza 2:1 con quella della Luna, cioè TESS effettuerà 2 orbite intorno alla Terra (una singola orbita in 13,7 giorni) nel tempo in cui la Luna effettuerà una sola orbita intorno al nostro pianeta.

La particolare orbita porterà la sonda a viaggiare costantemente al di fuori dall’influenza delle radiazioni dalle fasce di Van Allen, rimarrà stabile probabilmente per decenni perché rimarrà al di fuori delle perturbazioni dovute alla Luna e garantirà la richiesta stabilità termica delle fotocamere a circa -75°C.

Nel video seguente, pubblicato sul canale Youtube del centro Goddard della NASA, la particolare orbita da cui opererà TESS:

COSA FARA’ QUESTA VOLTA SPACEX?

Come si è detto, a lanciare TESS sarà un razzo vettore Falcon 9 di SpaceX che utilizzerà per un primo stadio mai utilizzato in lanci precedenti, l’ultimo del tipo “block 4” prima del debutto della nuova versione “block 5” previsto per il prossimo lancio del satellite Bangabandhu-1.

Il Falcon 9 pronto per il lancio di TESS. Credits: SpaceX

Il primo stadio dotato di gambe, una volta terminata la fase iniziale del lancio e come già eseguito con successo numerose altre volte, dovrebbe effettuare autonomamente le manovre per l’atterrare sulla piattaforma automatica “Of Course I Still Love You”, in attesa nell’Oceano Atlantico al largo delle coste della Florida.

Anche in questo caso SpaceX tenterà il recupero delle due coperture aerodinamiche (fairings) che proteggono il satellite TESS nelle fase di ascensione all’interno dell’atmosfera terrestre, che una volta sganciate dovrebbero ritornare sulla Terra appese a dei paracadute, per poggiarsi dolcemente sulla superficie dell’Oceano Atlantico.

Sembra che però SpaceX voglia tentare anche il recupero del secondo stadio che, dopo avere rilasciato a velocità orbitale il satellite TESS, dovrebbe rientrare nell’atmosfera, come dichiarato su twitter da Elon Musk, CEO e CTO di SpaceX, terrestre vincolato ad un non meglio precisato “pallone”, il secondo stadio verrebbe poi successivamente recuperato da una ancora meno chiara “casa gonfiabile”

And then land on a bouncy house

— Elon Musk (@elonmusk) April 16, 2018

Staremo a vedere, intanto sarà possibile seguire in diretta, utilizzando il link seguente, il webcast del lancio trasmesso da SpaceX:

Fonte: Orbital ATK, NASA, Wikipedia