Lo strumento principale di GOES-17 ha seri problemi di performance

Un team di esperti di NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration, l’ente federale USA che si occupa di studi ambientali e delle previsioni meteorologiche), della NASA e del contractor è al lavoro in questi giorni per risolvere un’anomalia dell’Advanced Baseline Imager (ABI) di GOES-17, il satellite meteorologico di nuova generazione lanciato lo scorso 1° marzo da Cape Canaveral. Il problema non impedisce l’uso dello strumento, in grado di raccogliere immagini del nostro pianeta in 16 differenti bande spettrali, ma ne degrada in modo significativo le prestazioni.

GOES-17, noto prima del lancio come GOES-S, era stato collocato in orbita di trasferimento geostazionaria dopo la perfetta missione di un Atlas V, durata 2 ore e 28 minuti. In seguito, attraverso il proprio propulsore aveva raggiunto la GEO il 12 marzo, collocandosi in una posizione provvisoria di test, alla longitudine 90° Ovest.

Posizione dei satelliti GOES. Credit: NOAA

Dopo aver effettuato l’outgassing ossia l’emissione nello spazio di ogni traccia di vapore acqueo o di altri residui chimici presenti nei sensori, gli strumenti sono stati attivati e hanno iniziato a trasmettere i primi segnali, quelli che in gergo si chiamano “first light”.

Il primo strumento a dimostrare la propria efficienza è stato il magnetometro (MAG), il 22 marzo, mentre il 9 maggio è giunta, con immagini più spettacolari la first light del Geostationary Lightning Mapper (GLM), lo strumento dedicato alla rilevazione dei fulmini.

Per testare l’appropriato funzionamento dei rilevatori e avviarne la calibrazione, i dati ricevuti sono stati confrontati con quelli trasmessi dai satelliti operativi (a cominciare da GOES-16, che, anche strutturalmente, è un gemello di GOES-17). In contemporanea si sono effettuate manovre del satellite su tutti e tre gli assi, non solo per verificare l’efficienza del sistema di assetto, ma anche per acquisire una migliore comprensione delle interazioni tra gli strumenti e il veicolo e verificare come vari aspetti dell’ambiente spaziale, come la luce e la temperatura, influenzano i sensori.

È proprio nel corso di questa fase di test che è emerso il problema all’ABI, cioè allo strumento principale di GOES-17. Realizzato dalla Harris Corporation di Fort Wayne (Indiana), l’Advanced Baseline Imager è una camera dotata di sensori che operano in due bande del visibile (ossia a lunghezze d’onda pari a 0,47 e 0,64 µm), in quattro del vicino infrarosso (da 0,865 a 2,25 µm) e in dieci dell’infrarosso (da 3,90 a 13,3 µm), ciascuna delle quali è studiata per evidenziare un particolare fenomeno al suolo o nell’atmosfera, sia di giorno che di notte.

Collocazione dei principali strumenti nei satelliti della serie GOES-R. Credit: NASA

Per poter lavorare adeguatamente nelle lunghezze d’onda maggiori, i sensori di ABI richiedono di essere mantenuti ad una temperatura di 60° K (pari a -213,15° C), ma il sistema di raffreddamento non sembra essere efficiente.

Quello che stiamo vedendo è che possiamo raggiungere la temperatura operativa solo per metà del giorno – ha osservato Pam Sullivan, project manager del volo GOES-R presso il Goddard Space Flight Center della NASA, nel corso di una teleconferenza tenutasi il 23 maggio – Durante la parte più calda dell’orbita, il carico termico aumenta al punto che non siamo più in grado di raffreddare i rilevatori.

La zona più critica dell’orbita si riscontra quando sul meridiano terrestre rispetto al quale il satellite appare immobile è mezzanotte. Alla quota geostazionaria, infatti, il sole è visibile da GOES-17 anche nelle ore notturne e, anzi, proprio in quel momento, i suoi raggi possono entrare nelle sue camere rivolte a Nadir, verso la terra.

Il sistema di raffreddamento si basa sulla circolazione di un fluido (propilene) che trasporta il calore dal sensore ad un radiatore che lo disperde nello spazio. Secondo i tecnici che stanno cercando di risolvere il problema, è proprio il meccanismo di dispersione che non funziona a dovere, come invece sembra fare su GOES-16 e su altre sonde giapponesi (Himawari 8 e 9) che implementano lo stesso sistema di imaging costruito dalla Harris.

L’Advanced Baseline Imager prima della sua integrazione con il satellite. Credit: Harris Corp.

I responsabili del programma, rivolgendosi ai media, hanno voluto sottolineare che il glitch, anche se piuttosto serio, non significa un totale fallimento per GOES-17.

In primo luogo, infatti, non si è ancora persa la speranza di ovviare al guasto – per quanto sia piuttosto difficile intervenire da una distanza di quasi 36.000 km – o perlomeno di mitigarlo. Inoltre va considerato che gli altri strumenti del satellite risultano in perfetta efficienza e che anche ABI è pienamente in grado di fornire dati nelle tre bande di lunghezza d’onda minore (da 0,47 a 1,378 µm) utilizzate durante le ore diurne, mentre per le altre 13 si riscontra un calo di performance.

In sostanza, anche se non sarà possibile riportare il sistema di raffreddamento a condizioni nominali, ha dichiarato Stephen Volz, Assistant Administrator per il Satellite and Information Service di NOAA. l’imager di GOES-17 sarà ancora “parzialmente utilizzabile”:

Lo scenario peggiore non significa che non ci saranno canali nell’infrarosso. Stiamo ottenendo prestazioni degradate sui canali infrarossi e sul vicino infrarosso: non prestazioni nulle, ma degradate.

La continuità del servizio meteorologico nazionale e degli altri servizi basati sui satelliti GOES, quindi, non è in discussione, dal momento che oltre al nuovissimo GOES-16 collocato a 75° Ovest (GOES EST), il sistema comprende i più datati GOES-15 (che doveva essere sostituito a 137° Ovest come “GOES WEST” da GOES-17) e GOES-14 (in ruolo di “riserva” a 105° Ovest). In questione sono i progressi che l’impiego dei satelliti di ultima generazione, la cosiddetta serie GOES-R, avrebbero consentito già dalla fine di quest’anno, terminato il commissioning di GOES-17.

GOES-T in costruzione nel settembre del 2017 presso gli stabilimenti di Lockheed Martin a Littleton (Colorado). Credit: Lockheed Martin

La serie GOES-R, realizzata dalla Lockheed Martin, sarà completata con altri due satelliti (GOES-T e GOES-U). I lanci sarebbero ipotizzati per il 2020 e il 2024 ma, al momento, NASA (che cura questo aspetto per conto di NOAA) non ha ancora deciso quali vettori utilizzare né ha fissato delle date precise. Non si può scartare a priori l’ipotesi che GOES-T sia messo in orbita anticipatamente come sostituto di GOES-17, ma ogni speculazione, finché non saranno concluse le analisi sui problemi dell’ABI risulta prematura.

La prima cosa che dobbiamo capire – Ha fatto notare Volz – è l’anomalia e se influisce o meno sugli altri elementi, i veicoli e le missioni GOES-T e U, perché i loro ABI sono completi e sono nelle nostre mani.

Quindi non si può nemmeno escludere un ritardo, qualora si imponesse la necessità di perfezionare il sistema di raffreddamento sui satelliti da lanciare.

Fonte: NOAA