Il James Webb Space Telescope (JWST) è arrivato sano e salvo al porto di Pariacabo nella Guiana Francese. Poche missioni di scienze spaziali sono state tanto attese quanto questa. Il successore di Hubble è stato progettato per trovare una risposta a quesiti ancora irrisolti sull’Universo e per osservare lo spazio profondo.
Ogni lancio richiede una pianificazione e una preparazione meticolosa. Per il JWST questo processo è iniziato circa 15 anni fa. Il suo arrivo al porto di Pariacabo rimarrà una pietra miliare nella campagna di lancio del vettore Ariane 5.
Il JWST è partito dalla California a bordo della nave MN Colibri il 26 settembre per giungere il 12 ottobre al Port de Pariacabo situato sul fiume Kourou nella Guiana Francese, sulla costa nordorientale del Sud America, dopo aver attraversato il Canale di Panama. Il fiume Kourou, poco profondo, è stato dragato appositamente per garantire alla nave un transito senza ostacoli, con un’ultima parte del tragitto effettuata navigando con l’alta marea per poter raggiungere il porto in sicurezza.
Sebbene il telescopio pesi solo sei tonnellate, ripiegato su se stesso è comunque alto più di 10,5 m e largo quasi 4,5 m, ed è stato spedito nella sua posizione ripiegata in un container lungo 30 m che, con l’attrezzatura ausiliaria, pesa più di 70 tonnellate. Questa è una missione così eccezionale che un pesante veicolo articolato è stato portato a bordo della MN Colibri per trasportare con cura il telescopio via terra allo spazioporto, le cui strutture sono pronte da tempo ad accogliere il carico. Come ulteriore protezione dalla contaminazione, le camere bianche dello spazioporto sono dotate di pareti aggiuntive di filtri dell’aria, mentre una tenda dedicata avvolgerà il James Webb dopo che sarà stato posizionato sul razzo.
Una “valigia” su misura
Essendo uno strumento unico nel suo genere, il JWST ha avuto bisogno di una colossale “valigia” appositamente progettata e nota con il nome STTARS, acronimo di Space Telescope Transporter for Air, Road and Sea. Per dare un’idea delle caratteristiche di STTARS, osserviamo che pesa circa 76.000 kg, con un’altezza di 5,5 m, una larghezza di 4,6 m e una lunghezza di 33,5 m. Questo contenitore personalizzato è stato attrezzato per affrontare qualsiasi condizione estrema o imprevista che il telescopio avrebbe potuto incontrare durante il viaggio. Nel progettare, costruire e collaudare STTARS, gli ingegneri hanno prestato particolare attenzione a come proteggere dalle forti piogge e da altri fattori ambientali quanto sarebbe stato stivato all’interno del container.
Tracciare il percorso
La pianificazione del percorso del viaggio e della relativa logistica è stato un compito molto impegnativo se si pensa che il telescopio avrebbe dovuto attraversare due oceani. Per Charlie Diaz, responsabile delle operazioni del sito di lancio del JWST presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, l’arrivo di Webb a Kourou è stato il culmine di anni di preparazione.
Il viaggio della nave che ha trasportato il telescopio è stato preceduto da un breve percorso su terra in California, seguito da uno nella Guiana Francese. La prima tappa ha portato il telescopio dalle strutture di Northrop Grumman a Redondo Beach, in California, al vicino porto di partenza della Naval Weapons Station Seal Beach.
La seconda tappa su terra ha portato il James Webb dal Port de Pariacabo al suo sito di lancio dello spazioporto europeo a Kourou. Per scegliere il percorso migliore, il team di Diaz ha condotto sondaggi utilizzando immagini satellitari per scovare e comprendere le variabili in gioco. Sono stati evidenziati tutti i possibili dettagli, fino a definire quali buche stradali avrebbero dovuto essere riempite o quali semafori avrebbero dovuto essere modificati a causa dell’altezza di STTARS. In caso di emergenza, il team aveva anche selezionato “rifugi sicuri” ovvero aree di sosta lungo il percorso in cui poter eseguire in sicurezza qualsiasi manutenzione straordinaria. A causa delle sue dimensioni e del suo peso, STTARS ha viaggiato a una velocità compresa tra gli 8 e i 16 km/h.
Gestire una nave pulita
Come per tutti i veicoli spaziali, anche il James Webb ha dovuto essere preservato dalle polveri e dagli agenti contaminanti. STTARS è essenzialmente una camera bianca mobile. Quando il JWST era in movimento, STTARS era in grado di mantenere un basso livello di contaminanti all’interno del contenitore: non più di 100 particelle sospese nell’aria di dimensioni maggiori o uguali a 0,5 µm. Per riferimento, mezzo micrometro è pari a un centesimo della larghezza di un capello umano. Il team di controllo della contaminazione ha impiegato diversi metodi per pulire sia l’esterno sia l’interno del contenitore e prepararlo a ricevere e trasportare il telescopio. I membri hanno ispezionato attentamente ogni vite, dado e bullone alla ricerca di contaminanti residui utilizzando la luce ultravioletta. Successivamente, il telescopio è stato posizionato all’interno di STTARS mentre entrambi erano all’interno della camera bianca della Northrop Grumman. Ciò ha permesso di conservare i parametri di pulizia richiesti fino a quando STTARS non sarebbe stato aperto all’interno della camera bianca ricevente presso il sito di lancio.
STTARS ha navigato verso la Guiana Francese all’interno della stiva di MN Colibri, protetto dalle intemperie e dal mare. Un sofisticato sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) realizzato per STTARS ha monitorato e controllato l’umidità e la temperatura all’interno del container. Diversi container carichi di bombole pressurizzate hanno accompagnato STTARS e hanno fornito un supporto continuo di aria incontaminata e secca all’interno del trasportatore.
Avendo percorso terra, aria e mare il telescopio può già essere considerato un viaggiatore esperto. Presto entrerà nell’ultima frontiera che non ha ancora esplorato: lo spazio. Attualmente il lancio è in programma per il 18 dicembre. STTARS aveva già trasportato componenti del telescopio e altre strutture della NASA per via aerea, ma per trasferire il JWST il team degli specialisti ha scelto il trasporto via mare a causa della logistica dell’aeroporto di Cayenne nella Guiana Francese. Il percorso di 65 km tra l’aeroporto e il sito di lancio presenta sette ponti che STTARS non sarebbe stato in grado di attraversare perché troppo pesante, mentre il tragitto dal Port de Pariacabo al sito di lancio di Webb sarebbe stato più breve e privo di ostacoli. In confronto, un viaggio dall’aeroporto di Cayenne al sito di lancio, tenendo conto delle basse velocità di STTARS e di altri vincoli, avrebbe richiesto circa due giorni. Rispetto alle turbolenze di un viaggio aereo e alle sollecitazioni a cui il container sarebbe stato sottoposto durante l’atterraggio, lo spostamento via mare è stato un viaggio tranquillo.
La motonave Colibri è stata progettata specificamente per trasportare enormi parti di razzi e carichi utili allo spazioporto europeo, noto anche come Guiana Space Center. In media, la nave ha navigato a una velocità di circa 15 nodi (27 km/h). Lavorando con la compagnia di navigazione e l’equipaggio, il team di specialisti ha assicurato alla nave una rotta che le ha fatto evitare acque agitate.
Cronologia di lancio di Webb
Questa campagna di lancio coinvolge più di 100 specialisti. Le squadre lavoreranno separatamente per preparare il telescopio e il veicolo di lancio fino a quando non diventeranno un unico elemento pronto al decollo. Giunto allo spazioporto, il telescopio verrà disimballato all’interno di una struttura dedicata alla preparazione del veicolo spaziale dove verrà esaminato per garantire che non abbia subito danni durante il viaggio.
Parallelamente ai preparativi legati al telescopio, procedono anche quelli del vettore. Le parti del razzo Ariane 5 giunte dall’Europa sono state radunate nell’edificio di integrazione del veicolo di lancio. Il potente e affidabile vettore europeo ha un eccellente stato di servizio avendo superato i 100 lanci in tre decenni. L’ampia carenatura di Ariane 5, pari a 5,4 m di diametro e 17 m di altezza, offre lo spazio sufficiente per i componenti ripiegati del telescopio spaziale. Ariane 5 è un vettore adatto per inviare satelliti scientifici fino al secondo punto di Lagrange (L₂) del sistema Terra-Sole. Ariane 5 rilascerà il telescopio su una rotta che lo guiderà in direzione di L₂, con un viaggio di quattro settimane per arrivare a destinazione.
Webb e Ariane 5: una vestibilità perfetta
Alcune funzioni personalizzate rendono Ariane 5 perfetto per il JWST. Ad esempio le porte di ventilazione, poste alla base della carenatura, saranno tenute completamente aperte durante il volo. La carenatura – l’ogiva del razzo – proteggerà il telescopio dalle vibrazioni e dai rumori sia in fase di decollo sia durante l’attraversamento degli strati più bassi dell’atmosfera terrestre. Le sue porte di sfiato consentiranno una depressurizzazione estremamente fluida della carenatura durante il volo. Un volta superati gli strati più densi dell’atmosfera, e per evitare il surriscaldamento di qualsiasi elemento del telescopio, Ariane 5 eseguirà una manovra di rotazione appositamente sviluppata per garantire che tutte le parti del satellite siano equamente esposte al sole.
Vega, Ariane 5 e Ariane 6
Arianespace gestisce una famiglia di razzi allo spazioporto europeo: Ariane 5, Vega e Sojuz. Questo sito di lancio è circondato dalla giungla e si estende per quasi 700 km², rivelandosi un luogo ideale per il lancio di razzi per svariati motivi. Innanzitutto, il sito è a soli 5° a nord dell’equatore, i razzi lanciati da qui possono beneficiare dell'”effetto fionda” dovuto alla velocità di rotazione della Terra. Inoltre, un oceano aperto verso est e verso nord offre una vasta gamma di possibili traiettorie di lancio lontano da aree popolate. Infine, questa regione ha un rischio molto basso di cicloni o terremoti, fattore importante quando si svolgono operazioni così delicate.
Il James Webb Space Telescope, un veicolo spaziale oggetto di uno tra i più lunghi e complessi sviluppi mai effettuati, ha così completato la sua ultima tappa qui sulla Terra: un viaggio di circa 9.300 chilometri via mare. Il JWST è un eccellente esempio di lavoro di squadra e cooperazione internazionale. Ad esempio l’ESA è stata responsabile dello sviluppo e della qualificazione degli adattamenti di Ariane 5 per la missione e dell’approvvigionamento del servizio di lancio. Il James Webb Space Telescope è una partnership internazionale tra la NASA, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e l’Agenzia Spaziale Canadese (CSA).
