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Nuova vita per i satelliti NASA THEMIS: nasce la missione ARTEMIS

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Offline AJ

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Due dei cinque satelliti della missione THEMIS dell'agenzia spaziale americana, parte del longevo programma Explorer, dopo aver completato gli obiettivi primari per cui erano stati lanciati nel febbraio del 2007, andranno presto a costituire una nuova missione: ARTEMIS (Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun) che avrà come scopo l'osservazione degli effetti del vento solare sulla Luna.

Lo scopo dell'estensione della missione THEMIS ricalca in parte quello della sua progenitrice: i cinque satelliti della prima costellazione infatti, hanno studiato per tre anni le interazioni su macroscala delle subtempeste (substorms), ossia dei grandi rilasci di energia dalla magnetosfera terrestre che intensificano le aurore boreali. Lanciati con un unico Delta II dalla Cape Canaveral Air Force Station, sono stati posizionati su orbite molto eccentriche con un apogeo pari ad un terzo della distanza Terra-Luna, ed hanno continuato a lavorare fino al 2008, quando la NASA ha proposto l'estensione della missione e la creazione di una nuova, ARTEMIS, con lo spostamento di due satelliti, THEMIS B e THEMIS C, verso la Luna.

Uno dei due satelliti, dopo due gravity assists lunari ed uno terrestre, ha completato l'inserimento in un'orbita semiperiodica di tipo Lissajous nel punto lagrangiano L1 del sistema Terra-Luna il 25 agosto scorso, mentre il secondo satellite ha completato un gravity assist lunare e si è appena inserito in un'altra orbita Lissajous, nei pressi di L2, il 22 ottobre. I trasferimenti sono stati accuratamente pianificati al fine di minimizzare il propellente residuo e massimizzare le variazioni geocentriche di velocità attraverso i vari gravity assist o "effetto fionda".

La missione non ha solo il pregio di essere un'estensione scientifica di THEMIS, ma anche costituire la prima coppia di satelliti ad orbitare in prossimità di due dei tre punti lagrangiani collineari del sistema Terra-Luna. In particolare, lo scopo primario sarà determinare gli effetti delle particelle cariche del vento solare sul suolo lunare e la sua carica, considerando che non esiste un campo magnetico lunare apprezzabile che, come quello terrestre, protegge dagli effetti del solar wind stesso.

Dopo i primi sei mesi di missione, i satelliti, controllati dal centro spaziale Goddard e dal Jet Propulsion Laboratory, si sposteranno più vicino alla superficie del nostro satellite naturale, fino ad arrivare a meno di 100 km dal suolo selenico, quando a migliaia di km di distanza i rimanenti tre satelliti di THEMIS staranno ancora osservando le subtempeste della magnetosfera terrestre visibili nell'emisfero nord: le magnifiche aurore boreali.

Fonte: NASA
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Offline AJ

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Re:Nuova vita per i satelliti NASA THEMIS: nasce la missione ARTEMIS
« Risposta #1 il: Gio 28/10/2010, 17:32 »
Nell'immagine seguente possiamo apprezzare visivamente il percorso dei due satelliti THEMIS B e C (da ora ARTEMIS P-1 e P-2) verso le loro orbite di osservazione della Luna. La prima immagine è una vista del piano orbitale lunare in 2D (guardiamo la luna dall'alto in basso): per avere una idea L1 ed L2 distano dalla Luna circa 61000 km. Le mini orbite Lissajous hanno un "periodo" di circa 14-15 giorni.

ARTEMIS P-1 ha effettuato 4-5 orbite attorno ad L2, mentre ARTEMIS P-2 è appena entrata nell'orbita Lissajous nei pressi di L1 (a sinistra). A questo punto ARTEMIS P-1 si sposterà e raggiungerà L1, dove i due satelliti percorreranno traiettorie simili: tutto questo casino :) è servito per fare orbitare i due satelliti prima su lati opposti e poi sullo stesso lato della Luna, studiando quindi le due tipologie di ambiente lunare rispetto al vento solare.

Infine entrambi i satelliti a marzo 2011 saranno portati in un'orbita ellittica attorno al nostro satellite, dove continueranno a produrre dati per alcuni anni.

Il fatto che possano effettuare tutta questa serie di manovre è dato sia dai numerosi gravity assit lunari per raggiungerle (attraverso i quali si ha un guadagno di diversi m/s) sia attraverso la propulsione primaria, anche considerando che il mantenimento su queste orbite non è particolarmente gravoso.
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Offline faustod

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Re:Nuova vita per i satelliti NASA THEMIS: nasce la missione ARTEMIS
« Risposta #2 il: Gio 28/10/2010, 20:54 »
Caspita , che traiettorie! ;)

Offline Astra

  • The cosmic mind
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    • @physte3
Re:Nuova vita per i satelliti NASA THEMIS: nasce la missione ARTEMIS
« Risposta #3 il: Gio 28/10/2010, 21:12 »
Molto interessante questa missione ARTEMIS, sono curiosa di vederne i risultati. Nella mia mente l'immagine del vento solare è appunto l'effetto di deformazione del campo magnetico terrestre, e delle conseguenti aurore boreali, ma, come hai scritto, il campo magnetico lunare è molto più debole, e la luna è molto più esposta al vento solare.

I due satelliti usati per THEMIS quindi verranno pilotati direttamente dal centro spaziale nel cambio di traiettoria? Mi potresti dire qualcosa di più sul funzionamento dei "gravity assist"? Grazie :)

PS: ma... perché le figure di Lissajous (il prodotto di due onde perpendicolari con un rapporto di frequenze costante) son ben diverse da queste traiettorie? Son due concetti diversi?
The important thing is not to stop questioning; curiosity has its own reason for existing. One cannot help but be in awe when contemplating the mysteries of eternity, of life, of the marvelous structure of reality. — Albert Einstein

Offline AJ

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Re:Nuova vita per i satelliti NASA THEMIS: nasce la missione ARTEMIS
« Risposta #4 il: Gio 28/10/2010, 21:27 »
I due satelliti usati per THEMIS quindi verranno pilotati direttamente dal centro spaziale nel cambio di traiettoria? Mi potresti dire qualcosa di più sul funzionamento dei "gravity assist"? Grazie :)
Beh ogni manovra viene sempre comandata da Terra. I centri di controllo poi seguono il tracking in real time, cosa indispensabile specie per queste traiettorie "caotiche".
Il gravity assist è una forma di fly-by che tuttavia consente al satellite di cambiare il proprio stato di moto rispetto al corpo attrattore primario. Ciò viene ottenuto passando "sufficientemente vicino" ad un secondo corpo dotato di massa, come un pianeta durante una traiettoria interplanetaria il cui attrattore primario è il Sole. In minimi termini, passandoci davanti vengo frenato e passandoci dietro vengo accelerato, ma la situazione è ovviamente più complessa e posso ottenere variazioni enormi, anche di inclinazione (ad esempio, se voglio mettermi a 90° dal piano eclittico, l'unica cosa da fare è un gravity assist rispetto ad un pianeta gigante come Giove... vedi Ulysses).



PS: ma... perché le figure di Lissajous (il prodotto di due onde perpendicolari con un rapporto di frequenze costante) son ben diverse da queste traiettorie? Son due concetti diversi?
Beh le orbite Lissajous non hanno una traiettoria esattamente uguale  alle figure di Lissajous, anche perchè non sono descrivibili neppure in prima approssimazione da una espressione parametrica o in forma chiusa, ma sono molto simili. Non saprei dirti perchè storicamente sono state chiamate in questo modo.
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Offline Astra

  • The cosmic mind
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    • @physte3
Re:Nuova vita per i satelliti NASA THEMIS: nasce la missione ARTEMIS
« Risposta #5 il: Gio 28/10/2010, 22:00 »
Grazie AJ, chiarissimo.

E' impressionante che questi "oggettini" siano comandati da terra, e che ormai venga dato per scontato che ciò si possa fare.
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