Venus Express - La Missione

VENUS EXPRESS ALLA SCOPERTA DI VENERE

Libera traduzione ed adattamento dell’articolo “Venus Express” di Philip Corneille pubblicato sul numero di Dicembre 2005 Vol.47 della rivista “Spaceflight” della BIS, e del press-kit ufficiale della missione, pubblicato sul portale web dell’ESA dedicato a Venus Express.
Tutte le immagini sono © dell’ESA.

L’attenzione dell’Agenzia Spaziale Europea è stata rivolta all’altro pianeta vicino di casa della Terra, Venere, e la sonda Venus Express dell’ESA studierà il nostro pianeta fratello in una maniera dettagliata mai tentata prima, a partire dal prossimo mese di Aprile, quando essa si inserirà nell’orbita venusiana.
Con la sonda Mars Express recentemente inviata in orbita attorno a Marte (2002), la sonda Envisat che dal 2002 sta studiando il nostro pianeta dall’orbita, e con la missione dedicata a Mercurio (Bepi Colombo) prevista per il 2012, l’ESA è attualmente l’unica agenzia spaziale che sta portando avanti delle missioni di esplorazione per ciascuno dei pianeti del sistema solare interno.

L’ESPLORAZIONE DI VENERE

Il pianeta Venere è un mondo interamente ricoperto di nubi vorticose, conosciuto nel corso della storia come la stella del mattino e della sera. Venere è il secondo pianeta a partire dal Sole ed è considerato un pianeta “fratello” della Terra, visto che ha più o meno le stesse dimensioni, massa e probabilmente composizione interna del nostro. Una delle diversità che balzano subito all’occhio, ad ogni modo, è che Venere non ha lune.
Finora, le osservazioni dei telescopi ottici terrestri hanno mostrato un oggetto brillante e senza altre caratteristiche estetiche di rilievo, ma le elaborazioni al computer dei segnali radar riflessi dal pianeta hanno evidenziato per esempio, che esso ruota attorno al proprio asse in direzione retrograda. Per via della durata della sua rotazione assiale (243 giorni) e della durata della sua rivoluzione orbitale (224 giorni), e per il fatto che esse avvengono in direzione opposta fra di loro, un giorno solare venusiano dura 116 giorni terrestri.
Le osservazioni dalla Terra tramite i radiotelescopi sono purtroppo limitate dal fatto che Venere mostra sempre lo stesso emisfero alla Terra, quando il suo percorso orbitale lo porta abbastanza vicino a noi da permettere l’osservazione radar.
Venere ha anche il primato di essere stato il primo pianeta ad essere esplorato da una sonda, quando il Mariner 2 della NASA ne ha effettuato il sorvolo nel Dicembre del 1962, rivelando l’assenza di un campo magnetico e determinandone la sua massa.
Sul finire degli anni ’60 i tentativi di atterraggio effettuati dai russi ottennero dei dati sulla pressione, sulla temperatura e sulla composizione atmosferica.
Nel Febbraio del 1974, il Mariner 10 è diventato il primo veicolo spaziale a fotografare il pianeta nell’ultravioletto, rivelando per la prima volta le complesse dinamiche delle sue nubi.
Otto veicoli russi e quattro americani sono atterrati su Venere fornendo dati sulla composizione chimica sia della sua atmosfera che della sua superficie. La prima sonda ad atterrare (avvenerare?!) sul pianeta rovente è stata la russa Venera 7 nel Dicembre del 1970, mentre Venera 9 e 10 hanno realizzato le prime fotografie della superficie rocciosa del pianeta nell’Ottobre del 1975.
Più tardi, nel Marzo del 1982, Venera 13 ha scattato le prime immagini a colori, mentre Venera 14 ha fornito i primi panorami a colori.
Gli atterraggi delle sonde della NASA sono consistiti in quattro sonde strumentate del Pioneer-Venus 2 (1978), che sono entrate nelle nubi venusiane per ottenere dei dati sulle temperature e le pressioni.
La sonda Magellano, del 1989, con il suo radar ha mappato il 99 percento della superficie del pianeta nel corso di un periodo di quattro anni, evidenziando dei panorami dominati da strutture vulcaniche zone sconnesse e crateri da impatto.
Ad ogni modo, la caratteristica più interessante di Venere è la sua atmosfera singolare, ed i futuri veicoli che la visiteranno continueranno a studiare “l’effetto serra” del nostro pianeta vicino di casa.

LA SONDA VENUS EXPRESS

Il costruttore aerospaziale europeo EADS Astrium ha guidato un team di 25 subappaltatori di 14 stati europei, nella costruzione della sonda Venus Express, una sorta di veicolo gemello del Mars Express orbiter.

Venus Express ha una massa di 1270 Kg (che includono 570 Kg di propellenti e 93 Kg di equipaggiamento scientifico).
Il progetto originale del Mars Express è stato leggermente modificato al fine di massimizzare la performance nei pressi dell’ambiente venusiano.
Questi cambiamenti hanno incluso dei pannelli solari più piccoli, dei radiatori per il controllo termico più grossi, doppie antenne a basso ed alto guadagno, ed un propulsore da 400 Newton, per l’inserimento dell’orbiter nell’orbita venusiana. Inoltre, Venus Express ha quattro paia di ugelli per il controllo attitudinale situati ai quattro angoli del fondo della struttura centrale dell’orbiter. Tre batterie agli ioni di litio assicurano la riserva di energia.
Venus Express è stabilizzata su tre assi, mediante due tracciatori stellari, due sensori solari, ed un set di tre giroscopi laser e di tre accelerometri che forniscono il controllo della navigazione e dell’attitudine di volo.

La sonda trasporta sette strumenti scientifici: Venus Radio Science Experiment (VeRa); Venus Magnetometer (MAG); Venus Monitoring Camera (VMC); Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms (ASPERA); Planetary Fourier Spectrometer (PFS); Mapping Spectrometer (VIRTIS) e Ultra-Violet and Infrared Atmospheric Spectrometer (SPICAV/SOIR). Questi ultimi due strumenti permetteranno a Venus Express di effettuare delle osservazioni coerenti del pianete delle nubi, nel range dello spettro elettromagnetico che va dall’ultravioletto all’infrarosso termico.
Il computer di bordo della sonda dell’ESA ha la responsabilità della gestione di tutte le funzioni del veicolo, e della gestione dei dati scientifici. Parte importante di questo computer è la Solid State Mass Memory, con una capacità di 12 gigabits. Tutti i dati scientifici raccolti dai vari strumenti verranno stivati in questa memoria in attesa di venire inviati alla Terra durante le appropriate fasi orbitali.

GLI OBIETTIVI SCIENTIFICI

Questa prima missione europea per Venere avrebbe dovuto essere lanciata il 26 Ottobre 2005, ma il 21 Ottobre, nel corso dei preparativi finali per il lancio, sono state trovate delle contaminazioni all’interno della carenatura del lanciatore. La Starsem e l’ESA hanno perciò deciso di svolgere delle verifiche supplementari ritardando così il lancio della sonda di alcuni giorni.
Il decollo è stato riprogrammato per il 9 Novembre, e questa volta non ci sono più stati intoppi, ed il vettore Soyuz-Fregat ha svolto perfettamente il suo compito collocando Venus Express in orbita bassa di parcheggio.
Dopo l’inserimento nella traiettoria di trasferimento grazie all’impulso fornito dall’upper stage Fregat, dovranno trascorrere 162 giorni prima dell’incontro con il pianeta delle nuvole. La sonda ha quindi subito dispiegato le sue antenne ed i suoi pannelli solari, e si è preparata ad affrontare l’orbita di trasferimento di Hohman, ovvero una traiettoria fra la Terra e Venere a minimo dispendio di energia.
Il controllo del veicolo è affidato all’European Space Operations Centre (ESOC) di Darmstadt, in Germania, oltre che al complesso del Traking Station Network (ESTRAK) di tre stazioni di terra situate presso Villafranca, in Spagna; Kourou, nella Guiana Francese; e Norcia, in Australia, per i collegamenti delle trasmissioni di servizio e scientifiche.

Dopo il suo arrivo, la sonda verrà catturata dalla gravità di Venere, ed impiegherà altri cinque giorni di manovra per collocarsi nella sua orbita operativa. Durante la fase di lavoro scientifico, la nuova stazione di terra di Cebreros, in Spagna, verrà utilizzata per supportare gli esperimenti del sistema Venus Radio Science Experiment (VeRa).
Venus Express condurrà il più completo studio dell’atmosfera venusiana mai realizzato prima; esso coprirà cinque aspetti principali: 1) Interazioni fra il Vento Solare e l’atmosfera di Venere; 2) La ionosfera; 3) Le complesse dinamiche globali dell’atmosfera e del sistema delle nubi; 4) I processi che governano lo stato chimico dell’atmosfera; 5) L’effetto serra.
Infatti, Venus Express effettuerà il primo esame globale su differenti livelli, dell’atmosfera del pianeta rovente.
Altri primati della sonda sono: la prima analisi della struttura superficiale della ionosfera e la prima misurazione effettuata dall’orbita, della distribuzione globale delle temperature superficiali.
Inoltre, la sonda eseguirà un esame della superficie del pianeta per individuare la presenza di attività sismiche e/o vulcaniche, e il perché determinate zone morfologiche sono molto riflettenti al radar.

Gli scienziati europei tengono a sottolineare il fatto che la forza di questa sonda dell’ESA risiede nelle sinergie. La filosofia delle ricerche di Venus Express è quella di osservare lo stesso obiettivo simultaneamente, con differenti strumenti (differenti lunghezze d’onda). I teams scientifici dei sette precisissimi strumenti e delle telecamere a lunghezze d’onda multiple, installati a bordo della sonda si aspettano di raccogliere molti più dati scientifici delle altre precedenti missioni combinate (ad eccezione della Magellano della NASA).
Rispetto alle precedenti missioni su Venere, la strumentazione scientifica installata a bordo di Venus Express è stata enormemente migliorata. I dati raccolti dalla sonda (dovrebbe riuscire ad ottenere più di 500 megabits di dati per ogni giorno di lavoro scientifico) aiuteranno a dare delle risposte sulle questioni rimaste ancora irrisolte riguardanti Venere, e serviranno a stabilire dei nuovi obiettivi per le future missioni sul pianeta delle nuvole.

UN TRIBUTO AL PIANETA CRIPTICO

Venere, la “Stella del Mattino”, il secondo pianeta più vicino al Sole, dopo Mercurio, ed il pianeta in assoluto più vicino alla Terra, ha affascinato l’uomo fin dai primordi. Chiamato con il nome della dea romana dell’amore e della bellezza, è il terzo oggetto più brillante del nostro cielo, dopo il Sole e la Luna.
Fin dall’inizio dell’era spaziale, Venere è stato un soggetto attraente per i planetologi, ed è stato uno dei primi naturali obiettivi da esplorare, per via della sua vicinanza alla Terra (due volte più vicino alla Terra di Marte al punto della sua orbita più vicino a noi).
Molto simile alla Terra, riguardo alla sua massa ed alle sue dimensioni, si riteneva potesse essere molto simile al nostro pianeta anche quando le prime sonde spaziali russe ed americane si avvicinarono ad esso, agli inizi degli anni ’60, iniziando ad inviare alla Terra i primi dati sull’atmosfera venusiana.
Gli scienziati realizzarono subito che Venere è un pianeta assolutamente differente, esotico ed inospitale, celato dietro una cortina impenetrabile di gas nocivi. Esso ha un’atmosfera composta principalmente da biossido di carbonio, con una pressione atmosferica superficiale devastante e temperature da forno.
Quindi, alla luce di questi dati, gli scienziati si chiesero: Perché un pianeta apparentemente così simile alla Terra è evoluto così differentemente nell’arco degli ultimi quattro miliardi di anni?
Fino alla metà degli anni’90, molti osservatori astronomici ed oltre 20 sonde spaziali hanno tentato di esplorare Venere. La serie di sonde russe Venera, i palloni Vega e i vari landers, le missioni americane Mariner, Pioneer, Venus, e Magellano, hanno tentato di penetrare questo mondo ostile per tentare di fornire ulteriore pezzi all’enorme puzzle che gli scienziati stanno tentando da anni di assemblare.
Diverse missioni sono andate perdute, diversi lander sono andati distrutti sotto gli effetti delle pressioni e delle temperature dell’atmosfera venusiana, riuscendo comunque a fornire le prime informazioni su questo pianeta. Il fitto strato di nubi che lo avvolge, per anni ha impedito agli scienziati di osservare la sua superficie.
Solamente quando sono diventati operativi sulle sonde interplanetarie e nei sistemi degli osservatori terrestri, i moderni sistemi di cattura delle immagini tramite il radar, si sono potute ottenere le prime occhiate della vera faccia di Venere.

PENETRARE NEI SEGRETI DI UN PIANETA IMPENETRABILE

Penetrare i misteri di Venere con una precisione mai raggiunta prima. Questo è l’obiettivo di Venus Express.
Infatti, rispetto alle precedenti missioni su Venere, la strumentazione scientifica della sonda europea è stata enormemente migliorata. Questo permetterà di studiare in grande dettaglio l’atmosfera di Venere, di comprendere le sue complesse dinamiche e la stretta relazione esistente fra esse e la sua superficie e l’ambiente spaziale attorno ad esso.
I dati raccolti da Venus Express risponderanno ad alcune delle questioni rimaste aperte su Venere, e permetteranno la focalizzazione di nuovi obiettivi per nuove missioni.
Il fatto da sottolineare, è che l’ESA perseguirà questi obiettivi utilizzando largamente le tecnologie e le strumentazioni dei pacchetti scientifici che sono stati sviluppati per le missioni Mars Express e Rosetta.
Gli “occhi” di Venus Express sono estremamente sensibili ad un vasto range di onde elettromagnetiche, dall’ultravioletto all’infrarosso. Essi saranno in grado di scavare nell’atmosfera venusiana per sfruttare le cosiddette “finestre spettroscopiche”, scoperte alla fine degli anni ’80, dalle osservazioni terrestri.
Le radiazioni che sfuggono dagli strati più profondi dell’atmosfera attraverso queste “finestre”, possono essere osservate sul lato notturno di Venere. La radiazione infrarossa proveniente dalla bassa atmosfera ed anche dalla superficie, sorprendentemente può sfuggire nello spazio, portando con sé delle preziose informazioni che Venus Express raccoglierà dall’orbita.

La forza di Venus Express sta nelle sinergie

La filosofia che sta alla base delle investigazioni di Venus Express è quella di osservare lo stesso target contemporaneamente con diversi strumenti. Questa modalità di indagine fornisce una visione globale, versatile e completa dei differenti fenomeni che avvengono su Venere.

· Monitoraggio delle temperature: - PFS, VIRTIS, VeRa e SPICAV
· Composizione chimica: - VIRTIS, SPICAV e PFS
· Clima, tempo e dinamiche atmosferiche globali: - VIRTIS e VMC, completati dalle temperature rilevate da PFS, VeRa e VIRTIS
· Dissipazione atmosferica nello spazio: - ASPERA, in combinazione con SPICAV per stabilire come questo processo si evolve nel tempo.
· Interazione del vento solare con l’atmosfera: - ASPERA, MAG, e VeRa
· Asperità superficiali, temperature ed altre proprietà: - VeRa, assieme a VIRTIS, PFS e SPICAV.
· Attività vulcanica: - VIRTIS, PFS e VMC, VIRTIS e PFS in particolare ricercheranno indizi di attività sismica.

Gli obiettivi di Venus Express

Grazie ad una serie di strumentazioni per la ricerca planetaria, di tecnologia allo “state of the art”, Venus Express potrà scavare nei segreti dell’atmosfera venusiana.
Essa studierà le sue complesse dinamiche e la sua chimica, e le interazioni fra l’atmosfera e la superficie che forniranno indizi sulle caratteristiche superficiali.
Studierà anche le interazioni fra l’atmosfera e l’ambiente interplanetario (vento solare) per meglio comprendere l’evoluzione del pianeta.
Nell’ambito dello studio globale dell’atmosfera venusiana, Venus Express farà riferimento ad alcuni quesiti rimasti aperti:
· Come funzionano le complesse dinamiche globali del pianeta? - Cosa causa la rotazione super-veloce dell’atmosfera e i forti venti? Cosa sostiene i doppi vortici atmosferici osservati ai poli?
· Come funziona il sistema delle nubi? Come si formano e si evolvono le nuvole e la foschia a differenti altitudini? Qual ’è l’origine delle misteriose marcature all’ultravioletto rilevabili sulle sommità delle nubi?
· Quali processi governano lo stato chimico dell’atmosfera?
· Che ruolo ha l”effetto serra” nell’evoluzione globale del clima venusiano?
· Cosa genera l’effetto della dissipazione dell’atmosfera nello spazio?
· Esistono su Venere dei cicli dell’acqua, del biossido di carbonio e dell’acido solforico?
· Cosa causò, 500 milioni di anni fa, la ricopertura vulcanica di Venere?
· Perché esistono alcune zone della superficie che sono molto riflettenti al radar?
· Esiste sul pianeta attività sismica e/o vulcanica?

VENUS EXPRESS NEL DETTAGLIO

Le dimensioni della base del veicolo sono: 1,5 x 1,8 x 1,4 m. La sua massa è di 1270 Kg, di cui 93 Kg di payload e 570 di propellenti.
La spinta del motore principale è di 400 N, mentre il controllo attitudinale è affidato a due serie di quattro propulsori da 10 N ciascuno.
L’energia è fornita da due pannelli solari a tripla giunzione in arseniuro di gallio, della superficie complessiva di 5,7 mq. Essi genereranno 800 W di potenza nelle vicinanza della Terra, e 1100 W nei pressi di Venere. Inoltre, l’energia viene accumulata in tre batterie a ioni di Litio.
I collegamenti con la Terra sono garantiti da due parabole ad alto guadagno: HGA 1 da 1.3 m, e HGA 2 da 0,3 m; e da due antenne a basso guadagno.
La struttura della sonda è virtualmente identica di quella del Mars Express. Il corpo della sonda, chiamato “bus”, è una scatola di alluminio honeycomb larga 1,5 m. Con i pannelli solari estesi, essa arriva a misurare circa 8 metri di larghezza.
Come nel Mars Express, gli strumenti scientifici sono stati collocati nel bus. Si sono resi necessari solamente dei piccoli cambiamenti, rispetto al Mars Express per accomodare gli strumenti aggiornati che compongono il payload, che è concentrato in tre lati del veicolo.
Ad ogni modo, l’ambiente spaziale che circonda Venere è molto differente da quello che circonda Marte, pertanto si sono rese necessarie alcune lievi modifiche al progetto per rendere Venus Express più adatta a lavorare nei pressi di Venere.

Il controllo termico
Volare verso un pianeta del Sistema Solare interno come Venere, a metà della distanza dal Sole riferendosi a Marte, significa che gli effetti dell’illuminazione solare e della radiazione ionizzante sul veicolo sono maggiori. Infatti, il surriscaldamento della sonda è quattro volte maggiore nei pressi di Venere che di Marte.
Per mantenere Venus Express all’interno delle sue temperature di esercizio, sono state aumentate sia la superficie di scambio che l’efficienza dei radiatori termici. Il rivestimento del veicolo, denominato “multi-layer insulation” o MLI, è composto da 23 strati, impilati diversamente rispetto a Mars Express.
Inoltre, su Venus Express, l’esterno dell’MLI è di colore oro rispetto al colore nero dell’esterno del rivestimento di Marz Express. Questo per migliorare la riflessione delle radiazioni. In linea di massima, Mars Express è stata progettata per mantenersi al caldo, mentre Venus Express è stata modificata per mantenersi al fresco.

Energia
Su Venere il Sole appare due volte più potente che sulla Terra, quindi la sonda ha a disposizione un elevato flusso di radiazione solare dal quale poter ricavare energia. Quindi i pannelli solari di Venus Express sono stati realizzati più piccoli (circa la metà) rispetto a quelli di Mars Express.
I due pannelli solari simmetrici, che complessivamente coprono un’area di quasi sei mq, sono basati su una tecnologia detta di “tripla giunzione” all’arseniuro di gallio (GaAs), differente dalla tecnologia basata sul silicio usata per il Mars Express.
Le celle solari, ognuna composta da quattro strati di arseniuro di gallio, come detto, sono più tolleranti alle alte temperature (fino a circa 120°C), e quindi sono più adatte agli ambienti caldi. Inoltre, esse sono in grado di sfruttare un range più ampio di radiazione solare. Le celle solari sono separate da delle strisce di alluminio che aiutano a riflettere il calore. Messe tutte assieme, queste strisce di alluminio coprono la metà della superficie globale dei pannelli solari.
Quando la sonda si trova nella parte orbitale in ombra (eclisse), o quando la sua richiesta di energia eccede la capacità dei pannelli solari, l’energia elettrica viene fornita da tre batterie a ioni di litio che vengono mantenute cariche dai pannelli solari.

Propulsione
La gravità di Venere, quasi uguale a quella della Terra, è circa otto volte maggiore di quella di Marte. Questo, aggiunto al fatto che l’attrazione gravitazionale del Sole su Venere è maggiore, implica che Venus Express abbisogna di più potenza per frenare ed collocarsi nell’orbita di Venere.
Questa capacità viene fornita da una porzione dei 570 Kg di propellenti stivati a bordo (circa il 20 % in più rispetto Mars Express). La massa dei propellenti è quasi la metà della massa totale del veicolo spaziale!!

Le principali manovre della sonda, come l’inserimento in orbita venusiana, vengono eseguite mediante l’accensione del motore principale, posizionato alla base del veicolo, mentre le manovre secondarie vengono attuate usando le quattro paia di propulsori situati agli angoli inferiori di Venus Express. Questi ultimi ugelli vengono inoltre usati per le piccole correzioni di traiettoria, per le modifiche dell’attitudine di volo, e per correggere il pericentro dell’altitudine dell’orbiter di Venus Express ogni 50 giorni circa. Infatti, per via dell’attrazione gravitazionale del Sole mentre la sonda è lontana dal pianeta, il pericentro si sposta naturalmente verso l’alto ad una velocità di 1.5 Km al giorno.

Comunicazioni
Per una sonda in orbita attorno a Venere, non è sempre possibile puntare l’unica sua antenna a parabola verso la Terra, riuscendo comunque a mantenere al “fresco “ la parte del veicolo contenente i payloads.
Per ovviare a questa l’imitazione nel puntamento dell’antenna, Venus Express è stata dotata di due antenne ad alto guadagno montate su differenti lati del veicolo. L’antenna ad alto guadagno principale, usata per la maggior parte delle comunicazioni con la Terra, è formata da una parabola di 1.3 metri di diametro.
La seconda e più piccola antenna ad alto guadagno (30 cm di diametro), viene usata per comunicare con la Terra quando la sonda spaziale è nella parte orbitale più vicina al nostro pianeta (meno di 0.78 Unità Astronomiche).
Sono state inoltre montate su Venus Express, due antenne a basso guadagno, per le comunicazioni con la Terra durante il lancio, nei primi giorni del volo di crociera, e, all’occasione, duranti gli eventuali periodi di volo in “safe modes”.

Navigazione e controllo attitudinale
Venus Express è un veicolo stabilizzato sui tre assi. Attraverso tre differenti sistemi di bordo, la sonda può acquisire i dati riguardanti la sua posizione nello spazio, la sua attitudine (orientamento di volo), e i suoi cambiamenti di velocità.

Questi sistemi di bordo consistono di due tracciatori stellari, due sensori del Sole, ed un set composto da tre giroscopi laser e da tre accelerometri. Essi forniscono i dati necessari a ri-orientare la sonda ed i suoi pannelli solari quando necessario.
Le manovre di ri-orientamento e di correzione di traiettoria vengono svolte per mezzo delle cosiddette “ruote di reazione” o tramite i propulsori di manovra.

Stoccaggio dei dati
Il computer di bordo di Venus Express è responsabile della supervisione e della gestione dei tutte le funzioni della sonda, della gestione di tutti i dati acquisiti dai vari strumenti e sensori e dell’invio dei comandi a tutto il veicolo.

Una parte importante del computer è la Solid State Mass Memory, che ha una capacità di 12 Gigabits. Tutti i dati scientifici raccolti dagli strumenti vengono qui raccolti fino a quando essi non possono essere inviati a Terra, nel corso delle appropriate fasi orbitali.

GLI STRUMENTI DELL’ORBITER DI VENUS EXPRESS

Gli strumenti di bordo sono:

· ASPERA (Analyser of Space Plasma and Energetic Atoms)
· MAG (Venus Express Magnetometer)
· PFS (Planetary Fourier Spectrometer)
· SPICAV/SOIR (Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer)
· VeRa (Venus Radio Science Experiment)
· VIRTIS (Ultraviolet/Visible/near-infrared Mapping)
· VMC (Venus Monitoring Camera)

Analyser of Space Plasma and Energetic Atoms (ASPERA)

Institute of Space Physics, Kiruna, Sweden

ASPERA svolgerà delle ricerche sulle interazioni fra il vento solare e l’atmosfera venusiana, misurando il flusso di particelle provenienti dall’atmosfera del pianeta, e le particelle che compongono il vento solare. Esso studierà inoltre in che modo gli ioni e le molecole riescono a sfuggire dal pianeta.

Heritage: Mars Express

Venus Express Magnetometer (MAG)

IWF, Graz, Austria

Venere non ha un campo magnetico interno rilevabile, e il campo che esiste attorno al pianeta è interamente dovuto all’interazione fra il vento solare e la sua atmosfera.
Il magnetometro MAG studierà questo processo ed aiuterà a capire gli effetti che questo fenomeno ha sull’atmosfera venusiana, per esempio il processo di “fuga” dell’atmosfera.

Heritage: Apparecchio appositamente progettato per Venus Express (ma riutilizzando i sensori progettati per il lander di Rosetta).

Planetary Fourier Spectrometer (PFS)

IFSI-INAF, Roma, Italia

Il PFS sarà in grado di misurare le temperature dell’atmosfera ad altitudini comprese fra i 55 ed i 100 Km e con un’elevata risoluzione. Esso misurerà anche la temperatura di Venere alla superficie, e perciò sarà in grado di rilevare un’eventuale attività vulcanica. In aggiunta alle misurazioni delle temperature, il PFS potrà anche svolgere dei rilievi sulla composizione dell’atmosfera.

Heritage: Mars Express

Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer (SPICAV/SOIR)

Service d’Aeronomie du CNRS, Verriesres, France; Institute for Space Aeronomy, Belgium; IKI, Russia

SPICAV sarà attivo nelle analisi dell’atmosfera di Venere. In particolare, esso ricercherà le piccole quantità di acqua che si pensa esistano nell’atmosfera venusiana. Questo strumento cercherà anche i composti dello zolfo e l’ossigeno molecolare. Esso determinerà la densità e la temperatura dell’atmosfera a quote di 80 – 180 Km.

Heritage: Lo SPICAV è stato ereditato dal Mars Express, mentre il SOIR è di nuova concezione

Venus Radio Science Experiment (VeRa)

Univ. der Bunderswehr, Munich, Germany

VeRa utilizzerà il potente collegamento radio fra la sonda e la Terra per indagare le condizioni prevalenti nella ionosfera di Venere. Gli scienziati utilizzeranno questo strumento anche per studiare la densità, la temperatura, e la pressione dell’atmosfera a quote comprese fra i 35 – 40 Km e i 100 Km, e per determinare le asperità e le proprietà elettriche della superficie venusiana. Esso permetterà l’esame delle caratteristiche del vento solare nelle parte più interna del Sistema Solare.

Heritage: Rosetta

Ultraviolet/Visible/Near-Infrared mapping spectrometer (VIRTIS)

CNR-IASF, Roma, Italia, e Observatoire de Paris, France

L’apparecchiatura VIRTIS studierà la composizione della bassa atmosfera, fra un’altitudine di 40 Km e la superficie del pianeta. Osserverà le nubi alle lunghezze d’onda dell’ultravioletto e dell’infrarosso, permettendo agli scienziati di studiare le dinamiche atmosferiche a differenti altitudini.

Heritage: Rosetta

Venus Monitoring Camera (VMC)

MPS, Katlenburg-Lindau, Germany

VMC è un obiettivo grandangolare multicanale che sarà in grado di ottenere immagini del pianeta nel vicino infrarosso, nell’ultravioletto e nel visibile. VMC otterrà immagini su scala globale delle dinamiche atmosferiche, con particolare attenzione ai movimenti delle nubi. Inoltre, coadiuverà le indagini svolte dagli altri strumenti.

Heritage: Strumento appositamente sviluppato per Venus Express, riutilizzando dei componenti della High Resolution Stereo Camera della Mars Express.

AL LAVORO CON VENUS EXPRESS

Tutte le comunicazioni da e per Venus Express saranno controllate tramite un singolo centro, il Venus Express Mission Control Centre (VMOC), situato presso l’ESOC, il centro di controllo dell’ESA di Darmstadt, in Germania.

Immediatamente dopo il lancio, le parabole delle antenne delle stazioni deep-space europee di Villafranca in Spagna (15 m), New Norcia in Australia (35 m), e Kourou nella Guiana Francese (15 m), verranno usate per le comunicazioni e la determinazione dell’orbita.

Quando la sonda si sarà immessa nell’orbita venusiana, le comunicazioni con essa verranno realizzate utilizzando l’antenna da 35 m installata nella nuova stazione di terra dell’ESA di Cebreros, vicino a Madrid, in Spagna. L’antenna da 35 m di New Norcia verrà impiegata in supporto all’esperimento Venus Radio (VeRa).

Una volta in orbita attorno a Venere, Venus Express attuerà uno scenario di missione di tipo “look-store-downlink”, già implementato per le missioni Mars Express e Rosetta. La sonda raccoglierà la maggior parte dei suoi dati scientifici nel corso dei suoi passaggi al pericentro orbitale, della durata di circa un’ora e mezza, quando essa sarà più vicina alla superficie del pianeta.

La parte dell’orbita più distante dal pianeta, verrà impiegata in osservazioni remote globali, osservazioni più specifiche, e in periodi di trasmissione dei dati.

Tutti i dati raccolti durante le osservazioni verranno trasmessi alla Terra per periodi di circa otto ore al giorno (un’orbita attorno a Venere durerà 24 ore). Otto ore di trasmissione corrisponderanno al downlink di quantità di dati variabili fra i 100 e gli 800 megabytes, in dipendenza dalla distanza fra la Terra e Venere.

Nel dettaglio, le diverse fasi analitiche della sonda, sono state così suddivise in relazione al passaggio al pericentro, che viene considerato come l’ora 00:00:

· Dalle ore 23:00 alle ore 01:00 – Osservazioni ad elevata risoluzione spaziale, dell’atmosfera e della superficie dell’emisfero nord (vicino al pericentro).
· Dalle ore 01:00 alle ore 09:00 – Comunicazioni con la Terra e trasmissioni dei dati scientifici.
· Dalle ore 11:00 alle ore 13:00 – Mappatura globale e studio dei fenomeni su larga scala nell’emisfero sud (vicino all’apocentro).
· Dalle ore 15:00 alle ore 23:00 – Studio delle dinamiche atmosferiche e dei sistemi nuvolosi.
· Altri vari passaggi orbitali – Studi ad elevata risoluzione verticale dell’atmosfera, tramite occultazioni stellari, solari e della Terra.

Per tutta la durata della missione, l’ESOC fornirà ai Principal Investigators di Venus Express i sets completi di tutti i dati grezzi acquisiti dagli strumenti della sonda europea, oltre che i dati relativi alla sonda stessa, per le conseguenti analisi.

Il Venus Express Science Operations Centre (VSOC) dell’ESA, situato presso l’ESTEC, il centro di ricerca e tecnologia dell’ESA di Noordwijk, in Olanda, si occuperà della raccolta e del coordinamento di tutte le richieste di osservazione dei Principal Investigators.
Esso inoltre genererà e controllerà in maniera incrociata i files di comando degli strumenti, che verranno poi passati all’ESOC per l’invio alla sonda. Il VSOC gestirà anche il Planetary Science Archive, dove tutti i dati verranno stivati e resi disponibili alla comunità scientifica dopo un periodo di sei mesi.
I dati verranno archiviati in un formato standard che è attualmente applicato a tutte le nuove missioni planetarie dell’ESA (lo stesso usato per Mars Express e Rosetta).

IL LANCIO

Un lanciatore Soyuz-Fregat ha posto Venus Express in rotta verso Venere, decollando dal Cosmodromo di Baikonur il 9 Novembre alle ore 09:33 locali (04:33 ora europea).

Il primo Soyuz è stato lanciato nel 1963, e da allora ha eseguito oltre 1600 lanci raggiungendo il 98% dei successi. Questo dato fa del Soyuz uno dei lanciatori più affidabili al mondo.
Il vettore Soyuz-Fregat è costruito dalla Starsem, una compagnia russo-europea che vende il razzo al di fuori della Russia dove viene costruito.
L’accensione dello stadio superiore Fregat è avvenuta circa 9 minuti dopo che il razzo si è staccato da terra, ed ha collocato la sonda in un’orbita bassa di parcheggio. Dopo 1 ora e 22 minuti il Fregat ha riacceso i propri motori spingendo Venus Express nella sua traiettoria interplanetaria.
A questo punto la sonda ha dispiegato i propri pannelli solari orientandoli in favore del Sole, ed ha iniziato le comunicazioni con l’ESOC, il centro operativo dell’ESA.

Ottimo lavoro, abbondante, di qualità e… in Italiano!!! :smiley:

Grassie… :flushed:

Straquoto l’Admin!!! Una nuova missione dell’ESA partita in sordina, come al solito, a causa della poca predisposizione europea allo “show mediatico” nel quale sono maestri i responsabili della NASA che riescono ad attirare attenzione anche se parlano di un bullone in orbita!!
Bravissimo Luca per l’esauriente spiegazione della sonda e del suo lavoro che l’attende quando arriverà su Venere.
Attendiamo con ansia l’inserimento in orbita di Venere previsto per aprile.
GO Venus Express!!!

Ebbravo il fratellino! Adesso voglio vedere però quando Adele metterà le sue delicate manine sulla tastiera del tuo portatile che cosa combinerà :grinning: :grinning:

Purtroppo ce le sta già mettendo… :cry: