ARTE sulla Stazione Spaziale
Alle 04:05 ora italiana di mercoledì 23 marzo, l’esperimento Thermal Exchange ha intrapreso il volo verso la Stazione Spaziale Internazionale a bordo dal cargo Cygnus CRS OA-6 della compagnia Orbital/ATK. Questo payload, un dimostratore tecnologico di heat pipe, è stato progettato e realizzato da Argotec, e coordinato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), nell’ambito del bando “Volo Umano Spaziale per Ricerche e Dimostrazioni Tecnologiche sulla ISS” promosso dall’Agenzia Spaziale Italiana. Il Politecnico di Torino è intervenuto nella fase iniziale di progettazione dell’elettronica con la messa a punto di un prototipo volto a validarne l’architettura.
L’esperimento, individuato dall’acronimo ARTE (Advanced Research for passive Thermal Exchange), è in programma per il 5 aprile, dopo l’avvenuta installazione all’interno della Microgravity Science Glovebox (MSG) presente nel modulo americano Destiny. Gli ingegneri di Argotec hanno l’incarico di supportare le operazioni in tempo reale presso il Mission Control Centre dell’azienda, a Torino, in collegamento con i centri di controllo della NASA.
Pensando alle missioni future, in cui l’esplorazione umana si spingerà sempre più lontano, cresce in parallelo l’attenzione verso sistemi semplici, affidabili e che richiedano poca manutenzione. In questo contesto, le heat pipe si configurano come una valida soluzione per il trasferimento del calore poiché sono sistemi passivi, il cui utilizzo non richiede un intervento umano o un controllo esterno. Infatti le heat pipe sono dispositivi che sfruttano il passaggio di fase del fluido, che contengono al loro interno, per trasferire il calore da una zona calda ad una zona fredda, senza l’uso di pompe o dispositivi che richiedano energia elettrica.
Nello Spazio le superfici dei moduli sono soggette a temperature molto differenti, in quanto esposte in parte direttamente al Sole e in parte verso lo Spazio profondo. In condizioni di microgravità, inoltre, l’aria presente all’interno del modulo abitato non si muove naturalmente, ma deve essere forzatamente tenuta in movimento per mezzo di ventole al fine di raffreddare tutti i dispositivi che producono calore a bordo. Il controllo termico è, quindi, uno dei sistemi fondamentali per la riuscita di una missione per mantenere le temperature di tutti i sistemi di bordo all’interno del loro intervallo operativo.
Al momento non ci sono heat pipe collocate all’interno degli ambienti abitati dagli astronauti, poiché i fluidi utilizzati sono tossici e un loro eventuale rilascio comporterebbe un rischio catastrofico. Il progetto ARTE (Advanced Research for passive Thermal Exchange) rappresenta, quindi, una svolta, poiché la ricerca è stata incentrata su fluidi che garantiscano le prestazioni richieste e al contempo siano caratterizzati da una bassa tossicità.
L’attività scientifica svolta in microgravità e i risultati ottenuti rappresenteranno un valido contributo per le possibili applicazioni terrestri di questi dispositivi innovativi.
”Quest’esperimento rappresenta l’ennesima ricaduta positiva del Memorandum of Understanding stipulato fra NASA ed ASI nel 1997 e relativo alla fornitura dei tre moduli logistici MPLM” commenta Marino Crisconio, dell’unità Microgravità e Volo Umano dell’ASI. “Grazie ai diritti di utilizzazione delle risorse sperimentali a bordo della ISS ottenuti in cambio di quella fornitura (upmass, volume, crew time, down mass), è possibile per l’ASI mettere tali risorse a disposizione della comunità scientifica ed industriale nazionale mediante bandi.”
“Il futuro dell’esplorazione e il successo delle missioni spaziali sarà sempre più legato a sistemi in grado di ridurre il controllo e l’intervento umano per la loro manutenzione – dichiara David Avino, Managing Director di Argotec. – Con il progetto ARTE, tra qualche giorno andremo a sperimentare alcune heat pipe sulla Stazione Spaziale Internazionale, che rispecchiano perfettamente queste caratteristiche e che costituiscono il primo passo per la certificazione di una categoria di sistemi termici che in Italia non sono ancora in produzione. Argotec da diversi anni sta studiando e mettendo a punto alcuni dispositivi che potrebbero essere utilizzati non solo in ambito spaziale, ma anche in applicazioni terrestri”.
La navicella Cygnus per il rifornimento della Stazione Spaziale Internazionale è stata lanciata con successo dalla base di Cape Canaveral, in Florida, tramite il razzo vettore Atlas V. Cygnus è costituita da due componenti base: il modulo di servizio e il modulo cargo pressurizzato (Pressurized Cargo Module -PCM ) realizzato da Thales Alenia Space, che ospita un carico di 3600 kg (7900 libre) comprendente rifornimenti per l’equipaggio, parti di ricambio e attrezzature scientifiche. Come nella missione precedente di Dicembre 2015, il PCM presenta una soluzione più leggera ed efficiente per l’alloggiamento del carico al suo interno, aumentando la capacità di trasporto del carico verso la ISS, sia in termini di massa che di volume. L’architettura dell’alloggiamento, inoltre, è in grado di contenere borse di forma irregolare e con diversi livelli di rigidità. Raggiunta la Stazione Spaziale Internazionale, la navicella Cygnus viene catturata dal braccio robotico e agganciata alla porta Nadir del Nodo 1. Completata la sua permanenza sulla ISS la navicella Cygnus viene sganciata dal Nodo 1 per iniziare la fase di rientro, disintegrandosi durante l’ingresso in atmosfera e bruciando una massa di detriti equivalente approssimativamente al carico trasportato alla Stazione. Questa missione è caratterizzata anche dalla presenza all’interno del PCM di SAFFIRE (Space Fire Experiment), l’esperimento sviluppato dalla NASA per lo studio della combustione e della propagazione del fuoco in assenza di gravità. Dopo il distacco di Cygnus dalla Stazione un campione di materiale di circa 90 x 40 cm sarà acceso con del combustibile e la propagazione del fuoco verrà monitorata tramite video ed altri sensori. I dati raccolti saranno inviati a terra e a questo punto il Cygnus completerà la missione con il rientro in atmosfera. Il modulo PCM di Cygnus conferma la capacità di soddisfare anche le necessità “ last minute” della missione, mantenendo la sua struttura di base e adattando la soluzione di alloggiamento del carico.
L’attesa per la partenza della sonda Exomars ha fatto dimenticare ai più una ricorrenza e coincidenza storica, legata a un’altra importante missione spaziale europea: Giotto. Nella notte tra il 13 e il 14 marzo 1986.la sonda dell’ESA, lanciata il 2 luglio 1985 da Kourou nella Guiana Francese e che prende il nome dal pittore italiano che osservò la cometa di Halley nel 1301 e la raffigurò in una sua opera, effettuò il flyby passando a 596 chilometri di distanza dal nucleo cometario a una velocità di 68 km/s. Poco prima del massimo avvicinamento, un violento urto causato dall’impatto con micrometeoriti produsse uno spostamento dell’assetto della sonda che rese momentaneamente difficoltoso il collegamento con la Terra, poi fortunatamente riportato entro i limiti ammessi dai sistemi di smorzamento delle oscillazioni. Un secondo, successivo impatto distrusse la Halley Multicolor Camera il sistema di realizzazione delle immagini autore degli spettacolari scatti al nucleo e alla chioma di Halley. Tuttavia, Giotto ha inviato più di 2000 immagini della cometa di Halley e ha rilevato per la prima volta la presenza di materiale organico in una cometa. Le osservazioni hanno confermato l’esistenza di un nucleo solido di forma allungata e irregolare (lunghezza 15 km, larghezza 7÷10 km), più scuro del previsto a causa della bassa riflessione della luce solare incidente. 
La composizione della cometa è rimasta sostanzialmente inalterata dall’epoca della sua formazione, avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa, muovendosi (con un periodo orbitale di 76 anni) in regioni fredde del Sistema solare. Le analisi della sonda mostrarono che Halley era composta per l’80% da acqua, per 10% da monossido di carbonio, e per il 2,5% di metano e ammoniaca, tracce di altri idrocarburi, ferro e sodio. Non una palla di neve sporca, come si è creduto lungamente. Dopo l’incontro con la cometa di Halley, la traiettoria di Giotto è stata modificata per dirigerla verso un’altra cometa, 26/PGrieg-Skjellerup, che il veicolo raggiunse il 10 luglio 1992 raccogliendo ulteriori dati. Il 1° luglio 1999 Giotto si è riavvicinata alla Terra e il 23 luglio dello stesso anno la missione si è conclusa definitivamente.
La partenza della Soyuz TMA-20M con a bordo l’equipaggio di Expedition 48 diretto alla Stazione Spaziale Internazionale, coincide con l’inaugurazione dell’anno dedicato a Yuri Gagarin, indetto dall’agenzia russa Roscosmos per celebrare i 55 anni del primo volo umano nello spazio. Il lift-off del 18 marzo dal cosmodromo di Bajkonur, dalla stessa piattaforma da cui partì il primo cosmonauta con la Vostok 1 il 12 aprile 1961, segna l’inizio del semestre di missione dell’americano Jeff Williams e dei russi Alexey Ovchinin e Oleg Skripochka. I tre raggiungono in orbita l’americano Tim Kopra, comandante della ISS, il britannico Tim Peake, dell’Agenzia Spaziale Europea, e il russo Yuri Malenchenko.
Il viaggio verso Marte di ExoMars 2016 è cominciato. La missione dell’Agenzia Spaziale europea e a guida scientifica e tecnologica italiana, realizzata in collaborazione con l’agenzia spaziale russa Roscosmos, è stata seguita in diretta streaming dal centro Altec di Torino, da piazza del Popolo a Roma e dal Bergamo Science Center.“E’ un’emozione intensissima vedere questo gigantesco razzo partire, sapendo che porta a bordo 4mila kg di scienza e tecnologia italiani” ha commentato, subito dopo il lancio, il presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana Roberto Battiston, presente al cosmodromo di Bajkonur. “E’ la prima missione in cui l’Europa atterrerà su Marte e l’Italia è leader: non ho parole”. “E’ una grandissima sfida per l’Europa in cui l’Italia ha fatto da apripista” ha aggiunto ancora Battiston. “Sono più di 10 anni che ci battiamo per questa missione, in cui abbiamo anche messo un grande contributo economico, il 32% del totale”. “Exomars è l’Europa che ci piace. E l’Italia di cui siamo orgogliosi” ha twittato proprio al momento del lift-off il presidente del consiglio, Matteo Renzi, il quale a sua volta ha ri-twittato il grido di gioia di Samantha Cristoforetti: “Hurrà! So far so good! #ExoMars“. A Roma resta visibile per tutto il mese di marzo l’istallazione inaugurata dal ministro per l’Istruzione, Università e Ricerca Stefania Giannini e realizzata a piazza del Popolo dall’Agenzia Spaziale Italiana in collaborazione con Thales Alenia Space, Finmeccanica e Telespazio. E proprio il ministro Giannini, ha scritto su twitter al momento del lancio: “Con #ExoMars #ItaliavasuMarte da protagonista. Oggi giorno festa per nostro Paese: si proietta verso futuro dimostrandosi dinamico e vitale“.
A Torino oltre 600 persone hanno assistito all’evento-Talk show organizzato presso la sede di Altec dall’Agenzia Spaziale Italiana assieme a Thales Alenia Space. Sul palco, davanti allo schermo che trasmetteva le immagini live da Baikonour, sono saliti per ASI il direttore generale Anna Sirica e il responsabile dell’unità esplorazione spaziale Barbara Negri; oltre all’astronauta Roberto Vittori e a Luigi Colangeli di ESA, Stefano Debei di CISAS, Maria Antonietta Perino di Thales Alenia Space e Marco Molina di Finmeccanica. “Il ruolo dell’ASI – ha spiegato la Negri – è il fulcro che raccorda attività che vengono pensate e progettate negli istituti scientifici. Poi c’è l’industria che deve realizzarle. Nel caso di Dreams (lo strumento ‘stazione meteo’, realizzato in Italia e a PI italiano) è stato un successo avere sperimentato un’alternativa”. “Questa – ha commentato Roberto Vittori – sarà una grande opportunità per capire il nostro vicino di casa, il pianeta rosso”. 
Studenti riuniti al Bergamo Science Center e istituti scolastici a loro volta in collegamento streaming hanno saluto con un lungo applauso la partenza del razzo Proton. Coincidenza vuole che la giornata conclusiva della 14edizione di Bergamo Scienza, in programma dal 1 al 16 ottobre 2016, coincida con l’arrivo di Exomars nell’orbita di Marte e la separazione del modulo di discesa dall’orbiter. E nel vivo dell’entusiasmo l’Associazione Bergamo Scienza, che organizza la 14esima edizione del festival scientifico dal 1 al 16 ottobre 2016, ha annunciato una serie di appuntamenti spaziali nei mesi successivi allo sbacro dell’Europa sul pianeta rosso.
Tecnicamente il successo del lancio e l’inizio del viaggio coincidono con l’avvenuta separazione dell’ultimo stadio del veicolo e l’acquisizione del segnale, alle 22:28 ora italiana. 
