Utilizzo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), osservazione terrestre per il monitoraggio di calamità naturali, scienza e tecnologia: questi sono i settori in cui Italia e Giappone hanno intensificato i loro rapporti negli ultimi anni. Il seminario celebrato iall’Istituto Italiano di Cultura di Tokyo “Italy and Japan: Space Cooperation Frontiers” evidenzia le eccellenti relazioni bilaterali tra i due Paesi in tale ambito, e la proficua e consolidata collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) e quella che sta nascendo con il CIRA, il Centro Italiano Ricerche Aerospaziali, per lo sviluppo di un unmanned space vehicle (USV3) di nuova generazione.
Il seminario rientra tra le iniziative della rassegna “Italia in Giappone 2013” coordinata dall’Ambasciata d’Italia a Tokyo il cui “Focus su Scienza, Tecnologia e Innovazione” inaugurato lo scorso 16 aprile si snoda per diverse settimane con numerosi appuntamenti dedicati alla ricerca, alla scienza e alle capacità industriali del nostro Paese. In questa cornice si inserisce inoltre la firma del Decimo Programma Esecutivo dell’Accordo di cooperazione bilaterale in ambito scientifico e tecnologico, attivo tra Italia e Giappone dal 1988. L’ambasciatore italiano in Giappone, Domenico Giorgi, ha aperto i lavori e i presidenti di ASI e CIRA, Enrico Saggese, e della JAXA, Naoki Okumura, hanno illustrato le attività delle due agenzie spaziali. Un momento di particolare interesse sarà l’intervento dei due astronauti, l’italiano Roberto Vittori e il giapponese Soichi Noguchi, che hanno lavorato insieme nella Stazione Spaziale Internazionale, e condivideranno con il pubblico le rispettive esperienze professionali. Le attività sulla Stazione Spaziale hanno una forte valenza scientifica sia per l’Italia che per il Giappone. L’impiego del laboratorio orbitante coinvolge i due Paesi in differenti campi di applicazione, tra cui il sistema di osservazione di raggi cosmici con il progetto CALET (Calorimetric Electron Telescope) che è un significativo esempio di collaborazione a bordo della ISS. Il seminario sarà anche un’occasione per fornire i risultati e le informazioni più recenti ottenute grazie a questo esperimento. Inoltre, Italia e Giappone presentano similitudini in termini di rischio sismico: il monitoraggio delle calamità naturali attraverso sistemi satellitari rappresenta un rilevante punto di interesse per la cooperazione in questo settore.
AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), il più grande e complesso esperimento scientifico in funzione da maggio 2011 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, ha sequenziato milioni di particelle ritenute di sicuro interesse per la caccia alla materia oscura e tra esse 400.000 sono positroni, cioè elettroni con carica positiva. Si tratta della più rilevante quantità di antimateria finora osservata. Samuel Ting, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e Premio Nobel per la Fisica 1976, responsabile internazionale dell’esperimento AMS, ritiene che nei prossimi mesi lo spettrometro sarà in grado di stabilire se questi positroni sono un segnale effettivo della materia oscura o sono da ricondurre ad altra origine cosmica. Questi primi risultati della ricerca in orbita sono stati annunciati il 3 aprile 2013 al Cern, alla Nasa e pubblicati su Physical Review Letters.
Dalla sua installazione all’esterno della ISS, avventura il 19 maggio 2011 fino ad oggi, AMS-02 ha misurato oltre 30 miliardi di raggi cosmici aventi energie fino a migliaia di miliardi di elettronvolt. Lo ha potuto fare grazie ad una strumentazione basata su un magnete permanente equipaggiato da una serie di rivelatori di particelle di precisione in grado di identificare i raggi cosmici provenienti dalle zone più remote dello spazio che lo attraversano.
Tra queste, l’articolo in pubblicazione ne considera 6,8 milioni: il campione statistico più grande mai raccolto di elettroni e antielettroni (positroni) registrati nell’intervallo di energia compreso tra 0,5 e 350 GeV. AMS-02 ha dunque contato circa 400.000 positroni – un record di antiparticelle inedito tra le missioni spaziali – selezionati rispetto al fondo di protoni grazie alle misure accurate e ridondanti ottenute dai vari strumenti che lo compongono.
La frazione di positroni (rapporto tra il flusso di positroni e il flusso totale di positroni ed elettroni) nei raggi cosmici primari misurata da AMS-02 mostra un minimo intorno ai 10 GeV, ad energie superiori a 250 GeV lo spettro sembra appiattirsi. Inoltre, lo spettro della frazione di positroni non presenta nessuna struttura né in funzione dell’energia, né del tempo, né mostra anisotropia angolare, indicazione del fatto che i positroni di alta energia non provengono da una direzione preferenziale dello spazio.
L’Italia ha collaborato in maniera sostanziale alla realizzazione di AMS – nonché alle operazioni in orbita e al trattamento dei dati a terra – con l’Agenzia Spaziale Italiana e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Nel corso della sua missione di lunga durata sulla ISS, AMS registrerà 16 miliardi raggi cosmici ogni anno, trasmettendoli a terra per l’analisi dati a cura della Collaborazione AMS. “La nostra curiosità ora è capire l’origine di queste particelle”, spiega Roberto Battiston, fisico dell’INFN e dell’università di Trento che di Ams è numero due. “Può darsi che provengano da un tipo di stella chiamato pulsar all’interno della nostra galassia – prosegue Battiston – ma potrebbero anche essere una traccia di quel fenomeno ancora sconosciuto che è la materia oscura”.
“I dati di AMS sono di grande interesse – spiega Piergiorgio Picozza, fisico dell’INFN e dell’Università di Roma Tor Vergata, nonché spokesman di PAMELA – e mostrano come le misure di precisione siano oramai parte della Fisica delle Astroparticelle nello Spazio”. “Già l accenno di appiattimento dello spettro alle alte energie – conclude il professor Picozza – potrebbe essere il primo indizio di prossime affascinanti sorprese: PAMELA, Fermi ed AMS sono ammirevoli esempi di successo della Fisica Spaziale Italiana”.
La prima pubblicazione dell’esperimento rappresenta una pietra miliare per la Collaborazione internazionale AMS. Centinaia di scienziati, ingegneri, tecnici e studenti provenienti da tutto il mondo hanno lavorato insieme per oltre 18 anni per fare di AMS una realtà. La Collaborazione comprende 16 paesi in Europa, Asia e Nord America (Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Portogallo, Spagna, Svizzera, Romania, Russia, Turchia, Cina, Corea, Taiwan, Messico e Stati Uniti) sotto guida del premio Nobel Samuel Ting, del MIT. La Collaborazione AMS opera in stretto contatto con l’eccellente team della NASA dedicato al progetto AMS presso il Johnson Space Center, collaborazione che si è estesa per tutta la durata del progetto.
In sole sei ore e quattro orbite, invece di due giorni e 30 giri intorno alla Terra, la navetta russa Soyuz con a bordo un astronauta americano e due cosmonauti russi ha raggiunto la stazione spaziale internazionale completando l’aggancio al modulo russo Poisk. Lanciata dal cosmodromo di Baikonur in Kazahkistan alle 21:43 (ora italiana) del 28 marzo, la Soyuz ha attraccato alle 3:29 del 29 marzo, addirittura con quattro minuti di anticipo rispetto al rendez-vous previsto. L’operazione di avvicinamento e aggancio viene condotta con guida automatica, come avviene per le navette cargo Progress, che in tre precedenti missioni di rifornimento della ISS avevano sperimentato con successo il volo breve. Nel caso della Soyuz, all’equipaggio viene richiesto di lavorare a lungo alle procedure preliminari, con il vantaggio di trasferire sulla terra prima del lancio una parte cospicua (circa 17 ore) del tempo che dovrebbero trascorrere nell’abitacolo della navicella in attesa di arrivare a destinazione.
Il profilo di missione veloce è reso possibile da aggiornamenti hardware e software introdotti nei sistemi di guida e controllo della capsula russa Soyuz TMA-08M che hanno consentito un lancio ed un’inserzione in orbita del razzo vettore molto più precisi, più vicino e più in fase con la ISS, eliminando la necessità di successive manovre di correzione-aggiustamento per inseguire la destinazione.
L’americano Chris Cassidy e i russi Pavel Vinogradov e Alexander Misurkin, che fanno parte della Spedizione 35, hanno raggiunto sulla stazione spaziale il canadese Chris Hadfield , l’americano Tom Marshburn e il russo Roman Romanenko, che si trovano in orbita dal dicembre 2012. Il viaggio rapido verso la ISS toccherà a fine maggio 2013 anche all’astronauta italiano dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa) Luca Parmitano, alla sua prima missione.
La Spedizione 35 ha il compito di proseguire l’attività di ricerca a bordo della stazione, sfruttando le particolari condizioni di microgravità. In programma oltre 180 esperimenti nel campo delle scienze biologiche e fisiche, dell’osservazione della Terra, senza tralasciare i frequenti collegamenti con le scuole in ogni parte del mondo.
La seconda missione della navetta automatica Dragon diretta verso la stazione spaziale internazionale non va certo per il verso giusto. Il lancio ha rispettato i tempi (le 16:10 ora italiana di venerdì 1 marzo da Cape Canaveral), ma la sequenza delle operazioni in orbita ha avuto pesanti contrattempi. Spinta dal razzo Falcon 9, Dragon ha raggiunto l’orbita prevista ma i pannelli solari che devono garantire la fornitura di energia non si sono aperti automaticamente e per farlo i tecnici della società spaziale Space X hanno dovuto fare ricorso a una serie di manovre. Il vero problema risiede nel sistema di propulsione, dal momento che tre dei quattro motori sono risultati bloccati. La qual cosa ha costretto a rinviare l’attracco alla ISS per consentire di riattivare almeno uno dei tre motori non funzionanti. A bordo di Dragon sono stati stivati 600 kg di materiali destinati alla realizzazione di 160 esperimenti scientifici. Un carico prezioso per le attività di ricerca programmati nei laboratori della stazione orbitale. Si tratta del secondo dei 12 voli di rifornimento che la Nasa ha assegnato a Space X per un valore di 1,6 miliardi di dollari. Già il 7 ottobre 2012, in occasione della prima missione, uno dei nove propulsori del razzo vettore Falcon 9 non aveva funzionato, ma ciò non aveva impedito a Dragon di entrare in orbita e successivamente raggiungere e agganciare la stazione spaziale.
Il profilo della missione prevede che Dragon si accosti al complesso orbitale e venga agganciate dal braccio robotico. Tra gli esperimenti che viaggiano verso la ISS ci sono quello sviluppato dall’Agenzia Spaziale Europea e dal centro Ames della NASA, denominato Growth-1, che permetterà di studiare la crescita e la fioritura in assenza di gravità di una particolare pianta di piccola taglia, l’Arabidopsis thaliana, e il Cell Bio Tech Demo, che permetterà di analizzare il comportamento di cellule e tessuti biologici sfruttando le condizioni di microgravità con la prospettiva di applicare le nuove conoscenze nei laboratori terrestri.
Il lancio del Falcon 9 con la navetta Dragon da Cape Canaveral
Oltre alla funzione di cargo spaziale, Dragon dovrebbe trasformarsi entro un paio d’anni in una capsula abitata per trasferire gli equipaggi verso la stazione spaziale, grazie anche al finanziamento di 440 milioni di dollari concesso dalla NASA, alle prese con la sostituzione degli Space Shuttle andati in pensione. Nel 2013 è previsto il debutto di un secondo soggetto privato, Orbital, che mette a disposizione un veicolo di rifornimento automatico basato su un modulo pressurizzato costruito negli stabilimenti di Thales Alenia Space a Torino.
Luca Parmitano, maggiore dell’Aeronautica Italiana e pilota sperimentale, si appresta a diventare il sesto astronauta italiano a entrare in orbita. La sua missione, ribattezzata VOLARE come la celebre canzone che evoca l’Italia nel mondo, prenderà il via il 29 maggio 2013 dal cosmodromo di Baikonur a bordo della capsula Soyuz TMA-09M diretta verso la stazione spaziale internazionale. Parmitano è il primo della nuova generazione degli astronauti dell’ESA a essere stato assegnato a una missione di circa sei mesi sulla ISS e il secondo italiano a prender parte ad una missione di lunga durata dopo Paolo Nespoli. Questa opportunità di volo è stata assegnata all’ASI dalla NASA e nasce da un Memorandum bilaterale diretto NASA/ASI, in base al quale ASI ha fornito all’ente spaziale statunitense tre moduli pressurizzati abitativi (MPLM – Multi Purpose Pressurized Module) e il PMM (Permanent Multi Purpose Module) per la ISS. Durante la missione, Luca sarà impegnato in più di 20 esperimenti scientifici per ESA e ASI, molti dei quali sono basati sul know how italiano: dovrà svolgere come membro di equipaggio della ISS un’ampia e articolata attività di sperimentazione, pianificata dal crew office della NASA. La missione di Luca Parmitano avrà il nome di VOLARE e sarà rappresentata da una Soyuz che con una scia tricolore avvolge la Terra e traccia il percorso della Stazione Spaziale Internazionale. Il decollo è fissato il 29 maggio dal Cosmodromo di Baikonur con il razzo russo Soyuz TMA-07M con i tre componenti della Expedition 36/37 partiranno alla volta della ISS. Oltre a Luca Parmitano, dell’equipaggio della Expedition 36/37 fanno parte il comandante russo Fyodor Yurchikhin e la statunitense Karen Nyberg. A novembre 2013 la Soyuz TMA-09M lascerà la ISS per rientrare a Terra. La partecipazione di Luca Parmitano all’equipaggio della missione ISS 36/37 conferma il ruolo di primo piano che il nostro Paese ha nel settore spaziale e, in particolare, nell’attività di ricerca a bordo ISS. Completata la costruzione della Stazione, è iniziata la fase di utilizzo a tempo pieno di questo avamposto spaziale dell’umanità. L’Italia ha un ruolo fondamentale nell’utilizzo scientifico della Stazione ed è stata anche il Paese che ha partecipato alla sua realizzazione fornendo i moduli abitativi, di cui circa il 50% costruiti a Torino.
Diapason e ICE (Italian Combustion Experiment) sono i due esperimenti del programma Green Air cui Parmitano darà il via durante la sua missione. Diapason, realizzato dall’italiana DTM, riguarda la rilevazione nell’aria, tramite una specifica apparecchiatura, della presenza di particelle di dimensione di pochi nanometri che avrà applicazioni in studi sull’inquinamento atmosferico. Lo studio di combustibili innovativi a basso impatto ambientale è il fulcro dell’esperimento ICE. In particolare, verrà analizzato il comportamento di un biocombustibile la cui composizione è stata definita e proposta dall’Istituto Motori del CNR di Napoli. Green Air è un programma realizzato nell’ambito di una joint venture tra l’ASI e la PMI romana AGT Engineering, basata – primo esempio nella storia dell’Agenzia – sulla formula della partecipazione “pubblico – privato” per l’utilizzo della ISS.
Parmitano ha svolto anche un intenso addestramento per essere pronto a effettuare attività extraveicolare, allenandosi a nella piscina del Centro ESA di Colonia e al Centro Spaziale di Houston, dove è riprodotta la sezione americana della Stazione Spaziale. Durante i sei mesi di permanenza Parmitano effettuerà almeno due passeggiate spaziali. Prima di lui, solo tre astronauti dell’Esa hanno vissuto questa esperienza. Il primo è stato Thomas Reiter, nel 1995 e 1996 nel corso di due missioni a bordo della stazione spaziale russa Mir, e nel 2006, sulla Stazione Spaziale Internazionale. Poi è toccato allo svedese Christer Fuglesang, che ha eseguito tre EVA nel 2006 e due nel 2009, e al un tedesco Hans Schlegel nel 2008.
La fase finale di addestramento è stata preceduta da una serie di incontri che Parmitano, insieme a Enrico Saggese, presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana, ha avuto con gli studenti dei Convitti Nazionali di Roma, Napoli e Torino, per raccontare la sua prossima avventura nello spazio. Gli allievi hanno potuto ascoltare il futuro astronauta italiano raccontare come si diventa astronauti, come ci si prepara e quali attività realizzerà sulla Stazione Spaziale Internazionale Gli allievi hanno potuto ascoltare il futuro astronauta italiano raccontare come si diventa astronauti, come ci si prepara e quali attività realizzerà sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Per gli studenti dei Convitti Nazionali l’incontro con Luca ha rappresentati un momento di approfondimento e conoscenza di un settore come quello spaziale, capace di offrire grandi opportunità di sviluppo occupazionale. L’obiettivo è avvicinare le nuove generazioni al mondo dello spazio e cercare di far nascere in loro la passione e la conoscenza di attività avanzate nelle quali l’Italia ha un ruolo di primo piano in campo internazionale. Luca Parmitano ha riservato ai giovani molta attenzione, ricordando come si può diventare astronauta, il percorso di preparazione e la fatica di allenarsi per un lavoro così particolare. Dietro la sua missione di volo c’è tutto il sistema Italia che si è preparato e coordinato ad alti livelli per il successo di questa attività. Gli appuntamenti nei convitti sono stati anche occasione per mostrare, oltre che l’alta tecnologia Made in Italy, anche il nostro cibo e la nostra cultura gastronomica che accompagneranno gli astronauti sulla ISS.
La Stazione Spaziale Internazionale si appresta a modificare il proprio assetto per consentire il migliore posizionamento dello strumento SOLAR dell’Agenzia Spaziale Europea, installato nel laboratorio Columbus nel febbraio 2008. Il cambiamento per motivi scientifici è dettato dalla necessità di consentire una migliore vista sul Sole per controllarne l’attività. Lo strumento, progettato per lavorare soltanto 18 mesi, sta per tagliare il traguardo dei cinque anni. Per prendere le misurazioni, SOLAR deve essere nel raggio diretto di visuale del Sole, ma la normale orbita della Stazione Spaziale oscura la vista per due settimane ogni mese. Così, per una rotazione completa del Sole occorrono 25 giorni. La soluzione è ruotare tutta la Stazione, ma muovere 450 tonnellate di avamposto orbitante delle dimensioni di un blocco di appartamenti non è impresa facile. Oltre a calcolare l’orbita corretta per mantenere SOLAR in vista del Sole, bisogna assicurarsi che i pannelli solari che alimentano la Stazione non rimangano al buio. Le antenne di comunicazione devono essere ri-orientate per rimanere in contatto con la Terra ed altri esperimenti scientifici devono essere ricalibrati.
SOLAR ha iniziato a registrare una rotazione completa del Sole il 19 novembre. Il primo dicembre la Stazione impiegherà due ore per girarsi di circa 7 gradi così che le osservazioni possano continuare. Manterrà questa angolazione per dieci giorni prima di tornare all’assetto originale. Le operazioni sono seguite dal Centro Belga di Supporto Utenti ed Operazioni che controlla SOLAR. Le osservazioni con SOLAR stanno migliorando la nostra conoscenza del Sole, permettono agli scienziati di creare al computer modelli accurati e di predirne il comportamento. Tanto più i dati acquisiti sono accurati, quanto meglio possiamo capire l’influenza della nostra stella più vicina sulla Terra. Recentemente, il ciclo solare di undici anni ha mostrato delle irregolarità e il prossimo picco di attività è previsto per il 2013, quindi le letture a spettro di SOLAR sono di particolare interesse per gli scienziati.
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