Thales Alenia Space ha appena consegnato all’Agenzia Spaziale Europea (ESA) un trasponditore in banda Ka (KaT) che sarà integrato nello strumento di radio scienza 3GM, o Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons. Il 3GM è uno degli strumenti della prossima missione europea JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), che permetterà agli scienziati di studiare il campo gravitazionale di Ganimede, l’estensione degli oceani sotterranei sulle lune ghiacciate e la struttura dell’atmosfera neutra e della ionosfera di Giove e delle sue lune. KaT fornisce misure della distanza e della velocità radiale bidirezionali di alta precisione in banda Ka. L’esperimento sulla gravità si basa sul collegamento radio in banda Ka per contribuire a scoprire la struttura interna di Ganimede, in particolare deducendo le dimensioni dell’oceano sotterraneo grazie alle misurazioni del campo gravitazionale della luna e della risposta delle maree.

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Osservazione di Giove e delle sue lune ghiacciate

La navicella spaziale JUICE, il cui lancio è previsto nel 2022 con arrivo al pianeta Giove nel 2029, è stata progettata e costruita da Airbus Defence and Space in qualità di primo contraente. JUICE è una missione dell’ESA, con un importante contributo da parte dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), che studierà Giove e le sue tre grandi lune ghiacciate: Ganimede, Callisto ed Europa.

Scoperte da Galileo nel 1610, le lune offrono interessanti possibilità come ambienti potenzialmente compatibili con la vita, in quanto si ritiene che vasti oceani acquatici siano presenti sotto la superficie. La missione osserverà la superficie e la struttura interna delle lune, conducendo indagini sulle condizioni necessarie per la nascita della vita. Il contributo di Thales Alenia Space comprende anche i trasponditori DST (Deep Space Transponder) per la telemetria, il tracciamento e il comando e uno dei 10 strumenti, il radar sottosuperficiale RIME (Radar for Icy Moons Exploration).

© Thales Alenia Space

Il radar RIME (foto del team nel gennaio 2020) è considerato un componente essenziale per il successo della missione, per la sua capacità di rilevare direttamente e creare mappe della struttura interna degli strati ghiacciati. Grazie a un’antenna di 16 metri con una frequenza centrale di 9 MHz, realizzata da Space Tech GmbH nel quadro di un contratto con Airbus Defense and Space, RIME è progettato per penetrare sotto la superficie ghiacciata fino a una profondità di 9 chilometri, con una risoluzione verticale fino a 30 metri nel ghiaccio, per contribuire a determinare la struttura sottosuperficiale degli oceani delle tre lune. L’ASI ha finanziato lo sviluppo del radar, a cui ha contribuito anche la NASA, e l’Università di Trento è responsabile degli aspetti scientifici del progetto.

Patrimonio tecnologico

Venere, Marte, Mercurio, Saturno, la Luna, Giove, asteroidi e comete... La tecnologia di Thales Alenia Space è una componente essenziale delle sonde di esplorazione dello spazio remoto come Mars Express e l’ExoMars Trace Gas Orbiter (attualmente in orbita intorno a Marte), Venus Express, Cassini-Huygens (la sonda Cassini ha portato a termine la sua missione intorno a Saturno nel 2017 consumandosi nell’atmosfera), Rosetta, che ha raccolto dati per studiare l’ambiente e il nucleo di questa cometa, fornendo indizi sull’origine del sistema solare, Gaia, che sta producendo una mappa della Via lattea di una precisione senza precedenti, Lisa Pathfinder, che ha spianato la strada per il test in volo del rilevamento di onde gravitazionali, BepiColombo, che si dirige attualmente verso Mercurio e il Solar Orbiter, che osserverà da vicino il Sole, a una distanza che si pensava impossibile da raggiungere.

Questi veicoli spaziali comunicano con la Terra da una distanza di diverse unità astronomiche (UA=distanza media dalla Terra al Sole, 149,6 milioni di chilometri), grazie al compatto trasponditore DST di Thales Alenia Space che combina tecnologia a microonde di ultima generazione.

Lo strumento KaT è stato progettato e sviluppato da Thales Alenia Space in Italia con la collaborazione del professor Luciano Iess dell’Università La Sapienza di Roma, con un finanziamento dell’ASI, per eseguire un esperimento di radio scienza. Questo concetto si basa sull’esperienza maturata dall’azienda nel corso della missione Cassini. Il trasponditore KaT è stato il primo ad utilizzare un collegamento radio in banda Ka (32-34 Ghz), offrendo così diversi vantaggi, tra cui un’eccezionale stabilità di frequenza. Questo strumento ha consentito alla comunità scientifica italiana di verificare la deviazione relativistica di un segnale radio moltiplicando per cinquanta la precisione ottenuta in precedenza (cfr. l’articolo di Nature del 25 settembre 2003). Nel 2008 abbiamo fornito un KaT per la missione Juno della NASA. Il KaT utilizzato per la missione BepiColombo si è spinto ancora oltre, essendo il primo dispositivo di radio scienza a utilizzare un’innovativa tecnica di misura delle distanze mediante rumore simulato a banda larga (50 Mhz) in grado di fornire misure della distanza bidirezionali con una precisione di un centimetro a 50 milioni di chilometri dalla Terra (cfr. “Report on first in-flight data of BepiColombo’s Mercury Orbiter Radio-science Experiment”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, luglio 2020).

Il nuovo KaT progettato e sviluppato per la missione JUICE (vedi immagine) rappresenta un ulteriore miglioramento, in quanto la protezione contro le radiazioni è stata potenziata per resistere alle condizioni ambientali estremamente difficili intorno al pianeta Giove.

© Thales Alenia Space

Massimo Comparini ha commentato: "Il nostro patrimonio in materia di tecnologie di radio scienza e telecomunicazioni nello spazio profondo è impareggiabile. Questi successi sono frutto di una lunga tradizione scientifica e industriale fondata su ampie competenze, know-how e investimenti che ci hanno permesso di essere all'avanguardia in questo settore altamente complesso. Tengo a congratularmi con tutti coloro che hanno partecipato allo sviluppo di queste sofisticate apparecchiature e contribuito al raggiungimento di questo importante ultimo traguardo, consolidando anno dopo anno, missione dopo missione, la nostra eccellenza in questo settore.