Nonostante sia un'idea che frulla nella testa degli ingegneri e degli appassionati dello spazio da oltre 40 anni, le vele solari non hanno mai guadagnato molta trazione in termini di effettiva implementazione. Oggi, la NASA ha compiuto un passo importante verso la sperimentazione della tecnologia delle vele solari da utilizzare nei futuri veicoli spaziali.
La navicella spaziale Nanosail-D è stata lanciata venerdì 19 novembre alle 20:25. EST dall'isola di Kodiak, in Alaska, e stava trasportando sulle spalle un altro satellite, entrambi a bordo di un razzo Minotaur IV. È stato espulso con successo dal veicolo di lancio a partire da oggi ed è da solo. Sebbene le vele debbano ancora essere spiegate, questo è già un risultato che fa ben sperare per il futuro sia della vela solare che della tecnologia dei piccoli satelliti.
Il satellite Nanosail-D – comunemente descritto come “pagnotta di pane” – è stato espulso dal Fast, Affordable, Science and Technology Satellite (FASTSAT) alle 1:31 EST del 6 dicembre. Non solo è il primo tentativo della NASA di dispiegare una vela solare nello spazio, ma segna anche la prima volta che un nanosatellite è stato espulso da un altro satellite, dimostrando che questo è un modo affidabile per mettere in orbita più satelliti contemporaneamente.
Nanosail-D è un nanosatellite – o cubesat – progettato per testare il potenziale delle vele solari in frenata atmosferica. Tali vele – realizzate con un materiale ultrasottile e leggero, in questo caso il polimero CP1 – potrebbero essere potenzialmente utilizzate per spingere un veicolo spaziale al di fuori del nostro Sistema Solare. La vela Nanosail-D sarà dispiegata in un'orbita terrestre bassa, a circa 650 km (400 miglia) di altezza. La vela verrà utilizzata per mostrare come tale tecnologia potrebbe rallentare i satelliti quando devono uscire dall'orbita.
Attualmente, il de-orbita dei satelliti comporta la loro manovra in un'orbita sempre più bassa utilizzando i motori del satellite, il che richiede più propellente a bordo del veicolo spaziale semplicemente per smaltirlo correttamente. Nanosail-D dispiegherà una vela solare e orbita per 70-120 giorni, alla fine a spirale nell'atmosfera terrestre per bruciare.
Dal momento che orbiterà così vicino alla Terra, il suo potenziale per testare le vele solari come propulsione non è al centro della missione; tuttavia, il dispiegamento di una vela solare è di per sé un'enorme sfida ingegneristica. Nanosail-D sarà l'esperimento perfetto per testare se il metodo che la NASA utilizzerà per spiegare la vela è praticabile nello spazio.
Subito dopo l'espulsione di oggi, un timer ha iniziato un conto alla rovescia di tre giorni. Una volta raggiunto lo zero, farà boom, cioè quattro boma scaturiranno dal piccolo satellite ed entro cinque secondi la vela sarà completamente estesa alla sua apertura di 100 piedi quadrati (10 metri quadrati).
La prima Nanosail-D, spiegata in laboratorio con la squadra della missione. Credito immagine: NASA
Dean Alhorn, investigatore principale di NanoSail-D e ingegnere aerospaziale presso il Marshall Space Flight Center spiega su la pagina della missione , “Il dispiegamento funziona esattamente all'opposto del metro a nastro da falegname. Con un metro a nastro, lo estrai, il che avvolge una molla e quando lo lasci andare viene rapidamente reinserito. Con NanoSail-D, avvolgiamo i boma attorno al perno centrale. Quei boom chiusi si comportano come la molla. Circa sette giorni dopo il varo, dispiega la vela dal perno centrale”.
Ci sono stati altri tentativi di lanciare e dispiegare vele solari prima, ma una volta schierato, Nanosail D sarà l'esperimento di vela solare più longevo mai tentato. Sia JAXA che l'agenzia spaziale russa hanno dispiegato con successo esperimenti di vela solare.
JAXA ha lanciato una vela a forma di trifoglio a bordo di un razzo sonda nel 2004, e l'esperimento è durato circa 400 secondi. Hanno anche lanciato il Astronave IKAROS nel maggio 2010, che è attualmente in rotta verso Venere, e volerà verso il lato opposto del Sole rispetto alla Terra. I russi hanno schierato con successo uno specchio di 20 metri di diametro a bordo della missione di rifornimento Progress M-15 a Mir nel 1993. Chiamato Znamya 2, lo specchio ha proiettato un punto luminoso largo 5 km (3 miglia) sul terreno che ha attraversato il sud della Francia fino all'ovest Russia, e orbitò per diverse ore prima di bruciare.
La Planetary Society è probabilmente l'organizzazione più vocale ed entusiasta a sostegno della tecnologia delle vele solari. Attualmente stanno sviluppando una vela solare simile a quella di Nanosail-D, chiamata Lightsail-1. La società ha tentato il lancio di una vela solare chiamata Cosmos 1 nel 2005, ma il razzo che trasportava il satellite non si è acceso durante la sua seconda fase e l'imbarcazione è andata persa.
Nanosail-D è alla sua seconda iterazione. Il primo veicolo spaziale è stato commissionato all'inizio del 2008 e il team – astrofisici e ingegneri del Marshall Space Flight Center e dell'Ames Research Center – ha avuto quattro mesi per mettere insieme un satellite funzionante. È stato lanciato a bordo di un razzo Falcon 1 nell'agosto del 2008, ma il razzo è bruciato nell'atmosfera. Se gli ingegneri sono bravi in una cosa, è la ridondanza: il team ha costruito un secondo Nanosail-D e ha avuto tutto il tempo per risolvere alcuni dei bug e sviluppare ulteriormente la tecnologia.
Doug Huie, un tecnico di ricerca presso l'Università dell'Alabama a Huntsville, prepara il veicolo spaziale per i test di lancio. La navicella misura 4 pollici di larghezza, 4 pollici di profondità e 13 pollici di lunghezza e pesa 9 libbre. (10 cm X 10 cm X 33 cm, 4 kg) Credito immagine: NASA
La Planetary Society ha quasi avuto la possibilità di lanciare Nanosail-D, secondo Louis Friedman, direttore esecutivo della The Planetary Society, sono stati contattati dal team di sviluppo di Nanosail-D dopo il fallito tentativo di lancio iniziale e hanno chiesto se volevano contribuire al lancio della seconda navicella spaziale Nanosail-D. La Planetary Society ha accettato, ma il team ha poi trovato spazio a bordo del lancio di FASTSAT. Di conseguenza, Lightsail-D è nata da questa breve collaborazione.
Il timer conta silenziosamente quella che promette di essere una missione entusiasmante e una potenziale pietra miliare nel futuro dei voli spaziali. Tieni d'occhio questo spazio per ulteriori sviluppi sulla missione.
Fonti: Comunicato stampa della NASA , La Società Planetaria, Scienza della NASA , Scheda informativa NASA Nanosail-D