Credito d'immagine: NASA
Lo spazio profondo è freddo. Molto freddo. Questo è un problema, specialmente se stai volando in una vecchia nave spaziale. E i tuoi alimentatori stanno calando. E le tubazioni del carburante potrebbero congelarsi in qualsiasi momento. Oh, a proposito, devi continuare a volare per altri tredici anni.
Sembra un thriller di fantascienza, ma questo sta davvero accadendo al veicolo spaziale Ulysses della NASA / Agenzia spaziale europea.
Ulisse fu lanciato nel 1990 con una missione quinquennale di studio del sole. L'imbarcazione ha raccolto nuovi dati sulla velocità e la direzione del vento solare. Ha scoperto la forma 3D del campo magnetico del sole. Ha registrato brillamenti solari sul sole e brillamenti super-solari da lontane stelle di neutroni. Ulisse volò addirittura attraverso la coda della cometa Hyakutake, un incontro inaspettato che incantò gli astronomi.
La missione doveva concludersi nel 1995, ma Ulisse ebbe troppo successo per smettere. La NASA e l'ESA hanno concesso tre estensioni, la più recente nel febbraio 2004. Ulisse è programmata per continuare fino al 2008, tredici anni in più rispetto al previsto.
La missione estesa di Ulisse, come prima, è studiare il sole. Ma al momento Ulisse è lontano dalla nostra stella. Sta incontrando Giove, studiando il pianeta gigante e il suo campo magnetico. La luce solare è 25 volte meno intensa di quella che sperimentiamo sulla Terra e Ulisse sta diventando pericolosamente fredda.
Negli anni '80, quando Ulisse era ancora sulla Terra e stava per essere assemblato, i pianificatori delle missioni sapevano che il veicolo spaziale avrebbe dovuto sopportare alcune basse temperature. Quindi hanno messo a bordo dozzine di riscaldatori, tutti alimentati da un generatore termoelettrico radioisotopico o "RTG". Questi riscaldatori hanno tenuto Ulysses comodamente caldo.
Ma c'è un problema: l'RTG sta svanendo.
"La potenza erogata dall'RTG è diminuita da quando è stato lanciato il veicolo spaziale", afferma Nigel Angold, Ulysses ESA Spacecraft Operations Manager presso JPL. La potenza RTG si attenua naturalmente man mano che la sua sorgente radioattiva decade. È come previsto. Ciò che i pianificatori non si aspettava erano 13 anni di operazioni extra.
“Quando Ulysses fu lanciato nel 1990, RTG produceva 285 watt. Ora è sceso a 207 watt, potenza a malapena sufficiente per far funzionare contemporaneamente gli strumenti scientifici e i riscaldatori ", osserva Angold.
All'interno di Ulisse la temperatura varia da luogo a luogo. "Molti degli strumenti scientifici sono già sotto lo zero (0 ° C)", afferma l'ingegnere termico Ulisse Fernando Castro. "Va bene, perché possono funzionare a bassa temperatura." Ma le linee del carburante sono un'altra questione. Stanno sospendendo circa 3 gradi sopra lo zero, "e se si congelano siamo nei guai".
Le linee di alimentazione sono fondamentali per la missione. Forniscono propellente all'idrazina agli otto propulsori della nave. Ogni settimana circa, i controller di terra attivano i propulsori per mantenere l'antenna radio di Ulisse rivolta verso la Terra. I propulsori non funzioneranno se l'idrazina si congela. Nessun propulsore significa nessuna comunicazione. La missione andrebbe persa.
Circa otto metri di serpentata attraversano l'astronave. Ogni svolta è un possibile punto freddo, un luogo in cui l'idrazina può iniziare a solidificarsi. "Se l'idrazina si congela ovunque, non so se possiamo tranquillamente scongelarla di nuovo", preoccupa Castro. Quando l'idrazina si scongela, si espande, probabilmente abbastanza per rompere le tubazioni del carburante. Il propellente di Ulisse sarebbe svanito inutilmente nello spazio.
La temperatura in un determinato punto lungo le linee del carburante è sorprendentemente sensibile a ciò che accade altrove nel veicolo spaziale. L'accensione di uno strumento scientifico "qui" potrebbe causare un brivido "laggiù", perché toglie energia a uno dei riscaldatori. Accendere un propulsore, riprodurre o registrare dati: quasi tutto potrebbe sconvolgere il delicato equilibrio termico di Ulisse.
Sopra: l'interno complicato di Ulisse. I blocchi oscuri sono strumenti scientifici e altri dispositivi. Le linee del carburante, indicate da rosso, blu e verde, conducono da un serbatoio centrale di idrazina ai propulsori. Fai clic qui per visualizzare le aree più vulnerabili al congelamento.
Anche il semplice atto di inviare un messaggio al veicolo spaziale può causare problemi. L'ingegnere di sistemi Andy McGarry ricorda che “il mese scorso stavamo inviando alcuni nuovi comandi a Ulisse quando la temperatura ha iniziato a scendere, fino a 0,8 ° C vicino alle linee del carburante. Eravamo a meno di un grado dal punto di congelamento dell'idrazina, troppo vicino per il massimo comfort. "
Gli ingegneri hanno rapidamente capito il problema. "Tutti gli strumenti scientifici di Ulisse erano stati attivati per studiare Giove", spiega McGarry, "e questo stava spingendo l'RTG al limite". Ulisse avrebbe problemi a supportare anche un altro dispositivo. Ma quando un segnale arrivò dalla Terra, un altro dispositivo si accese automaticamente: il decodificatore, che traduce i segnali radio in un flusso di binari e zeri compresi dai computer di Ulisse. "Il decodificatore stava rubando energia dai riscaldatori."
Da allora i controllori di terra hanno imparato a mantenere brevi le loro trasmissioni verso Ulisse, quindi la temperatura non può scendere molto lontano.
Ulisse sta per allontanarsi da Giove e tornare al sole. Alla fine il riscaldamento solare manterrà calda l'idrazina e i riscaldatori di bordo possono essere spenti ", ma ciò non accadrà fino al 2007", afferma Angold. Nel frattempo, gli ingegneri di JPL controllano costantemente l'astronave.
Lo scienziato missionario Steve Suess presso il NASA Marshall Space Flight Center ritiene che valga la pena. "La missione estesa ci dà la possibilità di imparare molto di più sul sole". Di particolare interesse è il minimo solare. L'attività solare cresce e diminuisce ogni 11 anni, spiega. Ulisse ha studiato la fase di quiete del sole, Minimo solare, tra il 1994 e il 1995. Ora Ulisse può rifarlo. "Il prossimo minimo solare è previsto per il 2006", afferma Suess, "ma non sarà lo stesso di prima". Nel 2001 il campo magnetico del sole si è ribaltato. Il polo nord si spostò a sud e viceversa. Magneticamente parlando, il sole è ora sottosopra. In che modo ciò influirà sul minimo solare?
Forse Ulisse lo scoprirà? se prima non si congela a morte.
Fonte originale: NASA Science Story
