NASA SLS, Artemis I e Cubesat: Argotec risponde ad alcune domande su ArgoMoon

In queste ore l'agenzia spaziale statunitense sta completando lo spostamento del grande razzo spaziale NASA SLS per la missione Artemis I dal Launch Pad 39B al VAB (acronimo di Vehicle Assembly Building) per proteggere l'hardware da piogge, venti e detriti generati dall'uragano Ian che potrebbero danneggiarlo irrimediabilmente. Questo potrebbe posticipare il lancio di diverse settimane con la prima data utile che non sarà più il 2 ottobre ma più facilmente a partire dal 12 novembre. La NASA rilascerà le informazioni più precise dopo che l'uragano sarà passato.

Posticipare il lancio ulteriormente pone alcuni rischi e la necessità di rivedere alcune procedure. Per esempio il Flight Termination System dovrà essere nuovamente certificato (ma al VAB sarà possibile sostituire le batterie) mentre non si potrà fare nulla se non controlli aggiuntivi per i booster laterali con propellente allo stato solido che attualmente sono in condizioni sub-ottimali per il lancio (ma che non dovrebbero rappresentare un problema veramente serio).

Altro punto interessante riguarda i Cubesat che sono inseriti all'interno dell'Orion Stage Adapter (componente passivo che si trova tra la zona dello stadio superiore ICPS e l'adattatore della navicella. Cosa accadrà a questi piccoli satelliti? Alcune risposte le avevamo già avute in passato, ora grazie ad Argotec abbiamo delle precisazioni riguardanti il Cubesat ArgoMoon.

NASA SLS per Artemis I e i Cubesat: il caso ArgoMoon

Innanzitutto ricordiamo che la scelta di inserire dieci Cubesat all'interno dell'Orion Stage Adapter è data dal fatto che questi piccoli satelliti non rappresentano una differenza eccessiva nel carico utile. Inoltre si può sfruttare parte della spinta e la traiettoria dello Space Launch System per mettere in orbita dei satelliti che forniranno informazioni aggiuntive utili senza spese aggiuntive per vettori ad hoc.

I dieci Cubesat sono: Lunar IceCube, LunaH-Map, LunIR, Omotenashi, Equuleus, Biosentinel, Nea Scout, CuSP, Team Miles e infine ArgoMoon. Quest'ultimo è l'unico europeo (e italiano) ed è realizzato da Argotec per conto di ASI. Il suo scopo è quello di fotografare la separazione degli stadi di NASA SLS per fornire indicazioni precise all'agenzia spaziale statunitense sul funzionamento in orbita del razzo spaziale.

Tutti questi modelli sono simili, ma non uguali, tecnicamente. In generale hanno batterie per funzionare e pannelli solari per ricaricarle una volta in orbita. I sistemi hardware sono invece personalizzati in base agli scopi e alla missione alla quale sono destinati. Il rinvio del lancio pone alcune problematiche legate allo stato di carica delle batterie ma, in generale, pur aumentando i rischi le missioni dei Cubesat non sarebbero particolarmente a rischio.

Il Cubesat ArgoMoon per la missione Artemis I

Secondo Argotec (e in particolare gli ingegneri della società), nel caso specifico di ArgoMoon, "l'impatto sullo stato di carica della batteria di ArgoMoon è piuttosto limitato [ndr. in caso di rinvio del lancio]". In queste fasi dove NASA SLS non è in fase di lancio l'avionica di bordo è completamente scollegata dal pacco batterie (situazione che però non è uguale per tutti i Cubesat). Questo significa che le batterie integrate in ArgoMoon si scaricano a un ritmo piuttosto limitato dovuto a self-discharge e capacity fading tipici delle celle al litio (si tratta di 14 celle di tipo 18650 e non sono mai caricate alla massima tensione per ridurne il degrado e aumentarne la vita utile).

Gli ingegneri hanno anche aggiunto che "ad ogni modo la batteria di ArgoMoon è stata ricaricata periodicamente negli scorsi mesi da personale NASA seguendo procedure sviluppate congiuntamente, e al momento non ci sono rischi per la buona riuscita della missione".

Altre domande che ci si potrebbero porre sono "quanto possono resistere i Cubesat senza carica aggiuntiva? C'è l'effettivo rischio che si scarichino del tutto?". Sempre facendo riferimento ad ArgoMoon, le batterie dovrebbero fornire abbastanza carica per circa un anno (si parla di perdere l'1% della carica al mese) ma, grazie alle ricariche periodiche del personale NASA, si può ridurre l'impatto di self-discharge e capacity fading. Non sarà quindi necessario sostituire le batterie in quanto questo prevederebbe di disassemblare il satellite.

Oltre ai periodi di inattività un altro momento importante per la gestione delle batterie riguarderà le prime fasi del lancio. Infatti dal lancio di NASA SLS fino al rilascio dei Cubesat (compreso ArgoMoon) non ci sarà apporto di energia aggiuntiva da parte del vettore. Quando saranno nello Spazio il Cubesat aprirà i suoi pannelli solari che forniranno 80W continuativi con la PCDU VOLTA (Power Conversion and Distribution Unit) che gestirà la ricarica delle batterie. Quest'ultima è considerabile come un alimentatore per computer delle dimensioni di un modello SFX anche se ovviamente l'hardware e i componenti integrati sono certificati per funzionare nel vuoto e in ambienti con livelli di radiazioni elevati.

Gli ingegneri di Argotec hanno aggiunto che per quanto i ritardi nel lancio di NASA SLS facciano "invecchiare l'hardware" (comprese le batterie) non ci dovrebbero essere particolari problemi né per ArgoMoon né per gli altri Cubesat che sono, allo stato attuale, pronti per il lancio.

Infine un'ultima curiosità che riguarda le differenze e similitudini tra ArgoMoon (di Artemis I) e LICIACube (di NASA DART). Argotec ci ha risposto come i due Cubesat siano "quasi gemelli" basandosi sulla piattaforma chiamata HAWK-6. In particolare l'avionica, PCDU VOLTA e l'OBC (On-Board Computer) FERMI, è comune. A cambiare sono le fotocamere che sono state ottimizzate per gli obiettivi specifici delle due missioni.

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