09 novembre 2021
Il telescopio JANUS per la missione JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) è stato consegnato oggi all’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ed è pronto per essere spedito in Francia per gli ultimi test prima di essere integrato sulla sonda. Realizzato da Leonardo, sotto responsabilità dell’ASI con il contributo e la guida scientifica dell’Università Parthenope e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), il telescopio si unirà presto allo spettrometro MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer), consegnato questa estate. Anche lo spettrometro è stato costruito da Leonardo con il finanziamento e il coordinamento dell’ASI e la supervisione scientifica dell’INAF.
I due strumenti realizzati nello stabilimento di Campi Bisenzio (Firenze) avranno una serie di importanti compiti scientifici e ricoprono un ruolo cruciale per il conseguimento degli obiettivi di JUICE, cioè lo studio di Giove e delle sue tre lune ghiacciate (Ganimede, Europa e Callisto), migliorando così la nostra conoscenza del pianeta gigante e, più in generale, dell’intero sistema solare.
La missione JUICE, che partirà nel 2023, è la prima missione del programma ESA “Cosmic Vision”. Una volta lanciata, impiegherà 7 anni per raggiungere Giove e il suo sistema di lune; resterà nell’orbita del gigante gassoso per almeno 3 anni, durante i quali saranno effettuate osservazioni dettagliate del pianeta e dei suoi satelliti naturali, per consentire alla comunità scientifica internazionale di formulare teorie più precise riguardo alle condizioni di formazione dei pianeti e ai processi di formazione della vita. Ganimede, per esempio, è una luna così grande da essere quasi considerato un nano-pianeta, con caratteristiche molto particolari come la presenza di una sottile atmosfera ricca di ossigeno e oceani sotterranei - che potrebbero potenzialmente ospitare forme di vita - ed è l’unica luna del sistema solare ad avere un proprio campo magnetico. Tutto questo la rende estremamente interessante per la comunità scientifica.
“Torniamo su Giove con strumentazione altamente tecnologica” ha commentato Enrico Suetta, Responsabile Ricerca e Sviluppo Tecnologie elettro-ottiche e spaziali di Leonardo. “Dopo il successo della missione della NASA ‘JUNO’ con a bordo la nostra camera JIRAM, proprio in questi giorni, dopo lo spettrometro MAJIS, anche il telescopio JANUS per la missione dell’ESA ‘JUICE’ lascia il nostro stabilimento di Campi Bisenzio per effettuare gli ultimi test in laboratori esterni ed essere poi integrati sulla sonda. Siamo molto orgogliosi dei nostri sensori elettro-ottici che contribuiscono sempre più allo studio e alla conoscenza del nostro sistema solare e dell’universo”.
JANUS, camera ottica ad alta risoluzione con 13 bande spettrali, contribuirà allo studio della morfologia e dei processi geologici delle lune per indagarne le potenziali condizioni di abitabilità e sonderà gli strati superiori dell’atmosfera gioviana acquisendo immagini a colori altamente definite di nubi, vortici, onde. Non solo, lo strumento avrà anche l’importante compito di fornire informazioni preziose, mediante immagini, di contesto per gli altri strumenti della missione.
JANUS è in grado di vedere su Ganimede circa 7,5 m per pixel e su Giove, più distante, a 15km per pixel. La sfida maggiore per gli ingegneri è stata quella di realizzare uno strumento estremamente compatto e leggero ma in grado di mantenere elevate performance e resistere alle avverse condizioni ambientali dello Spazio e, soprattutto, alle forti radiazioni gioviane che potrebbero disturbare molto critiche per le componenti elettroniche e gli elementi ottici.
Leonardo è responsabile industriale dell’intero strumento con il contributo di sottosistemi dal DLR di Berlino, CSIC-IAA di Granada e CEI-Open University di Milton Keynes. In particolare, Leonardo ha realizzato le ottiche, integrato il piano focale e l’intero strumento.
Le Agenzie Spaziali Italiana, Tedesca, Inglese (ASI, DLR e UKSA), con il Ministero della Ricerca Spagnolo, sono i principali finanziatori del progetto.
Il team scientifico, costituito da ricercatori e istituti internazionali, tra cui INAF/IAPS e CISAS oltre a quelli sopra citati e sotto la guida dell’Università Parthenope di Napoli, ha proposto lo strumento e seguito il progetto in tutte le sue fasi.
Janus
“Lavorare su JANUS ha rappresentato una grande sfida” ha commentato Iacopo Ficai Veltroni, Responsabile degli spettrometri per lo Spazio di Leonardo. “Anche se lo strumento in sé può sembrare come uno dei tanti realizzati qui a Campi Bisenzio, i requisiti di performance di questa camera ad alta risoluzione con i limiti di dimensioni e massa imposti al progetto sono stati molti impegnativi. Basti pensare che la testa ottica di JANUS pesa meno 12kg e il suo telescopio ha dimensioni paragonabili a quelle di un normale foglio A4. Anche la realizzazione dello spettrometro di MAJIS è stata complessa in quanto dotato di tre articolati meccanismi dinamici per ruotare gli specchi e di un avanzato sistema di raffreddamento per garantire le temperature per far funzionare le tecnologie all’infrarosso”.
MAJIS è invece uno spettrometro nel visibile e nell’infrarosso (vicino e medio). Lo strumento è a guida francese, ma è stato realizzato grazie a un accordo bilaterale tra l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e quella francese CNES. Leonardo a Campi Bisenzio ha realizzato il cuore dello strumento, cioè lo spettrometro in grado di osservare e caratterizzare nubi, ghiaccio e minerali sulle superfici delle lune di Giove. Questo sarà il principale strumento dell’intera missione in grado di determinare la composizione delle superfici osservate. MAJIS studierà inoltre la distribuzione verticale di acqua e ammoniaca, ovvero i maggiori contributori di ossigeno e azoto alla chimica atmosferica.
Majis
La realizzazione del telescopio e dello spettrometro di MAJIS è stata una grande sfida per gli ingegneri in quanto strumento dotato di sistemi molto complessi: tre meccanismi dinamici per ruotare gli specchi e un avanzato sistema di raffreddamento. Quest’ultimo, realizzato da Leonardo con il supporto della joint venture Thales Alenia Space, deve garantire temperature molto basse (fino a -190°) alle ottiche e al piano focale che, essendo tecnologie all’infrarosso, necessitano di essere raffreddate (a temperature criogeniche) per funzionare correttamente.
Per la sonda JUICE, Thales Alenia Space (joint venture tra Thales 67% e Leonardo 33%) in Italia è, inoltre, responsabile dello sviluppo, realizzazione e test di RIME. Questo strumento è fondamentale per il successo della missione grazie alla sua capacità di rilevare direttamente la struttura interna degli strati ghiacciati. Utilizzando un’antenna di 16 metri, realizzata da Space Tech GmbH per conto di Airbus Defence and Space, con una frequenza centrale di 9 MHz, RIME è in grado di penetrare fino a 9 km sotto la superfice ghiacciata con una risoluzione verticale fino a 30 metri nel ghiaccio, coprendo la struttura sottostante gli Oceani di Ganimede, Callisto e Europa. Lo sviluppo del radar è stato finanziato dall’ASI e l’Università di Trento è responsabile degli aspetti scientifici. Rime include anche un contributo da parte della NASA.
Per JUICE Leonardo ha anche realizzato il più grande generatore fotovoltaico mai ideato prima per una missione interplanetaria. Con una superficie 85 metri quadrati, sarà in grado di fornire la potenza elettrica necessaria a una distanza di oltre 750 di chilometri dal Sole, dove le temperature raggiungono i -230° C. La generazione costante di energia elettrica è un requisito indispensabile, senza il quale la missione non potrebbe perseguire i propri obiettivi scientifici.
Pannelli fotovoltaici