EPES/Sakigake

 

È stato il primo veicolo spaziale dell'ISAS ad aver effettuato un fly-by con la cometa di Halley. La stessa agenzia spaziale giapponese inviò anche un'altra sonda gemella (Suisei) verso il famoso "astro chiomato" che transita al perielio in media ogni 76 anni (... 1835, 1910, 1986, 2061 ...).

 

DESCRIZIONE DELLA SONDA

 

Aveva una struttura cilindrica dal diametro di 1,4 m ed l'altezza di 70 cm. Dall'HGA (posta sulla faccia superiore) all'MGA (posta in quella inferiore) c'erano 2,5 m. La maggior parte del corpo cilindrico era coperta da pannelli solari che potevano produrre 100 W d'energia elettrica. Dentro erano posizionati: due serbatoi contenenti 10 kg d'idrazina, gli strumenti scientifici ed un dispositivo meccanico per rallentare le rotazioni al minuto.

Infatti veniva stabilizzata con rotazioni sul proprio asse a due differenti velocità (spinrate): 5 o 1 giri/minuto. Questi due differenti valori erano selezionati a seconda delle operazioni o degli esperimenti da svolgere. La "geometria" sonda-Terra e le restrizioni sulle velocità di trasmissione/ricezione precludevano l'utilizzo di una singola antenna. Però un meccanismo per la riduzione della rotazione (despun in gergo) permetteva di tenere l'antenna principale sempre rivolta verso la Terra. Il controllo dell'assetto e della velocità di rotazione erano delegati a piccoli propulsori all'idrazina posizionati in vari punti del corpo cilindrico. La determinazione del corretto assetto invece era affidata a sensori solari e stellari.

 

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Le telecomunicazioni erano possibili grazie a tre antenne: una HGA dal diametro di 80 cm, una MGA (riserva dell'HGA) ed un LGA (da usare quando la sonda era vicino alla Terra). Il transponder garantiva sia le trasmissioni (alla frequenza di 2293,15 MHz) con una potenza di 5 W che la ricezione dei comandi inviati da terra. Le modalità del bitrate per il downlink erano due: ‘l' [da low] con codifica, oppure ‘H′ [da high] senza codifica. Il bitrate per l'uplink invece era sempre 64 bps (anche a 1,1 UA cioè 164,56 milioni di km — la distanza fra la Terra e la sonda al momento del fly-by cometario). Il peso "a secco" (senza propellente) del veicolo spaziale si attestava sui 138,1 kg.

 

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Gli strumenti scientifici (massa: 12,6 kg; consumo: 5,6 W) a bordo erano: 

1. analizzatore di plasma cosmico (PWP, Plasma Wave Probe ¦ 5,2 kg · 1,7 W);

2. analizzatore di vento solare (SOW, Solar Wind experiment ¦ 2,0 kg · 1,1 W);

3. magnetometro triassiale (IMF, Interplanetary Magnetic Field experiment ¦ 5,4 kg · 2,8 W).

PWP

doveva misurare lo spettro dell'onda di plasma entro qualche milione di km dalla cometa. Inoltre sarebbero stati "monitorati" i fasci di elettroni provenienti dal Sole e le onde elettromagnetiche emesse dall'astro chiomato. Lo strumento era formato da un'antenna dipolo lunga 10 metri da un'estremità all'altra operante in un ampio intervallo di frequenza (70-200.000 Hz). L'altro dispositivo misurava le componenti del campo magnetico in un più ristretto intervallo di frequenza (70-2800 Hz). La soglia minima di input per il primo sensore era 0,1 mV [micro Volt]. Mentre per il secondo la soglia minima di input era 5 pT [picoTesla] Entrambi i sensori — quello per il campo elettrico e l'altro per il campo magnetico — avevano 16 canali con una larghezza di banda variabile. I valori analogici venivano "trasformati" in word da 12 bit grazie a convertitori analogico-digitale. La velocità di trasmissione [bps] in modalità ‘H′ era di 512 (se tutti strumenti funzionavano) oppure 768 (se funzionavano il SOW o l'IMF). Nella modalità ‘l' il bitrate poteva essere 32 o 48 a seconda di quanti strumenti scientifici funzionassero in contemporanea.

SOW

aveva il compito di misurare la velocità di massa, la densità e la temperatura degli ioni nel vento solare. Lo strumento era praticamente una "gabbia di Faraday" e si componeva di quattro "griglie" (grid in gergo) distanti 4 mm fra loro e di un collettore per gli ioni. La prima griglia G1 era collegata alla superficie esterna della navicella. Un'onda quadra di tensione veniva applicata alla griglia "modulatrice" G2. Il voltaggio variava fra 0 e 1500 ± 40 V ad una frequenza di 400 Hz. Questo produceva una corrente "pulsante" che respingeva unicamente le particelle aventi una differenza di potenziale compresa fra 0 e v [massimo 1500 V, dove v veniva stabilito via comando]. Questa corrente pulsante poteva avere valori compresi fra 2 nA [nanoampere] e 800 mA [microampere]. Inoltre veniva "campionata" in 128 punti tra -90° e +90° rispetto alla direzione del vento solare. La terza griglia era "collegata a massa" per bloccare una qualsiasi perdita di tensione modulata fra G2 ed il collettore. La quarta griglia aveva una tensione di -100 V per reprimere i fotoelettroni provenienti dal collettore.  La velocità di trasmissione [bps] in modalità ‘H′ era di 512 (se tutti strumenti funzionavano) oppure 768 (se funzionavano il SOW o l'IMF). Nella modalità ‘l' il bitrate poteva essere 32 o 48 a seconda di quanti strumenti scientifici funzionassero in contemporanea.

IMF

doveva studiare le strutture macroscopiche e microscopiche della magnetosfera solare e dell'eventuale m. cometaria. Lo strumento era montato sul braccio lungo 2 metri e poteva operare in due intervalli dinamici, "stretto" (narrow) e "ampio" (wide). Gli intervalli di misurazione [nT] erano due: da -64 a +64 nel primo intervallo e da -128 a +128 nel secondo. L'"uscita" digitale poteva essere di 12 o 8 bit; tale differenza era legata all'antenna utilizzata: 12 bot per l'HGA oppure 8 bit per l'LGA. Nell'intervallo ampio con l'uscita ad 8 bit, la risoluzione era 0,03125 nT/LSB [nanotesla per bit meno significativo]. Se invece l'uscita fosse stata di 12 bit, la risoluzione si attestava su 0,5 nT/LSB. Nell'intervallo stretto, la risoluzione era rispettivamente [nT/LSB]: 0,0625 per l'uscita a 12 bit e 1 per l'uscita a 8 bit. La velocità di trasmissione e la cadenza di campionamento (sampling rate) dipendevano da quali strumenti erano in attività: PWP e SOW, solo SOW oppure solo PWP.

 

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07.01.1985, 11:46 - Lancio EPES

 

La sonda — denominata anche EPES (Experimental Planetary Exploration Satellite) — fu lanciata alle 19:26:00 del 7 Gennaio 1985 con un tre stadi Mu 3SII. Il razzo la pose in un'orbita eliocentrica di trasferimento (perielio: 0,815 UA; afelio: 1,012 UA; periodo: 316,2 giorni; inclinazione: 1,52°). Secondo consuetudine, la navicella fu ribattezzata Sakigake ("pioniere" in giapponese). Nella prima settimana il veicolo spaziale era seguito per otto ore il giorno; la sua rotazione [giri/minuto] venne ridotta da 120 a 30 ed infine a 5. Il 10 Gennaio venne effettuata una correzione di rotta. In seguito le operazioni di controllo furono effettuate ad intervalli di 10 giorni. Il 14 Febbraio ci fu la seconda correzione della traiettoria.

 

 - 1986 -

 

A Febbraio incominciò la pianificazione dell'incontro con la cometa di Halley. Furono fatti test e prove di comunicazione con le nuove antenne del DSC dell'ISAS. Sakigake avrebbe incontrato la cometa tre giorni dopo la gemella Suisei. La fase finale dell'incontro iniziò il 10 Marzo: alle 19:40:17 l'IMF iniziò a raccogliere dati. Poco dopo, alle 19:57:37, anche il SOW cominciò il suo studio studio scientifico. Riguardo al PWP non ci sono notizie a riguardo.

 

- 11 Marzo 1986 -

 

| fly-by con la cometa|

 

Alle 04:17:51, Sakigake transitò a 6.990.000 km dalla cometa di Halley alla velocità relativa di 75,3 km/s (271.080 km/h). A quella notevole distanza fu scoperto che c'era ancora iterazione fra il vento solare e la coda dell'astro chiomato. Per fortuna non c'erano detriti pericolosi che avevano danneggiato Suisei  (transitata a 151.000 km dal nucleo alle 13:06 dell'8 Marzo).

Il 13 Marzo si concluse il periodo di osservazione da parte degli strumenti scientifici: il SOW terminò alle 02:31:51, mentre l'IMF lo fece poco dopo (alle 02:41:43). Non avendo riportato danni rilevanti la sonda continuò la sua missione di studiare i campi magnetici interplanetari.

 

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La traiettoria di Sakikage dall'08.01.1985 (lancio) all'08.01.1992 (primo swing-by della Terra)

 

Fra il 25 e 29 Gennaio 1987 furono eseguite varie manovre propulsive per un ∆v pari a 37 metri/s. Nel Giugno 1988 la sonda passò all'opposto della Terra rispetto al Sole. Alle 23:08:47 dell'8 Gennaio 1992 Sakigake transitò a 82.619 km dalla Terra. Così divenne la prima sonda giapponese ad aver effettuato un gravity assist ("effetto fionda" in gergo) del nostro pianeta. Questo sorvolo, che fra l'altro permise di osservare la coda magnetica terrestre, modificò i parametri orbitali. Infatti il perielio aumentò a 0,92 UA, l'afelio salì a 1,15 UA, il periodo diventò 382,8 giorni, mentre l'inclinazione rispetto all'eclittica divenne praticamente nulla (0,07°).

Il 14 Giugno 1993 Sakigake effettuò un secondo swing-by terrestre alla distanza di 255.120 km. Il terzo "transito" terrestre avvenne il 28 Ottobre 1994 a ben 548.508 km di distanza. Un altro sorvolo della Terra si ebbe il 3 Luglio 1995, ma la distanza di transito non è nota.

Purtroppo la quantità di idrazina a disposizione s'esaurì. Così non fu possibile effettuare ulteriori manovre propulsive. Conseguentemente saltarono i fly-by previsti con la cometa Honda-Mrkos-Pajdusakova (03.02.1996, 0,17 UA dal Sole, a 10.000 km dal nucleo alla velocità relativa di 23,6 km/s) e la cometa Giacobini-Zinner (29.11.1998, passaggio a 14 milioni di km). Sakigake mantenne i contatti settimanali fino al 15 Novembre 1995. Da quel giorno, quando la sonda era distante 106 milioni di km, non fu più possibile ricevere/trasmettere la telemetria. Da allora i controllori del DSC (Deep Space Centre) dell'ISAS ricevettero dalla navicella solo un "segnale di presenza" (beacon signal in gergo). Infine dal 7 Gennaio 1999 la sonda non fu più "ascoltata".

 

NOTA:

 

Dal 1° Ottobre 2003 l'ISAS (Istitute of Space and Astronautical Science, ‘‘Istituto per lo Spazio e le Scienze Astronautiche’’), il NAL (National Aerospace Laboratory, ‘‘Laboratorio Nazionale per le scienze Aerospaziali’’) e l'NASDA (NAtional Space Development Agency, ‘‘Agenzia Nazionale per lo Sviluppo Spaziale’’) si sono unite costituendo la JAXA (Japan Aerospace eXploration Agency, ‘‘Agenzia Giapponese di Esplorazione Aerospaziale’’).

 

FONTI, RIFERIMENTI, LINK DEL MATERIALE UTILIZZATO PER QUESTA SCHEDA

 

x SCHEMI, FOTO:

 

- schema (1): LINK;

- foto (2): LINK;

- foto (3): LINK;

- schema (4): LINK.

 

x il TESTO:

 

• National Space Science Data Center, 1985-001A;

• Space.40, 1985-001A [NB: testo in ceco];

• Deep Space Chronicle, 1985 - LINK [file .pdf];

• Awesome80s, (“Sakigake”), LINK;

• ISAS, “Missions” - LINK;

• Sven's space place, (“Space Frequency Listing, 2250-2300 MHz, Downlink”) - LINK;

• Planetary Data System, (“Sakigake”), LINK;

• “The Suisei / Sakikage (Planet-A/MS-T5) Mission” - LINK [file .TXT].

 

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