Il CubeSat Milani è pronto per la missione Hera

Finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana, ASI, il CubeSat Milani è stato presentato alla stampa presso la sede del suo contraente principale Tyvak International a Torino. Verrà ora trasportato nel Test Centre di ESTEC dell'ESA nei Paesi Bassi, dove Hera è attualmente sottoposta a test pre-volo, per l'integrazione con la sua navicella madre e la successiva convalida del sistema di collegamento intersatellitare che collegherà Hera, Milani e Juventas mentre si muoveranno intorno al sistema Didymos.

«Questo è un risultato fondamentale per Tyvak International», spiega Margherita Cardi, vicepresidente dei programmi di Tyvak International e Responsabile del Programma Milani. «Milani è ora pronto per essere consegnato all'ESA e per essere sottoposto ai test di sistema con Hera, per garantire la validazione delle interfacce e della comunicazione end-to-end prima del lancio. Il viaggio non è finito, ma siamo un passo più vicini a Didymos, ed è stato un vero onore ospitare qui a Tyvak tutte le persone che hanno contribuito a questo straordinario progetto e celebrare insieme questo traguardo.»

L'origine della missione Hera

All'evento di consegna di Milani era presente anche Alice Milani, figlia dell'uomo da cui il CubeSat prende il nome. Andrea Milani, professore di matematica all'Università di Pisa, è stato un pioniere della difesa planetaria che per primo ha ideato quello che è diventato il Centro di Coordinamento degli Oggetti Vicini alla Terra dell'ESA, con sede presso il centro ESRIN dell'Agenzia a Frascati, in Italia. Poi, nel 2004, propose l'idea di una missione di difesa planetaria a due navicelle, chiamata Don Chisciotte. Una navicella spaziale - chiamata Hidalgo - avrebbe colpito un asteroide non pericoloso, mentre un'altra navicella spaziale - chiamata Sancho - avrebbe raccolto dati per validare i modelli di impatto degli asteroidi.

La sua proposta si è evoluta nella missione DART della NASA (ex Hidalgo) - che nel 2022 ha deviato l'orbita di Dimorphos attorno a Didymos - e nella missione Hera di follow-up (ex Sancho) per raccogliere da vicino dati sulla massa e sulla composizione dell'asteroide e sul sito d'impatto di DART. Purtroppo, Andrea Milani non ha vissuto abbastanza a lungo per vedere la realizzazione della sua idea, essendo scomparso improvvisamente nel 2018.

Milani rimane in contatto con la navicella madre

Milani analizzerà Dimorphos e l'oggetto più grande attorno cui l'asteroide orbita, Didymos, in una gamma di colori più ampia di quella visibile all'occhio umano, per identificare la composizione minerale degli asteroidi e persino i singoli massi che poggiano su di essi. Inoltre, analizzerà l'ambiente polveroso che circonda questi corpi. Il sistema di collegamento intersatellitare tra la navicella madre Hera e i suoi piccoli compagni monitorerà i piccoli spostamenti nelle loro posizioni dovuti alla forza di attrazione gravitazionale degli asteroidi, contribuendo a valutarne la massa.

Ma il piccolo Milani è anche un veicolo spaziale a tutti gli effetti, dotato di telecamera a luce visibile, altimetro laser e sensori stellari per la navigazione, oltre a un sistema di propulsione a gas freddo. Mentre Hera orbiterà a circa 20-10 km dagli asteroidi, Milani si avventurerà a quote più basse, partendo da 10 km e avvicinandosi fino a 2 km. Entrare in un'orbita tradizionale attorno al sistema Didymos è impraticabile a causa della sua gravità estremamente bassa. Milani invece percorrerà una serie di «archi iperbolici» nelle sue vicinanze, come ripetuti fly-by, o sorvoli, in cui i suoi propulsori cambieranno regolarmente direzione per rimanere il più vicino possibile.

Infine Milani tenterà un atterraggio su Dimorphos. I suoi giroscopi e accelerometri di bordo raccoglieranno dati preziosi sull'atterraggio e su eventuali successivi rimbalzi a bassa gravità, per fornire informazioni sulle proprietà della superficie dell'asteroide.

I primi CubeSat dell'ESA nello spazio profondo

I CubeSat sono piccoli satelliti a basso costo costruiti a partire da scatole di 10 cm, tradizionalmente impiegati per scopi didattici ma che sempre più spesso vengono utilizzati nell'orbita terrestre. Milani e Juventas saranno i primi CubeSat dell'ESA a rimanere diversi mesi nello spazio profondo, operando in prossimità di un piccolo corpo del Sistema Solare.

Trascorreranno i due anni della fase di crociera di Hera verso Didymos all'interno di una coppia di «Deep Space Deployers» che li manterranno in vita e in salute. I satelliti verranno rilasciati uno alla volta, inizialmente in modo parziale per verificare le funzionalità di ciascun CubeSat. Infine, saranno dispiegati con una velocità di pochi centimetri al secondo - a una velocità maggiore rischierebbero di perdersi nello spazio a causa della bassa gravità.

Gli strumenti di Milani

Milani è un CubeSat «6-unitXL» di appena 13 x 24,6 x 36,6 cm. Su un lato di Milani si trovano i quattro sensori di ASPECT, Asteroid Spectral Imager, uno strumento sviluppato dal centro di ricerca tecnica finlandese, che immortalerà gli asteroidi nel visibile, nel vicino infrarosso e nell'infrarosso a onde corte.

«ASPECT è una telecamera iperspettrale la cui eredità risale a una serie di strumenti utilizzati sui droni in vari modi per il monitoraggio agricolo, forestale e dell'inquinamento», spiega Antti Näsilä, Principal Scientist e responsabile del progetto ASPECT presso il VTT.

«Quindi la miniaturizzazione utilizzata ha fatto sì che il passaggio ai CubeSat fosse una transizione semplice, e una versione precedente dello strumento ha volato sul primo CubeSat finlandese, Aalto-1, nel 2017. Ma nonostante le dimensioni ridotte, ASPECT è estremamente complesso, ognuno dei quattro canali richiede circa 50 segnali di controllo ciascuno, che attraversano lo strumento.»

Il secondo strumento a bordo di Milani è VISTA, Volatile In-Situ Thermogravimetre Analyser, un rilevatore di polveri di fabbricazione italiana. Questo si basa su microcristalli di quarzo le cui risposte piezoelettriche sono leggermente alterate dall'adesione di minuscole particelle di polvere.

Ernesto Palomba dell'Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali italiano, responsabile dello strumento VISTA, spiega: "Sulla Terra questa stessa tecnologia di precisione viene utilizzata nei laboratori di analisi e per controllare i processi di deposizione di film sottili. VISTA la utilizzerà per identificare l'acqua e altre specie volatili intorno agli asteroidi, nonché la presenza di polvere. Speriamo che il nostro strumento possa continuare a funzionare anche sulla superficie di Dimorphos».

Franco Perez Lissi, Ingegnere di Sistema di Hera dell'ESA, commenta: «Il primo CubeSat per lo spazio profondo dell'ESA è stato sviluppato in tempo record da un team incredibile. L'ESA è estremamente colpita dalle competenze, dalla motivazione e dall'impegno di Tyvak International. Siamo ansiosi di vedere la navicella spaziale in azione, che ci aiuterá a svelare i molti misteri del sistema di asteroidi Didymos».