I futuri telescopi spaziali sono progettati per un servizio più semplice, concentrando l’attenzione sul superamento delle sfide come le posizioni remote e il carburante limitato. I nuovi metodi includono operazioni di prossimità sicure e pianificazione efficiente della traiettoria per potenzialmente estendere la durata delle missioni come James Webb e Gaia.
Avanzamenti nella Serviceability dei Telescopi Spaziali
- I telescopi spaziali stanno diventando più sostenibili grazie a nuovi design focalizzati sulla serviceability. I ricercatori hanno sviluppato un piano di manutenzione per i futuri osservatori spaziali, trarre ispirazione dalle missioni come il Telescopio Spaziale James Webb dell’Agenzia Spaziale Europea e Gaia.
- Anche se la prossima generazione di grandi telescopi spaziali è progettata tenendo presente la serviceability, ci sono enormi sfide nell’implementazione, ha spiegato Siegfried Eggl, professore di ingegneria aerospaziale al Grainger College of Engineering dell’Università di Illinois a Urbana-Champaign.
Sfide del Servizio ai Telescopi Distanti
- Una delle principali sfide è la distanza. I telescopi moderni sono posizionati al Punto di Lagrange L2 Sole-Terra, a circa un milione di miglia dalla Terra. Anche se questa posizione si muove in sincronia con la Terra, rendendola in qualche modo più accessibile, la pura distanza rende il trasporto sia lungo che costoso.
- Nonostante queste sfide, il Punto di Lagrange L2 offre un ambiente tranquillo e a bassa interferenza che migliora significativamente l’impatto delle missioni come Gaia, che Eggl ritiene giustifichi lo sforzo.
Operazioni di Prossimità Sicure: Evitare i Danni
- Un altro aspetto su cui Bommena sta lavorando sono le operazioni di prossimità sicure. Un’astronave inviata per riparare o rifornire un telescopio deve frenare quando lo raggiunge, ha detto Bommena.
- Robyn Woollands, anch’essa professore di ingegneria aerospaziale all’Università di Illinois, ha detto che uno degli obiettivi principali raggiunti con questo lavoro è stato trovare una traiettoria per arrivarci a buon mercato senza dipendere da razzi di grandi dimensioni e proibitivi dal punto di vista economico.
Tecniche Innovative per la Progettazione della Traiettoria
- Lo studente di dottorato Alex Pascarella ha sviluppato una tecnica innovativa per un campionamento rapido dello spazio delle soluzioni che può ridurre il tempo di calcolo. La novità sta nel modo in cui abbiamo unito due approcci separati alla progettazione della traiettoria: la teoria dei sistemi dinamici e la teoria del controllo ottimale, ha detto Pascarella.
- Pascarella ha detto che l’approccio tradizionale per la progettazione della traiettoria nei sistemi multibody come il sistema Sole-Terra si basa sul calcolo dei manifold invarianti di un’orbita.
Verso l’Implementazione Pratica
- Eggl ha detto che il piano per riparare/rifornire Gaia è un progetto completo che può essere implementato. Per il telescopio James Webb, sono necessarie ulteriori ingegnerie.
Riferimento: Mission design for space telescope servicing at Sun Earth L2 di Alex Pascarella, Ruthvik Bommena, Siegfried Eggl e Robyn Woollands, 22 agosto 2024, Acta Astronautica. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.08.031
Questo lavoro è stato supportato dalla NASA e dall’Aerospace Corporation.
