Fra il 16 e 17 dicembre 2022 la SpaceX ha compiuto un'operazione veramente complessa facendo volare, da ogni rampa di lancio che utilizza, due in Florida ed una in California, tre razzi vettori Falcon 9 dedicati ognuno a missioni di genere diverso. Nel corso di appena 36 ore ha piazzato in orbita, rispettivamente, un satellite per lo studio degli oceani, due satelliti per telecomunicazioni e 54 Starlink per la costellazione internet. L'inizio è stato venerdì 16 dicembre quando un Falcon 9 ha lanciato con successo una missione di scienze della Terra sviluppata congiuntamente da Stati Uniti e Francia per monitorare i livelli degli oceani e gli effetti del cambiamento climatico.
Il Falcon 9 è decollato dallo Space Launch Complex 4E (SLC-4E) presso la Vandenberg Space Force Base in California alle 6:46 locali (le 11:46 UTC) del 16 dicembre 2022. Lo stadio superiore del razzo ha rilasciato il carico utile, il veicolo spaziale Surface Water and Ocean Topography (SWOT), su un'orbita alta 890 chilometri 52 minuti dopo. Il primo stadio del razzo, B1071, compiendo il suo sesto volo, è tornato al sito di lancio sette minuti e mezzo dopo il decollo atterrando regolarmente sulla piazzola LZ4, a poche centinaia di metri dalla rampa di lancio. B1071 aveva volato per la prima volta il 2 febbraio 2022 compiendo la missione NROL-87.
Il lancio di venerdì era stato precedentemente programmato per il 15 dicembre, ma SpaceX lo ha posticipato per eseguire ispezioni di due motori del primo stadio in cui è stata rilevata umidità. Quell'umidità poteva essere l'acqua rimasta dalle recenti piogge, perdite di carburante o un fluido utilizzato nel processo di ristrutturazione del motore tra i voli, ha affermato Julianna Scheiman, direttore delle missioni satellitari civili di SpaceX, durante un briefing pre-lancio tenutosi il 14 dicembre. Se fosse stata solo acqua, il lancio avrebbe potuto procedere, ma in caso contrario i motori sarebbero dovuti essere sostituiti, un processo che avrebbe ritardato il lancio di "molti giorni", ha dichiarato Scheiman. La NASA ha infine dichiarato che le ispezioni avevano autorizzato il lancio senza richiedere la sostituzione del motore.
SWOT è una missione congiunta della NASA e dell'agenzia spaziale francese CNES per monitorare i livelli dei mari a livello globale con una risoluzione molto migliore rispetto ai veicoli spaziali del passato. "Quello che SWOT farà è darci un miglioramento di dieci volte nella fedeltà, nella risoluzione spaziale delle nostre misurazioni dell'altezza dei mari," ha detto Karen St. Germain, direttore della divisione di scienze della Terra della NASA, al briefing pre-lancio. Questa risoluzione migliorata fornirà nuovi dati sulla circolazione oceanica e traccerà meglio i cambiamenti lungo le coste, ha affermato. Inoltre SWOT sarà anche in grado di misurare corpi idrici interni come laghi e fiumi che non potevano essere monitorati dalle precedenti missioni altimetriche. "A livello globale, saremo in grado di passare dal vedere un paio di migliaia di corpi idrici interni, come i bacini idrici, a milioni".
Tali misurazioni, ha affermato, sono fondamentali per comprendere gli effetti del cambiamento climatico, come l'innalzamento del livello del mare. "Le misurazioni di SWOT ci aiuteranno a capire davvero come sta cambiando questo ciclo dell'acqua e il ruolo fondamentale che gli oceani svolgono nel cambiamento climatico".
Nella foto il satellite SWOT durante i preparativi finali prima del lancio. Credito: NASA/Keegan Barber
Lo strumento chiave per SWOT è l'interferometro radar in banda Ka (KaRIn), che consente misurazioni dell'altezza dell'acqua a risoluzione più elevata. KaRIn è installato su un braccio lungo 10 metri che verrà dispiegato a partire da circa quattro giorni dopo il lancio. "È un progetto unico nel suo genere," ha dichiarato Parag Vaze, project manager SWOT presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, parlando di KaRIn durante il briefing pre-lancio. "Abbiamo in programma di farlo passo dopo passo, con attenzione." Il dispiegamento richiederà circa quattro giorni, completando la fase iniziale di messa in servizio post-lancio del veicolo spaziale.
Oltre a KaRIn, SWOT trasporta un altimetro simile a quelli utilizzati sulla serie Jason di satelliti per la scienza oceanica e un radiometro a microonde basato sul progetto utilizzato su Jason-3. Altri tre strumenti verranno utilizzati per determinare con precisione l'orbita di SWOT per consentire la sua fase scientifica. La NASA ha speso 822,4 milioni di dollari in SWOT, inclusi KaRIn e alcuni altri strumenti e il lancio. Il CNES ha speso 340 milioni di euro (362 milioni di dollari) per la missione, fornendo l'altimetro e altri strumenti e il bus del veicolo spaziale, costruito da Thales Alenia Space. Il CNES gestirà anche le operazioni dei veicoli spaziali. Anche l'Agenzia spaziale canadese e l'Agenzia spaziale del Regno Unito hanno contribuito a componenti di SWOT, per un valore complessivo di circa 26 milioni di dollari.
SWOT ha una missione principale di tre anni, ma coloro che sono coinvolti nella missione si aspettano che duri più a lungo. Il bus satellitare ha una durata nominale di almeno 10 anni, ha affermato Thierry Lafon, responsabile del progetto SWOT al CNES. “Se tutto andrà bene a bordo, sicuramente ci sarà un prolungamento della missione. Cinque anni sono completamente raggiungibili,“ ha detto. "Posso garantire che saremo in grado di rendere questa missione lunga perché abbiamo bisogno di questi dati per molto tempo". Il lancio è la prima di tre missioni Falcon 9 pianificate da SpaceX nel corso della giornata, le altre due erano previste dalle due rampe della Florida.
Si è trattato del 178esimo lancio orbitale globale del 2022, il 172esimo a concludersi con successo ed l'83esimo degli Stati Uniti.
Appena 11 ore e 2 minuti più tardi, dalla rampa 40 di Cape Canaveral, in Florida, è decollato un altro Falcon 9 con a bordo due satelliti per telecomunicazioni di SES. Volando verso est dalla costa spaziale della Florida, il razzo Falcon 9 ha messo in orbita i primi due satelliti O3b mPOWER che andranno a unirsi ai 20 satelliti Internet O3b di prima generazione di SES lanciati dal 2013 al 2019. Il razzo Falcon 9, alto 70 metri è decollato alle 17:48 locali (le 22:48 UTC) di venerdì 16 dicembre 2022, alla fine della finestra di lancio, di quasi 90 minuti, della giornata. La missione è stata il 200esimo volo di un razzo della famiglia Falcon di SpaceX dal 2006, inclusi 191 voli Falcon 9, cinque Falcon 1 e quattro lanci Falcon Heavy.
Il Falcon 9 di venerdì è stato riempito con 453 tonnellate di cherosene e propellenti di ossigeno liquido negli ultimi 35 minuti prima del decollo, e i motori Merlin 1D sul booster del primo stadio hanno preso vita e hanno accelerato a pieno regime negli ultimi secondi prima decollo. Le pinze idrauliche si sono quindi aperte per liberare il Falcon 9 e dare il via alla sua scalata nello spazio. I nove motori principali hanno prodotto 771 tonnelate di spinta per circa due minuti e mezzo, spingendo il Falcon 9 e i due satelliti O3b mPOWER nell'atmosfera superiore. Quindi lo stadio booster - numero di serie B1067 nella flotta di SpaceX - si è spento e separato dallo stadio superiore del Falcon 9.
Il booster ha esteso le alette a griglia in titanio e ha acceso i propulsori a gas freddo per orientarsi per un ritorno nell'atmosfera di coda, prima di riaccendere i suoi motori per un'accensione frenante e un'accensione finale per l'atterraggio, mirando a una discesa verticale verso la nave drone di SpaceX “A Shortfall of Gravitas” (ASOG) che si trovava a circa 670 chilometri a est di Cape Canaveral.
Nella foto il decollo del Falcon 9 dalla rampa SLC-40 con a bordo i due satelliti della SES. Credito: SpaceX
La SpaceX non ha disposto di video in diretta dell'atterraggio del razzo, ma in seguito ha confermato che il booster era atterrato con successo sulla piattaforma galleggiante nell'Oceano Atlantico.
L'atterraggio ha segnato il completamento dell'ottavo volo nello spazio di questo primo stadio. Il booster aveva debuttato il 3 giugno 2021, con il lancio di una missione cargo Dragon verso la Stazione Spaziale Internazionale, e ha lanciato due equipaggi di astronauti nello spazio nelle missioni Crew-3 e Crew-4 della NASA. Inoltre aveva anche lanciato in orbita il satellite per telecomunicazioni Turksat 5B, un'altra missione di rifornimento della stazione spaziale e un lotto di satelliti Internet Starlink. Più di recente, il booster è stato lanciato ed è atterrato il 3 novembre in missione con il satellite di trasmissione televisiva Hotbird 13G di Eutelsat.
Per la missione O3b, lo stadio superiore del Falcon 9 ha acceso il suo motore tre volte per inviare i due satelliti a banda larga, costruiti da Boeing, su un'orbita più alta, più vicino alla loro altitudine operativa finale a circa 8.000 chilometri sopra l'equatore. Il primo satellite O3b mPOWER è stato rilasciato dal razzo dopo 1 ora e 53 minuti dall'inizio della missione, seguito dalla separazione del secondo veicolo spaziale 2 ore dopo il decollo. I satelliti dispiegheranno i loro pannelli solari e accenderanno i propulsori alimentati allo xeno per manovrare nella loro orbita operativa, un processo che richiederà fino ad aprile circa, secondo SES, la società lussemburghese proprietaria della rete O3b.
I due veicoli spaziali O3b, una volta combinati, pesavano circa 4.100 chilogrammi in configurazione di lancio, ha detto un funzionario Boeing a Spaceflight Now. I satelliti O3b mPOWER trasmetteranno servizi Internet ad alta velocità in tutto il mondo, fornendo connettività "simile alla fibra" agli utenti tra 50 gradi di latitudine nord e sud, secondo SES, l'operatore con sede in Lussemburgo che possiede la flotta O3b. Aerei, navi da crociera, compagnie energetiche, istituti di ricerca e comunità remote possono rimanere connessi utilizzando la rete O3b.
SES ha già 20 satelliti O3b in orbita media terrestre (MEO). Questi sono volati nello spazio con i razzi russi Sojuz nell'ambito di un contratto di servizi di lancio con Arianespace. I nuovi satelliti O3b mPOWER opereranno in un'orbita media terrestre simile, sull'equatore come i satelliti O3b originali. "Il sistema O3b mPOWER di SES è un vero punto di svolta e trasformerà il modo in cui le persone pensano alla connettività," ha affermato Ruy Pinto, Chief Technology Officer di SES. “Fornendo soprattutto prestazioni, O3b mPOWER offrirà servizi di connettività a organizzazioni governative e imprese con sede nelle regioni più remote. In tempi di disastri naturali, quando le reti vengono interrotte, i servizi a bassa latenza di O3b mPOWER possono ripristinare rapidamente le reti di comunicazione critiche.”
Nella foto la scia verso le nubi basse del Falcon 9 decollato venerdì dalla Florida. Credito: SpaceX
O3b sta per "Altri 3 miliardi" in riconoscimento dei miliardi di persone che non hanno accesso a un servizio Internet affidabile. I satelliti O3b originali, costruiti da Thales Alenia Space quasi un decennio fa, avevano 10 raggi di trasmissione per veicolo spaziale. I nuovi satelliti O3b mPOWER, costruiti sulla piattaforma del veicolo spaziale 702 di Boeing, hanno ciascuno più di 4.000 raggi che possono essere regolati per concentrare la larghezza di banda su aree ad alta richiesta. SES si è concentrata sullo sviluppo di satelliti a banda larga per una costellazione in MEO, che pone le stazioni di trasmissione più vicine alla Terra rispetto all'orbita geostazionaria a circa 36.000 km sopra il pianeta. Ciò riduce la latenza, o ritardo, nei segnali Internet rispetto ai satelliti geostazionari. Solo tre satelliti geostazionari potrebbero fornire una copertura globale, ma sono necessari più satelliti in MEO per raggiungere tutto il mondo.
Ma quel numero è ancora molto inferiore alle centinaia o migliaia di satelliti Internet che società come SpaceX e OneWeb stanno lanciando nell'orbita bassa terrestre. I satelliti che volano a meno di 1.600 km sopra la Terra riducono la latenza anche di più rispetto ai satelliti MEO, ma per la copertura globale sono necessari molti più veicoli spaziali. Steve Collar, amministratore delegato di SES, ha affermato che i satelliti O3b mPOWER sono paragonabili alla potenza fornita dai grandi satelliti geostazionari convenzionali.
"Grazie alla miniaturizzazione, non vedi questi satelliti incredibilmente grandi," ha detto Collar. “È davvero, davvero fitto. È come prendere un telefono desktop e trasformarlo in un iPhone avanzato. È lo stesso tipo di miniaturizzazione che deve avvenire. Ed è davvero impressionante ciò che è stato realizzato in Boeing.” Boeing è incaricata di costruire 11 satelliti O3b mPOWER. È previsto il lancio di altri carichi utili O3b mPOWER sui razzi Falcon 9 nel corso del 2023.
"SES si è rivolta a noi con la visione di creare equità globale, fornendo alle persone connettività ad alta velocità dove non era economicamente o fisicamente fattibile costruire un'infrastruttura in fibra," ha affermato Jim Chilton, vicepresidente senior dello spazio e lanci di Boeing. "Abbiamo collaborato per creare una costellazione di super computer nello spazio per raggiungere questo obiettivo e non vediamo l'ora di vedere cosa farà SES come primo utente della piattaforma 702X". SES gestisce più di 50 satelliti che volano in orbita geostazionaria sopra la costellazione O3b. L'architettura di rete dell'azienda consente loro di spostare i clienti tra i satelliti O3b e i satelliti geostazionari secondo necessità e il software consente ai satelliti O3b mPOWER di spostare i propri raggi per concentrarsi su aree con una domanda elevata.
"Sarà particolarmente rilevante per le navi da crociera, per gli aerei che possono volare attraverso l'Atlantico usando la costellazione O3b mPOWER," ha detto Collar. “E poi, quando arriveranno negli Stati Uniti, useranno SES 17, che è il nostro satellite geostazionario che abbiamo davvero progettato per la connettività aeronautica e aeronautica.”
Nella foto i due satelliti di SES inseriti fra le due semi-ogive protettive del Falcon 9. Credito: SpaceX
"Quindi possiamo combinare i meriti di ciò che siamo in grado di ottenere con mPOWER e alcune delle nostre risorse geostazionarie attraverso questo cervello spaziale abilitato al software, e il fatto che siamo completamente digitali, siamo completamente riconfigurabili tramite software, possiamo indicare di trasmettere ovunque e possiamo servire clienti da 10 megabit a 10 gigabit. Questa è davvero la forza del sistema”. Un utente della rete O3b è la nave da crociera Princess Cruises.
"Dal punto di vista delle crociere, al consumatore non importa se si tratta di Starlink, SES o di un altro fornitore," ha affermato John Padgett, presidente di Princess Cruises. “Ciò che interessa al consumatore, ciò che interessa agli ospiti, è comunicazioni coerenti, affidabili, convenienti e ad alte prestazioni. Ora con mPOWER, possiamo portarlo al livello successivo," ha detto Padgett in una conferenza stampa venerdì. “Penso che ci siano molte esplorazioni in corso nel settore delle crociere attorno a Starlink. Ma posso dirti che, dal punto di vista di Princess, acquistiamo il modello ingegneristico che è alla base di mPOWER perché è il giusto numero di satelliti, è il giusto livello di complessità ed è abbastanza industrializzato da poter quindi davvero dipendere dalle operazioni. Per noi non è solo un servizio per i nostri ospiti," ha detto Padgett. “Quindi non puoi avere prestazioni elevate un minuto e nessuna prestazione il successivo. Abbiamo bisogno di comunicazioni davvero affidabili e ad alte prestazioni. Ed è quello che pensiamo di ottenere con questa configurazione satellitare in orbita terrestre e il portafoglio di strumenti che SES ha nella sua cassetta degli attrezzi.”
23 ore dopo il lancio degli O3b mPOWER la SpaceX ha completato il terzetto di lanci orbitali con un'altra missione Starlink.
Nella foto il lancio del Falcon 9 per la missione Starlink Group 4-37. Al centro dell'immagine la torre orbitale di Starship. Credito: SpaceX
Il lancio è infatti avvenuto alle 16:32 locali (le 21:32 UTC) di sabato 17 dicembre 2022 dalla vicina rampa di lancio 39A del Kennedy Space Center, in Florida. Il record per il tempo più veloce tra i lanci da Cape Canaveral risale all'11 novembre 1966. In quella data, un veicolo bersaglio Atlas-Agena decollò dal complesso di lancio 14 alle 14:07:59 EST. Ciò venne seguito un'ora e 39 minuti dopo dal lancio della missione Gemini 12 che trasportava gli astronauti Jim Lovell e Buzz Aldrin dal Launch Complex 19 alle 15:46:33 EST. La coppia avrebbe successivamente praticato il rendez-vous e l'attracco con il veicolo bersaglio.
Mentre l'Eastern Range, che include sia CCSFS che KSC, ha dichiarato di essere pronto a supportare entrambi i lanci a soli 33 minuti di distanza venerdì, la SpaceX aveva annunciato che "stava dando la priorità al lancio della missione O3b mPOWER venerdì pomeriggio e preparando il lancio di Starlink per sabato 17 dicembre.” Il turnaround più breve tra missioni di SpaceX si è verificato all'inizio di quest'anno. La compagnia ha lanciato la missione Crew-5 sulla ISS alle 12:00 PM EDT del 5 ottobre. A ciò fece seguito il lancio dello Starlink Group 4-29 sette ore e 10 minuti dopo alle 19:10 EDT.
Il primo stadio del Falcon 9 in volo da LC-39A era il B1058-15, ed è stata la prima volta che un primo stadio del Falcon 9 ha volato per la quindicesima volta. In precedenza aveva partecipato alla missione Demo-2 con equipaggio, oltre a lanciare ANASIS-II, CRS-21, due missioni di rideshare Transporter e nove voli Starlink. Just Read the Instructions (JRTI), situato a 652 km a nord-est del sito di lancio, era l'obiettivo di atterraggio per questo volo. Anche le due semi-ogive sono state recuperate, dalla nave Bob di SpaceX.
La missione, nota come Starlink Group 4-37, ha portato 54 satelliti Internet Starlink al quarto guscio della costellazione orbitante. Ciò significa che la destinazione finale era un'orbita circolare di 560 km, inclinata di 53,2 gradi. Questo segna anche il primo lancio di Starlink dopo una pausa durata quasi due mesi.
Nell'immagine la posizione delle navi drone per il recupero del primo stadio. Credito: Nasaspaceflight/Gavin Cornwell
Il lancio più recente di Starlink è infatti avvenuto il 28 ottobre, quando 53 satelliti erano decollati dalla Vandenberg Space Force Base in California come parte del Gruppo 4-31. L'ultima volta che SpaceX ha lanciato altri satelliti da aggiungere alla sua costellazione Internet dalla Florida è stato il Gruppo 4-36 il 20 ottobre. Dopo questo lancio, ci sono 3.612 satelliti lanciati come parte della rete Starlink. Di questi, 291 sono già rientrati e bruciati nell'atmosfera. Con altri satelliti che hanno già fallito o sono attualmente in fase di deorbitazione, rimangono in orbita 3.284 satelliti funzionanti dopo che il Gruppo 4-37 diventerà operativo.
Ogni veicolo spaziale è un satellite Starlink v1.5, che ha una massa vicina a 300 kg grazie all'aggiunta di collegamenti inter-satellite laser, che consente a più satelliti di trasmettere informazioni l'un l'altro tramite laser finché non ne raggiunge uno vicino a una stazione di ricezione a terra . Queste tre missioni hanno segnato il 57, 58 e il 59esimo lancio di SpaceX del 2022, che avvicina l'azienda all'obiettivo di 60 missioni in un solo anno. Altre due missioni sono attualmente programmate per quest'anno, tra cui un'altra missione Starlink ed EROS-C3. Si è trattato anche del 179 e 180esimo lancio orbitale globale del 2022, il 173 e 174esimo a concludersi con successo.
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