Il 9 dicembre un razzo vettore Falcon 9 di SpaceX ha lanciato un piccolo satellite astronomico a raggi X della NASA destinato per lo studio dei buchi neri e delle stelle di neutroni, un "antipasto" per il lancio alla fine di questo mese del molto più grande James Webb Space Telescope.
Il Falcon 9 è decollato dalla rampa 39A al Kennedy Space Center all'una di notte locali (le 7 italiane). Lo stadio superiore del razzo ha rilasciato il carico utile, il veicolo spaziale Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), 33 minuti dopo. IXPE, costruito da Ball Aerospace con i telescopi del Marshall Space Flight Center della NASA e i rivelatori dell'agenzia spaziale italiana ASI, studierà diverse dozzine di oggetti, come buchi neri e stelle di neutroni, cercando di vedere come vengono polarizzati i raggi X emessi da questi oggetti.
"Realizzando questa missione, stiamo aggiungendo due variabili al kit di strumenti per l'astrofisica per comprendere queste fonti, ovvero il grado di polarizzazione e la direzione associata alla polarizzazione," ha affermato Martin Weisskopf, investigatore principale dell'IXPE presso la NASA al Marshall, durante una conferenza stampa pre-lancio tenuta il 7 dicembre. Un esempio che ha fornito sono le pulsar. "Abbiamo tre teorie su come vengono prodotti i raggi X," da quelle stelle di neutroni in rapida rotazione, ha detto. "Tutti prevedono una diversa dipendenza dalla polarizzazione". I requisiti scientifici e operativi di IXPE lo hanno portato a un'orbita insolita, a un'altitudine di 600 chilometri e un'inclinazione di circa zero gradi. "L'inclinazione è molto importante per noi perché, in un'orbita equatoriale, lo sfondo dei raggi cosmici è minimo," ha specificato in un altro briefing, sempre il 7 dicembre, Luca Baldini, ricercatore co-principale per la missione presso l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano. L'altitudine, ha aggiunto Brian Ramsey, vice investigatore principale della NASA al Marshall, è stata guidata da un requisito di mitigazione dei detriti orbitali della NASA in modo da poter deorbitare in 25 anni. "Questa è l'orbita più alta in cui possiamo inserirlo e soddisfare ancora tale requisito," ha dichiarato, con le attuali previsioni che stimano che rientrerà tra 18 anni.
Quell'orbita ha guidato lo sviluppo di IXPE, con il veicolo spaziale progettato per adattarsi a un razzo Pegasus XL. Quel veicolo lanciato dall'aria sarebbe decollato dall'atollo di Kwajalein nell'Oceano Pacifico per posizionare il veicolo spaziale in quell'orbita equatoriale. Tuttavia, a sorpresa, la NASA ha selezionato SpaceX nel 2019 per lanciare la missione su un Falcon 9 dalla Florida. SpaceX ha offerto 50,3 milioni di dollari per il lancio di IXPE, significativamente meno dei precedenti prezzi della NASA per i lanci con Pegasus XL.
Nell'immagine, tratta dal webcast, IXPE appena rilasciato dal secondo stadio del Falcon 9. Crediti: SpaceX
Con una massa stimata di 325 chilogrammi, IXPE è il più piccolo payload dedicato lanciato su un Falcon 9, ha affermato Julianna Scheiman, direttore delle missioni satellitari civili di SpaceX, durante il briefing pre-lancio, ma il cambiamento di inclinazione ha assorbito gran parte delle prestazioni disponibili sul veicolo. Ciò ha richiesto che il primo stadio atterrasse su una nave drone nell'Oceano Atlantico piuttosto che tornare a Cape Canaveral, un'opzione utilizzata dal Falcon 9 per il lancio di alcuni payload più piccoli. Il booster, B1061, che in precedenza aveva lanciato le missioni commerciali con equipaggio Crew-1 e Crew-2, il satellite per le comunicazioni SXM-8 e la missione cargo CRS-23, è atterrato con successo sulla nave drone 'Just Read The Instruction' circa otto minuti dopo il decollo. Per SpaceX si è trattata della 130esima missione di un razzo Falcon 9, con il 90esimo atterraggio di successo del primo stadio.
Un altro requisito IXPE ha portato all'uso di LC-39A, invece del vicino Space Launch Complex 40, per il lancio. "La navicella spaziale IXPE è molto sensibile agli effetti acustici," del lancio, ha affermato Tim Dunn, direttore del lancio nel programma di servizi di lancio della NASA, durante il briefing pre-lancio. LC-39A ha un sistema di soppressione del suono migliore rispetto a quello di SLC-40.
Al lancio hanno assistito in presenza il presidente dell’ASI, Giorgio Saccoccia e l’Amministratore della NASA, Bill Nelson. IXPE è la prima missione interamente dedicata allo studio dell’universo attraverso la polarizzazione dei raggi X e per farlo utilizzerà una tecnologia tutta “made in Italy”. A bordo di IXPE sono installati 3 telescopi con rivelatori finanziati dall’ASI e sviluppati da un team di scienziati dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Il ‘cuore’ dei telescopi a bordo di IXPE è rappresentato dai tre Gas Pixel Detector: rivelatori di nuova generazione che sfruttano una tecnologia sviluppata nel corso degli ultimi 15 anni e che si avvale delle competenze maturate dall’INFN nel campo della fisica delle particelle e dall’INAF nello studio dell’Universo nelle Alte Energie. Grazie alla sua tecnologia innovativa, IXPE potrà misurare non solo l'immagine e l'energia delle sorgenti celesti ma potrà anche ricavare, per la prima volta, indicazioni dirette sulle caratteristiche dei campi elettromagnetici ad esse associati. L’ASI oltre a gestire la partecipazione italiana al programma IXPE fornisce il centro spaziale 'Luigi Broglio' (BSC) di Malindi in Kenya come Stazione di Terra primaria per il tracking del satellite supportata anche da Telespazio e lo Space Science Data Center (SSDC) presso la sede dell’Agenzia a Roma per le attività di elaborazione e analisi scientifica dei dati.
Nell'illustrazione artistica IXPE in orbita. Crediti: ASI
IXPE ha una missione primaria di due anni, ma Baldini ha affermato che non vi sono materiali di consumo a bordo che possano scaricarsi e che i rilevatori di raggi X non dovrebbero degradarsi. "Se tutto va bene, penso che sia molto probabile che possiamo puntare a un'estensione".
IXPE è la prima delle due missioni astrofisiche della NASA previste per il lancio a dicembre. Nella Guyana francese infatti, continuano i preparativi per il lancio del James Webb Space Telescope su un Ariane 5, fissato il 22 dicembre. La NASA e l'ESA hanno annunciato il 6 dicembre di aver completato il rifornimento di JWST con idrazina e tetrossido di azoto per i suoi propulsori. Questo rifornimento è uno dei passaggi finali prima che JWST venga installato sull'Ariane 5. Sebbene sia IXPE che JWST siano missioni di astrofisica, sono molto diverse a livello di programmazione. IXPE è una missione Small Explorer, o SMEX, con un costo totale compreso il lancio di 214 milioni di dollari. Si prevede che il JWST di classe ammiraglia costerà 9,7 miliardi di dollari compreso il lancio e i suoi primi cinque anni di attività. "Abbiamo una cena di due portate qui," ha detto Thomas Zurbuchen, amministratore associato della NASA per la scienza, durante la copertura del lancio sulla TV della NASA. "Questo è l'antipasto e il piatto principale arriverà tra due settimane, quando lanceremo il telescopio spaziale Webb".
Questo è stato anche il 128esimo lancio orbitale globale del 2021, il 121esimo a concludersi con successo. Per SpaceX il 28esimo lancio dell'anno, un record per la compagnia di Elon Musk.
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