CHEOPS verso le ultime fasi di test

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Dopo aver superato i test termici in Francia e la prove di vibrazione in Svizzera, CHEOPS è pronto per svolgere la sua missione nello spazio e resistere alle sollecitazioni meccaniche in fase di lancio. La temperatura stabile del telescopio e del rilevatore del satellite sarà un requisito fondamentale per ottenere misurazioni accurate della luminosità delle stelle. Le variazioni della temperatura, infatti, possono causare piccole distorsioni alla struttura del telescopio, con conseguenti cambiamenti artificiali della luminosità della stella misurata. Il rilevatore di Cheops inoltre, necessita di requisiti ancora più accurati: esso misurerà i cambiamenti minuscoli nella luminosità apparente di una stella causata dal transito di un pianeta extrasolare attraverso il disco stellare, pertanto il suo rilevatore deve essere stabile fino a un centesimo di grado per garantire la sensibilità a questi piccoli cambiamenti. 

In orbita il satellite sarà riscaldato direttamente dal Sole e riceverà anche la luce infrarossa irradiata dalla Terra e la luce solare riflessa dalla superficie terrestre. Nonostante queste fonti dirette di calore, tutte le superfici esterne di Cheops saranno esposte allo spazio freddo e, se non riscaldate, potrebbero facilmente raggiungere temperature fino a -200 gradi Celsius. Quando il satellite orbita attorno alla Terra e si gira per osservare diverse stelle-bersaglio, le aree illuminate cambiano continuamente, causando variazioni di temperatura che, se non compensate attivamente, potrebbero degradare la precisione delle misurazioni del transito planetario. Per contrastare queste variazioni, il satellite è dotato di un sistema di controllo che utilizza i riscaldatori di bordo per mantenere il tubo del telescopio a una temperatura di -10 gradi Celsius. Il rilevatore, le cui prestazioni di rumore migliorano a basse temperature, verrà raffreddato fino a un valore inferiore di -40 gradi Celsius. 

Il raffreddamento passivo iniziale del rilevatore viene ottenuto accoppiando quest’ultimo a radiatori dedicati esposti al freddo dello spazio; inoltre, a causa degli sbalzi di temperatura sperimentati dal veicolo spaziale, il gruppo del rilevatore fa anche uso di materiali ad alta capacità termica ed è attivamente controllato da linee di riscaldamento che limitano le fluttuazioni di temperatura entro 0,01 gradi Celsius. Gli ultimi test di vuoto termico, si sono svolti  tra il 20 luglio e il 2 agosto presso gli stabilimenti di prova di validazione di Airbus Engineering (EVT) a Tolosa, in Francia, e il loro obiettivo era  garantire il funzionamento dei sistemi di controllo termico. 

Cheops è stato posto in una camera a vuoto e circondato da pannelli raffreddati a -165 gradi Celsius grazie all’azoto gassoso. L'effetto di riscaldamento del Sole è stato simulato montando piastre riscaldanti piatte attorno a Cheops e usandole per provocare rapidi cambiamenti nel riscaldamento che riproducono, o volutamente superano, la gamma di condizioni previste durante le operazioni. I risultati del test hanno fornito prove dirette che i sistemi di controllo termico funzionano correttamente e Cheops può operare in un ambiente termico estremo e hanno restituito una grandie quantità di dati che saranno utilizzati per perfezionare un modello matematico sul comportamento termico; con questo sarà possibile prevedere con precisione, mediante simulazioni al computer, scenari in volo che non possono essere testati direttamente. 

Subito dopo il completamento dei test del vuoto termico in Francia, il satellite è stato spedito a Zurigo, in Svizzera, per eseguire i  test meccanici di vibrazione. Durante il lancio su un veicolo Soyuz a tre stadi, Cheops subirà forti sollecitazioni in diversi momenti che produrranno vibrazioni a particolari frequenze. Lo scopo di questo test di vibrazione pre-volo era di confermare che il satellite costruito è resistente in fase di lancio. Una delle difficoltà incontrate dal team durante lo svolgimento di questo test riguardava i carichi applicati che necessitavano il giusto equilibrio di peso. Per trovare l'equilibrio ottimale, la forza dei carichi di vibrazione è stata messa a punto utilizzando simulazioni matematiche, a livelli che soddisfano le specifiche di progettazione e i requisiti di verifica del lanciatore Soyuz nel caso particolare di Cheops. 

I test di vibrazione a terra hanno fornito un'importante conferma del fatto che sia il design esclusivo che la lavorazione qualificata del satellite soddisfano le esigenze meccaniche. Ora Cheops può passare alla fase successiva, i test sul rumore e sulla compatibilità elettromagnetica che si svolgeranno nel centro Esa, nei Paesi Bassi. Al termine, Cheops tornerà all'Airbus Defence and Space Spain a Madrid per gli ultimi preparativi prima di affrontare il viaggio verso il sito di lancio, lo  spazioporto di Kourou in Guyana Francese. Cheops è stato costruito dall’Esa e dalla Svizzera con il fondamentale contributo italiano di Asi e l’apporto scientifico dell’Inaf e dell’Università di Padova. Cheops è una missione destinata allo studio dei pianeti extrasolari. Il telescopio spaziale avrà il compito di misurare con altissima precisione la luminosità di un campione di stelle per le quali è già nota la presenza di pianeti e riuscirà a registrare la piccola variazione dovuta al transito del pianeta davanti alla stella madre. Questa misura permette di calcolare con grande accuratezza la dimensione del pianeta, parametro molto importante perché, insieme alla massa che si misura da osservazioni con telescopi a terra, consente agli astronomi di definire la struttura interna del pianeta. Questo è un passo importante per trovare pianeti potenzialmente abitabili dove in futuro potrebbero essere rilevati segni di vita.

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