Spazio, pronto satellite EarthCare, l’Esa getterà nuova luce sul clima

L'Agenzia Spaziale Europea si prepara a gettare nuova luce sull'atmosfera terrestre e sulla crisi del nostro clima con la nuova missione del satellite EarthCARE. Il satellite ESA è dedicato a dare una vasta gamma di nuove informazioni su come le nuvole e gli aerosol influenzino esattamente il clima terrestre e ormai è tutto pronto per il lancio previsto per maggio su uno SpaceX Falcon 9, dalla base aeronautica di Vandenberg, in California. L'Esa ha infatti annunciato che EarthCARE ha superato l'ultimo round di test e controlli meticolosi in Germania ed è ora pronto per essere dichiarato idoneo a viaggiare. EarthCARE, due tonnellate di peso, è stato così esposto con orgoglio in una camera bianca presso gli stabilimenti Airbus, a Friedrichshafen, ed bordo della missione viaggerà anche tanta tecnologia made in Italy di ASI, Leonardo e Thales Alenia Space.

EarthCARE ha avuto in questo modo la possibilità di "mettersi in mostra" prima che gli ingegneri intraprendessero l'accurato compito di prepararlo per il viaggio verso il sito di lancio negli Stati Uniti. Dotato di quattro diversi strumenti, questo straordinario satellite è la più complessa delle missioni Earth Explorer dell'Esa, missioni che "restituiscono informazioni scientifiche chiave che migliorano la nostra comprensione di come il pianeta Terra funziona come sistema e dell'impatto che gli esseri umani stanno avendo sui processi naturali" spiega l'Agenzia Spaziale Europea. Con la crisi climatica che avanza l’EarthCARE - Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer - è stato sviluppato per gettare nuova luce sulle complesse interazioni tra nuvole, aerosol e radiazioni all’interno dell’atmosfera terrestre.

Gli esperti dell'Esa sottolineano che l’energia nell’atmosfera è un equilibrio tra la radiazione in entrata dal Sole, che riscalda il sistema Terra, e la radiazione termica in uscita, che raffredda la Terra. Sebbene sia noto che le nuvole svolgono un ruolo estremamente importante nel riscaldamento e nel raffreddamento dell’atmosfera, rimangono una delle maggiori incertezze nella nostra comprensione di come l’atmosfera guida il sistema climatico. Le nuvole e, in misura minore, gli aerosol, proseguono dall'Esa, riflettono nello spazio l’energia solare in entrata, ma intrappolano anche l’energia infrarossa in uscita. Ciò porta ad un effetto netto di raffreddamento o riscaldamento. Inoltre, gli aerosol influenzano il ciclo di vita delle nuvole e quindi contribuiscono indirettamente al loro effetto radiativo. Il set di quattro strumenti all’avanguardia di EarthCARE lavorerà insieme proprio per fornire una "visione olistica" della complessa interazione tra nuvole, aerosol e radiazioni per fornire nuove informazioni sul bilancio delle radiazioni della Terra, sullo sfondo della crisi climatica.

Il Project Manager EarthCARE dell’Esa, Dirk Bernaerts, osserva che "è fantastico vedere EarthCARE in tutto il suo splendore e sono estremamente orgoglioso di ciò che ESA, JAXA e i nostri partner industriali hanno ottenuto nello sviluppo di questa straordinaria missione". "Essendo una missione estremamente complessa è stata una strada piuttosto lunga, ma ora - afferma Bernaerts - la missione arriva in un momento critico nello sviluppo di modelli climatici globali che stanno iniziando a risolvere la convezione delle nuvole su scale chilometriche. EarthCARE è certamente pronto a dare un contributo importante a complicati modelli climatici e previsioni meteorologiche numeriche".

Il Direttore dei programmi di osservazione della Terra dell’ESA, Simonetta Cheli, sottolinea che "EarthCARE si aggiungerà presto alla nostra famiglia crescente di missioni di ricerca pionieristiche di Earth Explorer. Finora, tutte queste missioni hanno superato i loro obiettivi scientifici e le loro aspettative e mi aspetto pienamente che anche EarthCARE seguirà l’esempio". "Sebbene EarthCARE sia una missione dell’Esa, rivolgiamo un ringraziamento speciale alla Japan Aerospace Exploration Agency - JAXA - che ha fornito il radar per la profilazione delle nuvole, uno dei principali strumenti di misurazione dei satelliti" aggiunge ancora il Direttore Cheli. Il vicepresidente di JAXA, Koji Terada, evidenzia inoltre che "nonostante il concetto di missione sia stato proposto più di 20 anni fa, EarthCARE è più attuale che mai. Sono profondamente colpito dal fatto che la missione si basi su requisiti scientifici così eccellenti e visionari. Siamo molto orgogliosi di offrire il radar di profilazione delle nuvole per la missione".

Il radar di profilazione delle nuvole del satellite fornisce informazioni sulla struttura verticale e la dinamica interna delle nuvole, il suo lidar atmosferico fornisce informazioni sulla sommità delle nuvole e profili di nuvole sottili e aerosol, il suo imager multispettrale offre una panoramica dell'ampia scena in più lunghezze d'onda e il suo radiometro a banda larga le misure riflettevano la radiazione solare e la radiazione infrarossa in uscita. Il leader del progetto Airbus EarthCARE, Maximilian Sauer, ricorda che "ci sono voluti 15 anni per sviluppare EarthCARE con esperti coinvolti da oltre 15 paesi in Europa, nonché Canada, Stati Uniti e Giappone. E grazie a questo duro lavoro abbiamo un satellite destinato a migliorare i modelli climatici. Si tratta di un grande risultato anche per i colleghi di tre diversi siti Airbus e per le oltre 40 aziende subappaltatrici coinvolte". Walther Pelzer, direttore generale dell'Agenzia spaziale tedesca DLR indica infine che "il satellite EarthCARE è stato costruito in Germania" e che "nella missione sono coinvolte numerose aziende e istituzioni scientifiche tedesche".

La missione EarthCARE dell’Agenzia Spaziale Europea, in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Giapponese JAXA, contribuirà dunque a raccogliere informazioni fondamentali per comprendere meglio la relazione fra nuvole, aerosol e radiazioni e i loro effetti combinati sul sistema climatico e della Terra. Ad oggi, le interazioni tra aerosol e nuvole risultano poco studiate lasciando dei quesiti aperti per i climatologi. Una migliore conoscenza di questi fenomeni, ad esempio quante radiazioni solari e della superficie terrestre aerosol e nuvole riflettono o assorbono, può contribuire alla conoscenza del trasferimento radiativo nell'atmosfera e quindi capire come questi elementi naturali influenzano il delicato equilibrio della temperatura del pianeta.

Tra le novità, EarthCARE sarà inoltre in grado di fornire per la prima volta i profili verticali di nuvole e aerosol dallo spazio, su scala planetaria, contribuendo a migliorare l'accuratezza dei modelli climatici. E a bordo della missione c'è anche tanta tecnologia italiana. Per la missione EarthCARE, il colosso italiano dell'aerospazio Leonardo ha fornito un importante contributo tecnologico grazie anche al supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi). Leonardo ha infatti realizzato il trasmettitore laser dello strumento ATLID (Atmospheric Lidar), i pannelli solari, uno speciale sensore d’assetto e un trasmettitore di potenza per lo strumento Cloud Profiling Radar (CPR) della JAXA. Il trasmettitore laser è stato realizzato da Leonardo nei siti di Pomezia (Roma) e Campi Bisenzio (Firenze) per lo strumento ATLID, un lidar atmosferico composto da più parti, contribuirà a raccogliere dati importanti sulle particelle degli aerosol e delle nubi.

Dallo spazio, il laser è in grado di osservare particelle nell’atmosfera molto piccole, di dimensioni inferiori un millesimo di un millimetro, ovvero 30 volte più piccole dello spessore di un capello. Per riuscirci, il trasmettitore laser emette una serie di brevissimi impulsi nell’ultravioletto della durata nano secondi (in un minuto circa 3.000 impulsi) che vengono “riflessi” dagli aerosol (quali sottili particelle solide, goccioline liquide sospese nell’aria o in altro gas) o dalle nubi sottili, in modo tale da generare un segnale di ritorno contenente le informazioni sulla distanza e sulla tipologia delle particelle osservate e successivamente analizzate dal ricevitore dello strumento ATLID. Composto da circa 80 elementi ottici - tra cui lenti e specchi - perfettamente posizionati con una precisione ed una stabilità del fascio laser impossibile da cogliere dall’occhio umano, e da un sofisticato meccanismo di allineamento automatico ottenuto anche grazie alla movimentazione dell’ultimo specchio, il laser di Leonardo garantisce una perfetta calibrazione con il ricevitore del lidar.

L'italiana Leonardo vanta una solida esperienza nella realizzazione di trasmettitori laser per lo spazio, avendo già sviluppato quello più potente al mondo mai utilizzato nello spazio, a bordo della missione dell’ESA Aeolus per lo studio dei venti. Anche i pannelli fotovoltaici della missione EarthCARE sono realizzati da Leonardo, nello stabilimento di Nerviano (MI). Il satellite è composto da una sola ala di 11 metri, con 5 pannelli per un totale di oltre 5.500 celle, in grado di erogare fino a 5kW, ovvero pari al fabbisogno di due piccoli appartamenti. Considerato che EarthCARE orbiterà a circa 390 chilometri, un’altitudine relativamente bassa, i pannelli made in Italy sono stati realizzati con una speciale vernice bianca per poter resistere ai fenomeni erosivi tipici di questa orbita che potrebbero degradare le superfici maggiormente esposte.

Leonardo ha inoltre fornito un sensore, realizzato a Campi Bisenzio (FI), che si attiva solo in caso di necessità e utilizza il Sole come riferimento per orientare il satellite. Anche lo strumento “Cloud Profiling Radar (CPR)” della JAXA ha a bordo tecnologia Leonardo. Infatti, nasce nello stabilimento di Nerviano (MI) il trasmettitore (“High Power Transmitter” - HPT) che amplifica e fornisce all’antenna dello strumento la potenza e il segnale per poter far funzionare il radar. Il trasmettitore riceve dalla batteria del satellite circa 150 W generando energia impulsata al radar fino a 2 kW.

Per la missione EarthCARE, inoltre Thales Alenia Space (joint venture Thales 67%, Leonardo 33%) ha realizzato nel Regno Unito il radiometro a banda larga (Broad-Band Radiometer – BBR), lo strumento che misurerà sia il flusso solare riflesso sia il flusso termico terrestre, attraverso lo spettro dall'ultravioletto all'infrarosso. Il BBR si compone di tre telescopi, sofisticati sistemi di calibrazione e rivelatori.