A causa del lancio a bordo del razzo Vega di venerdì, Simba CubeSat dell'ESA è una piccola missione con una grande ambizione:misurare uno dei fattori fondamentali del cambiamento climatico in un modo nuovo. Il nanosatellite lungo 30 cm si trasformerà dalla Terra allo spazio, al sole e viceversa, per calcolare il bilancio energetico complessivo del nostro pianeta.

I CubeSat sono satelliti in miniatura costituiti da scatole standard di 10 cm. Simba, abbreviazione di "squilibrio sole-terra" è un CubeSat a "3 unità", sviluppato per l'ESA da un consorzio guidato dal Royal Meteorological Institute (RMI) del Belgio con l'Università di Lovanio e ISIS-Innovative Solutions in Space nei Paesi Bassi.

"Questo è il tipo di strumento scientifico che altrimenti collocheremmo su una piattaforma satellitare a grandezza naturale, " spiega Stijn Nevens, Simba investigatore principale presso RMI.

"Ma se riusciamo a farlo funzionare su un più piccolo, CubeSat più economico, allora potremmo essere in grado di costruire e far volare più versioni di questo strumento in futuro, per coprire l'intero pianeta per il costo equivalente di una singola missione tradizionale. Questo è importante perché la variabile che miriamo a misurare è cruciale.

"L'origine principale del cambiamento climatico è che una quantità crescente di calore dal sole viene trattenuta all'interno del sistema atmosferico. Per quantificare direttamente questo abbiamo bisogno di misurare quanta energia solare sta ricevendo la Terra - chiamiamo questo irraggiamento solare totale - quindi quanto di questo viene riflesso dalla superficie e dall'atmosfera della Terra, o essere irradiato come energia termica a lunghezza d'onda più lunga.

"Sottraendo il secondo dal primo, ci ritroviamo con una cifra per il bilancio delle radiazioni della Terra:la quantità di energia che il nostro pianeta trattiene piuttosto che rifletterla o irradiarla.

"Abbiamo già una classe di strumenti per misurare l'energia irradiata, chiamati radiometri, che lo convertono in energia elettrica per scopi di misurazione. I radiometri rivolti verso il basso volano ad esempio sui satelliti europei Meteosat in orbita geostazionaria, così come la famiglia statunitense di strumenti CERES in orbite inferiori. Poi ci sono radiometri rivolti verso il sole su satelliti come SOHO e Proba-2.

"Ma mentre i loro risultati hanno un'elevata precisione relativa, richiedono molta modellazione aggiuntiva per tenere conto di fattori quali differenze diurne e variazioni di superficie. Di conseguenza vengono con un ampio margine di errore, mentre gli strumenti stessi possiedono pregiudizi intrinseci. Per modellare i cambiamenti climatici più nitidi dobbiamo fare di meglio".

Prendersi cura del nostro pianeta

L'idea con Simba è quella di ottenere una maggiore precisione assoluta impiegando lo stesso strumento per la prima volta per misurare l'irradiazione sia dal sole che dalla Terra. Il CubeSat si trasformerà dal nostro pianeta allo spazio profondo, per scopi di calibrazione, quindi alla nostra stella madre.

"Stiamo usando una banda larga, strumento di campo visivo selvaggio, il che significa che stiamo misurando il flusso totale in uscita da tutta la Terra, " aggiunge il dottor Nevens. "Simba si basa su un radiometro a cavità, che è fondamentalmente uno spazio interno dall'altra parte di un foro molto piccolo, totalmente verniciato di nero. Stiamo misurando come si riscalda quella cavità.

"Immagina una casa con riscaldamento centralizzato che vuoi riscaldare. In una giornata estiva non devi fare alcun riscaldamento, ma in una giornata invernale perderai molto calore e dovrai riscaldarlo attivamente. Quindi misureremo quanta energia extra dobbiamo inserire per mantenere una temperatura fissa.

"Per ottenere la nostra linea di base, inizieremo la missione guardando la Terra per lungo tempo, per vedere a quale temperatura si stabilizza. Poi gireremo nello spazio profondo, a pochi gradi dallo zero assoluto, per conoscere il livello massimo di calore dobbiamo applicare per mantenerlo lì. Poi ci rivolgeremo al sole a nostra volta, misurare la quantità di radiazioni in entrata."

Simba è dotato di un "sistema di determinazione e controllo dell'atteggiamento" ottimizzato per CubeSat o ADCS in breve, contributo dell'Università di Lovanio. Ciò include una telecamera sperimentale di localizzazione delle stelle per fissare la sua posizione rispetto alle costellazioni stellari nel cielo e "ruote di reazione" la cui velocità di rotazione spostata fa sì che il nanosatellite muti il ​​suo atteggiamento in reazione.

Il Dr. Nevens aggiunge:"Questo ADCS darà a Simba una precisione di puntamento di 0,1 gradi, che migliora anche l'accuratezza complessiva dei nostri dati. Raggiungeremo la tracciabilità, essere in grado di sapere esattamente dove e cosa stiamo guardando in qualsiasi momento."

Simba è stato supportato dal Belgian Science Policy Office attraverso l'elemento "Fly" del General Support Technology Programme dell'ESA, preparando tecnologie promettenti per lo spazio. Verrà lanciato insieme a dozzine di altri CubeSat e piccoli satelliti a bordo del volo inaugurale del Vega Small Spacecraft Mission Service dell'ESA questo venerdì mattina presto.

Segui il lancio su ESA Web TV dalle 03:15 CEST, con decollo previsto alle 03:51 CEST (01:51 UTC, 10:51 di giovedì sera, ora della Guyana francese).