Sonda Galileo II

Un altro concetto che non abbiamo mai sviluppato, tranne che per l'addon Marco Polo di Fausto, è quello delle sonde spaziali robotiche. Potrebbe essere interessante soprattutto perché consentirebbe di sbizzarrirsi un po' col volo interplanetario senza rimanere sempre legati alla LEO o al sistema terra-luna. Io la butto lì come idea per un futuro indefinito visto che per ora di carne al fuoco ce n'è in abbondanza.

In particolare due sono le idee che mi frullavano per la testa. 1) una sonda "Galileo II" diretta verso Giove, come seguito della sfortunata Galileo che come molti sapranno ebbe un mare di problemi, soprattutto per l'antenna di comunicazione in avaria fin dalla partenza. 2) una sonda per Marte, il cui nome ideale potrebbe essere "Schiapparelli" dall'astronomo italiano che studiò molto il pianeta rosso.

sarebbe molto interessante, infatti volevo fare qualcosa da mettere nel vano del Vega... devo imparare a fare le animazioni prima

il problema è che il Vega ha un cario utile troppo basso per una missione interplanetaria... ne verrebbe fuori una sonda piccolissima. Comunque ne riparleremo a tempo debito!

Sonde interplanetarie? Forte! Potrei anche iniziare qualcosa io, in seguito (cioè finito l' aggiornamento all' Apollo Ascesa Diretta), poi però per la parte interplanetaria bisogna lavorare in gruppo: le mie conoscenze di IMFD sono limitate (per ora).

Andrew ha scritto:

... Comunque ne riparleremo a tempo debito!

Abbiamo lavoro per i prossimi tre anni, se poi ti metti in testa di creare il "JPL" de "noartri" hai voglia ...
Un passo alla volta, prima di questo dobbiamo pensare al Lunar Exploration Veichle ...

E non dimenichiamoci di Gaia

vabbè la mia era una proposta a lungo termine
Del resto le sonde automatiche richiedono meno lavoro; teoricamente potrei anche arrangiarmi da solo tra una cosa e l'altra

Allora ragassuoli...

quest'idea all'epoca non me l'ha appoggiata nessuno ma non vuol dire che non l'abbia nel frattempo portata avanti da solo. Negli ultimi giorni ho dato finalmente forma al mio concetto di sonda spaziale "Galileo II", destinata ad esplorare Giove in modo più esteso rispetto alla originaria sonda Galileo che, pur avendo fatto un grandissimo lavoro, ebbe tanti problemi tecnici come saprete, in particolare il problema all'antenna che ridusse molto le possibilità di trasmettere dati scientifici.
Galileo II nasce come concetto per esplorare il sistema di Giove con la stessa qualità ed efficacia con cui Cassini sta esplorando Saturno. Qui sotto una immagine generale della sonda:




come vedete somiglia a Cassini e infatti ha circa le stesse dimensioni e pesi, con la differenza di una antenna principale molto più ampia, che quindi consente maggior efficacia di trasmissione e migliore risoluzione se usata come radar. La mesh non è completa, mancano ancora molti strumenti e altre cose sono da modificare; diciamo che la ritengo completa al 80/85%, anche se il conteggio dei poligoni è già adesso abbastanza alto. Poi logicamente resterà da texturare il tutto, poi da configurare la sonda, da creare un piano di volo e uno o più scenari. Visto che si tratta di un mezzo tutto sommato semplice e unmanned, Spacecraft3 sarà sufficiente, non sarà necessario fare lavoro in dll.

Qui sotto una bozza, ancora da rifinire, della sub-sonda "Salviati", destinata ad eseguire un atterraggio su Europa. Ho inserito la figura di un uomo per far vedere le dimensioni. Salviati sarà attaccata su un lato di Galileo II e rilasciata al momento opportuno. Essendo Europa privo di atmosfera apprezzabile, Salviati non è dotata di scudo termico e di paracadute, mentre al contrario ha un piccolo motore a razzo per il deorbit e l'atterraggio (devo fare dei calcoli a proposito). Filippo Salviati era uno scenziato del '600; ho usato il suo nome perché è anche un protagonista dell'opera di Galileo "Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo". Nell'opera, Salviati sostiene le idee copernicane mentre il bigotto Simplicio sostiene il vecchio sistema tolemaico.



Ho definito il vettore da usare per il lancio, che sarà il Jarvis-E, perfetto per questo scopo. Il peso limite per la traiettoria gioviana è di circa 6000 kg che sarà quindi il peso della sonda. La sub sonda per Europa peserà circa 100/150 kg. Il vantaggio del Jarvis, che poi sarebbe stato un reale vantaggio se questo vettore fosse stato costruito davvero, è che avendo una ogiva molto ampia consente alla sonda una antenna di maggiore diametro rispetto a quella consentita a Cassini (lanciata con un vecchio Titan IV), e soprattutto che viste le sue prestazioni consente, a parità di peso della sonda, un lancio diretto in traiettoria gioviana, con un tempo di traversata di solo un paio d'anni contro i numerosi anni necessari per la prima Galileo e per Cassini, che hanno dovuto fare diversi fly-by di Venere e della Terra per raggiungere il delta-v necessario. Una versione modificata e alleggerita della sonda spaziale potrebbe essere destinata al lancio verso Urano, il meno noto dei giganti esterni visto che Voyager II ebbe non pochi problemi tecnici durante la sua visita e anche perché a quel tempo il pianeta mostrava pochi dettagli visibili alle telecamere.

Logicamente Galileo II sarà uno dei payloads inclusi nella prossima versione del lanciatore Jarvis. Se per voi va bene!

Ah allora la tua passione per l'add-on development non era svanita

Che dire? Nulla da aggiungere! Un progetto perfetto che estende i nostri lavori oltre la sfera del manned.. unica cosa che mi sorprende è che da grande sostenitore dell'energia fotovoltaica quale sei non abbia aggiunto dei pannelli solari in questa sonda.. ormai la tecnologia odierna permette di averne di efficientissimi anche in zona Giove e in questo caso sarebbero stati perfetti come supporto alla fonte di energia primaria.. nella sonda Cassini erano prodotti dal calore generato dal decadimento del plutonio.. mi ricordo che la cosa aveva addirittura causato critiche dagli ambientalisti, evvabbè

Sui pannelli solari hai perfettamente ragione ed è come se mi fossi contraddetto da solo... solamente che Galileo II per come l'ho concepita è molto più grossa di Juno e con molti più strumenti (siamo al livello della Cassini che praticamente è un autobus) e quindi necessiterebbe di pannelli ancora più grandi; soprattutto su Juno ho letto che la sua vita operativa sarà limitata a circa un anno a causa delle tremende fasce di radiazione di Giove (dopo sole sette orbite sarà necessario spegnere alcuni strumenti). In particolare proprio i pannelli solari, a quanto pare, sono particolarmente sensibili al deterioramento causato dalle radiazioni. Per Galileo II non volevo alcun tipo di limitazione operativa
Ho però pensato di munire di un complesso pannelli solari / batterie il piccolo lander per Europa. Potrebbe essere fattibile? L'alternativa è di dotare anch'esso di un piccolo RTG, come ho letto in alcune proposte tecniche qua e la sulla rete...

Come dicevo, dalla "scocca" di Galileo II si può ricavare una sonda per Urano (che si potrebbe chiamare Shakespeare, dal momento che dalle sue opere sono stati presi i nomi delle lune di quel pianeta), oppure una per Nettuno (in questo caso un nome papabile è Le Verrier, che è l'astronomo che per primo predisse l'esistenza di questo pianeta in base alle anomalie nell'orbita di Urano).

Capito.
Considerazione per il lander: dato che Europa non ha atmosfera e quindi la frenata deve essere fornita da retrorazzi, i serbatoi dei propellenti non dovrebbero essere di dimensioni maggiori?

si, infatti, il lander è una bozza, devo ancora capire bene come dimensionare i serbatoi anche perché non ho molta idea di quanto delta V dovrò fornirgli. Europa ha ancora meno massa della Luna quindi non pone tanti problemi; il problema è più che altro la velocità relativa tra Europa e la sonda madre al momento del distacco... insomma è tutto ancora da definire (un aiuto non sarebbe male!)

Per il lander mi sono ispirato a questo documento:

http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/37545/1/05-0403.pdf

Io credo che per estendere la missione anche all'osservazione degli altri satelliti galileiani una buona soluzione sia un'orbita ellittica intorno a Giove, con apogeo che tocchi l'orbita di Callisto (il più lontano). In questo modo si avrebbero diversi incontri nell'arco di un anno. Poi per la missione del lander bisognerebbe entrare in orbita intorno ad Europa, con un bel dispendo di Delta V.. il lavoro grosso sarebbe a carico della sonda principale, mentre per il lander basterebbero i 1400 m/s necessari per il deorbit

Si, quella delle orbite ellittiche attorno a Giove è una buona soluzione; mica per caso è la strategia usata da Galileo e da Cassini e anche da Juno

Per rilasciare il lander verso Europa, penso non sia obbligatorio posizionarsi in orbita attorno ad esso: Cassini non ha stabilito un'orbita attorno a Titano per rilasciare il suo lander. Bisognerebbe rilasciare forse durante un fly-by, oppure da grande distanza effettuando una discesa diretta del lander senza orbita di parcheggio... me la studierò per bene. Prima completo la sonda principale e poi mi studio la missione del lander!

Ah comunque, per rispondere a questo:

Fausto ha scritto:

Ah allora la tua passione per l'add-on development non era svanita

ho anche qualche altra sorpresina in ballo ...niente a livello dei tuoi lavori con la dll ma diciamo che non sono stato con le mani in mano. Dopo Eridanus ne riparleremo!

(intanto magari apro un topic su OF per Galileo II)

Qualche aggiornamento su Orbiter-Forum:

http://orbiter-forum.com/showthread.php?p=289545#post289545

chiedo scusa se gli aggiornamenti li posto solo la, ma è inutile scriverli due volte... e poi così mi esercito nella scrittura in inglese

Allora mi sono fatto qualche calcolo e se vorrò utilizzare una traiettoria diretta di trasferimento tipo Hohmann (diciamo Voyager-style), dovrò usare necessariamente un vettore Jarvis-H (con un kick-stage a propellente solido tipo Star-48). Volendo usare il più economico Jarvis-E, sarà obbligatorio pianificare almeno uno swing-by con la Terra (o con Venere). Il problema è che non ho assolutamente idea di come eseguire la manovra con Interplanetary MFD! Raggiungere Giove di rimbalzo non mi sembra semplice... qualcuno mi sa dare delle dritte?

Andrew ha scritto:

Allora mi sono fatto qualche calcolo e se vorrò utilizzare una traiettoria diretta di trasferimento tipo Hohmann (diciamo Voyager-style), dovrò usare necessariamente un vettore Jarvis-H (con un kick-stage a propellente solido tipo Star-48). Volendo usare il più economico Jarvis-E, sarà obbligatorio pianificare almeno uno swing-by con la Terra (o con Venere). Il problema è che non ho assolutamente idea di come eseguire la manovra con Interplanetary MFD! Raggiungere Giove di rimbalzo non mi sembra semplice... qualcuno mi sa dare delle dritte?

Per il flyby nesun problema! Con IMFD (e soprattutto con il full manual) si dovrebbe riuscire a fare senza problemi!

Se volete sapere le ultime novità del mio progetto Galileo II, seguite il thread su OF:
http://www.orbiter-forum.com/showthread.php?t=23673&page=2

WOW...molto bella!!

Forse devo buttare alle ortiche pure l'idea dell'aerofrenata, già discussa in lungo e in largo nella discussione su OF... sulla carta funziona tutto molto bene, solo che al momento dell'appuntamento con Europa c'è troppa differenza di velocità, ben oltre il massimo delta-V a disposizione del mini-lander, che così non riesce a farsi catturare dalla luna, men che meno a tentare un atterraggio...

A questo punto o mi metto a pianificare un complicato lavoro di sponda tra le lune gioviane, oppure butto via l'aeroshell e aggiungo un secondo stadio propulsivo al lander cambiando di nuovo la pianificazione dell'approccio a Europa, oppure butto via proprio il lander e faccio di nuovo una sonda atmosferica per Giove come per la prima Galileo...

Il lander sarebbe un peccato buttarlo!

Forse è una proposta stupida, ma la butto lì: se si facesse l'aerobraking con tutta la sonda, graduale, su più orbite, in modo da avere l'apogiovio (esiste un termine corretto?) in corrispondenza dell'orbita di Europa, per poi circolarizzare con tutta la sonda. A questo punto il lander si stacca, ed effettua un trasferimento vero Europa partendeo da un'orbita simile a quella di Europa stessa.

Ora, i dubbi che ho:
-è possibile effettuare un aerocapture e poi aerobrake multipli, possibilmente "soffici" con la sonda? Serve un aeroshell?

-vi è carburante sufficiente nella sonda per circolarizzare e mettersi su un'orbita relativamente simile a quella di Europa?

Proposta più semplice: non si potrebbe affidare il lancio della salviati ad un secondo Jarvis? Si potrebbe fornire il lander di una batteria aggiuntiva per il viaggio (o addirittura pannelli solari) e farlo volare a distanza ridotta dalla Galileo II, in modo che il segnale possa essere captato e reindirizzato verso la Terra dalla più grande antenna..

Secondo me in questo modo possiamo dotarlo di uno stadio di frenata per Europa, il che non mi sembrerebbe molto impegnativo data la massa ridotta di questo lander..

Come idea potrebbe funzionare?

Fabri91 ha scritto:

Il lander sarebbe un peccato buttarlo!

Forse è una proposta stupida, ma la butto lì: se si facesse l'aerobraking con tutta la sonda, graduale, su più orbite, in modo da avere l'apogiovio (esiste un termine corretto?) in corrispondenza dell'orbita di Europa, per poi circolarizzare con tutta la sonda. A questo punto il lander si stacca, ed effettua un trasferimento vero Europa partendeo da un'orbita simile a quella di Europa stessa.

Ora, i dubbi che ho:
-è possibile effettuare un aerocapture e poi aerobrake multipli, possibilmente "soffici" con la sonda? Serve un aeroshell?

-vi è carburante sufficiente nella sonda per circolarizzare e mettersi su un'orbita relativamente simile a quella di Europa?

La tua proposta è interessante; del resto è stato fatto con la sonda Magellano su Venere e con Mars Reconnaissance Orbiter su Marte. Ma come fatto notare su OF non abbiamo conoscenze così dettagliate dell'atmosfera gioviana da tentare una aerofrenata senza proteggere la sonda con un aeroshell (credo). Fare un aeroshell che protegga l'intera sonda madre costituirebbe un aggravio di peso e di ingombro inaccettabile e poi si presuppone che le delicatissime strumentazioni scientifiche di bordo potrebbero subire danni, mentre il lander è più "spartano".

Ma ammettiamo che si possa fare: poi però anche la sonda madre rimarrebbe bloccata su un'orbita stretta (apojovio simile a quello di Europa), precludendo l'esplorazione dei satelliti più esterni a meno di spendere molto carburante (o diverse complicate sponde gravitazionali) per allargare di nuovo l'orbita dopo aver espulso il lander.

In secondo luogo, non c'è carburante sufficiente per circolarizzare l'orbita, neanche usando la sonda madre (che già deve usarne molto per effettuare la manovra di JOI - Jovian Orbit Insertion). L'avevo supposto anche io, come vedi nel topic su OF, ma poi mi sono dovuto ricredere. E se anche ci fosse, si precluderebbe ogni possibilità di ulteriori manovre (il goal della missione della sonda madre è di fare almeno un flyby stretto con ciascun satellite galileiano, possibilimente almeno due con Ganimede ed Europa che sono i più scientificamente interessanti, e per far questo bisogna lasciarle più carburante possibile).

In definitiva: è molto complicato navigare nel sistema gioviano e non avevo previsto queste difficoltà...

Fausto ha scritto:

Proposta più semplice: non si potrebbe affidare il lancio della salviati ad un secondo Jarvis? Si potrebbe fornire il lander di una batteria aggiuntiva per il viaggio (o addirittura pannelli solari) e farlo volare a distanza ridotta dalla Galileo II, in modo che il segnale possa essere captato e reindirizzato verso la Terra dalla più grande antenna..

Secondo me in questo modo possiamo dotarlo di uno stadio di frenata per Europa, il che non mi sembrerebbe molto impegnativo data la massa ridotta di questo lander..

Come idea potrebbe funzionare?

Si, mi piace come idea; del resto anche la futura missione congiunta NASA/ESA "Europa Ganymede Orbiter" prevede due lanci separati, uno con un Atlas V e uno con un Ariane V. Però mi sono impuntato a fare tutto in un unico veicolo e con un solo lancio, anche perché, parlando dal punto di vista del realismo, con a disposizione un vettore come il Jarvis (o come il futuro SLS) si cercherebbe di sfruttarne la capacità effettuando un singolo lancio! Però se elimino l'aeroshell posso provare a mettere un piccolo stadio di frenata al Salviati e tenerlo comunque attaccato a Galileo II... come spazio potrebbe in ogni caso starci.

Come ulteriore semplificazione, potrei trasformarlo in un semplice europa orbiter, anziché lander... mi risparmierei quei 1400 e passa m/s di delta V necessari per l'atterraggio...