Un nuovo occhio per il pianeta Terra

 La NASA e la United Launch Alliance hanno dispiegato in orbita il nuovo satellite Landsat lunedì 27 settembre 2021. Il decollo è avvenuto grazie ad un razzo Atlas 5 della United Launch Alliance dalla Vandenberg Space Force Base in California. Si è trattato del 2.000esimo lancio dallo spazioporto della costa occidentale dal 1958 e permetterà di proseguire una serie di osservazioni della Terra utilizzate dagli agricoltori, urbanisti e scienziati del clima. Il satellite Landsat 9 è il prossimo di una linea di satelliti di telerilevamento sviluppati dalla NASA e dall'U.S. Geological Survey, che fornisce un flusso continuo e ininterrotto di immagini della superficie terrestre dal 1972. Il team di lancio dell'Atlas 5 ha risolto un problema minore durante il conto alla rovescia di lunedì e ha dato il via libera al decollo del razzo, alto 59 metri, con il satellite Landsat 9 alle 11:12 locali (le 20:12 italiane). Funzionando su un sequencer automatico per il conto alla rovescia, l'Atlas 5 ha acceso il suo motore principale RD-180, di fabbricazione russa, e le restrizioni di fissaggio si sono aperte, consentendo al lanciatore di iniziare una scalata lontano dal nebbioso Space Launch Complex 3-East di Vandenberg. Il motore RD-180, alimentato a cherosene ed ossigeno liquido, ha prodotto 390 tonnellate di spinta per guidare il razzo Atlas 5 attraverso l'atmosfera, ruotando i suoi doppi ugelli per mantenere il controllo mentre il lanciatore si dirigeva a sud dalla costa della California sull'Oceano Pacifico. Dopo aver superato la velocità del suono, l'Atlas 5 ha continuato ha proseguito regolarmente fino all'interruzione del motore principale RD-180 circa quattro minuti dopo l'inizio del volo. Pochi secondi dopo, il booster usa e getta si è staccato per ricadere nell'Oceano Pacifico. Lo stadio superiore Centaur ha acceso il suo motore criogenico, alimentato da idrogeno liquido e ossigeno liquido, per un'accensione della durata di 12 minuti che ha fornito a Landsat 9 una velocità sufficiente per entrare in un'orbita stabile attorno alla Terra. Il propulsore RL10 dello stadio superiore ha colpito nel segno, posizionando Landsat 9 in un'orbita quasi circolare a circa 675 chilometri sopra il pianeta. Dopo un'ora volo inerziale sull'Antartide e di nuovo a nord sull'Africa, lo stadio Centaur ha rilasciato la navicella spaziale Landsat 9, da 2.710 chilogrammi, alle 19:32 GMT (le 21:32 italiane).

Nelle immagini dalla diretta del lancio, la separazione del primo stadio dell razzo vettore Atlas 5 con il satellite Landsat 9. Crediti: NASA/Elaborazione Marco Di Lorenzo

 Pochi minuti dopo, la navicella spaziale, costruita da Northrop Grumman, ha esteso il suo pannello solare per iniziare a produrre elettricità per la sua missione, che dovrebbe durare almeno cinque anni. Una stazione di terra in Norvegia ha acquisito i primi segnali dal veicolo spaziale, confermando che Landsat 9 era in orbita in ottime condizioni. Ma la missione dello stadio superiore Centaur non era finita. Altre due accensioni del motore RL10, ciascuna della durata di circa 10 secondi, hanno ridotto l'altitudine del razzo per la separazione di quattro carichi utili CubeSat condivisi. Secondo ULA, i piccoli satelliti - due per la NASA e due sponsorizzati dall'Unità per l'innovazione della difesa dell'esercito americano - sono stati espulsi dai moduli portanti sullo stadio Centaur. Uno dei CubeSat, chiamato CuPID, studierà le interazioni tra l'attività solare e il campo magnetico terrestre, sondando le dinamiche che hanno un impatto sul clima spaziale. Un altro CubeSAT supportato dalla NASA, noto come CUTE, trasporta un minuscolo telescopio per osservare le atmosfere sui pianeti al di fuori del nostro sistema solare. I due CubeSat sponsorizzati dall'esercito sono stati sviluppati da una società con sede ad Austin, in Texas, chiamata CesiumAstro per testare tecnologie di comunicazione avanzate.

 "Il successo del lancio di oggi è una pietra miliare nella partnership di quasi 50 anni tra USGS e NASA che, per decenni, hanno collaborato per raccogliere preziose informazioni scientifiche e utilizzare tali dati per modellare la politica con la massima integrità scientifica," ha affermato il Segretario del Interni Deb Haaland in un comunicato stampa. “Mentre gli impatti della crisi climatica si intensificano negli Stati Uniti e in tutto il mondo, Landsat 9 fornirà dati e immagini per aiutare a prendere decisioni basate sulla scienza su questioni chiave tra cui l'uso dell'acqua, gli impatti degli incendi, il degrado della barriera corallina, il ritiro dei ghiacciai e la deforestazione tropicale," ha proseguito Haaland. La NASA è responsabile dello sviluppo dei veicoli spaziali e dei servizi di lancio del programma Landsat. L'USGS è responsabile dei sistemi di terra e dell'archivio dati Landsat e gestirà la missione Landsat 9 dopo aver completato i controlli iniziali post-lancio. Landsat 9 manovrerà in un'orbita polare a 705 chilometri sopra il pianeta, osservando il globo ogni 16 giorni in strisce di immagini larghe 185 chilometri.

Nell'illustrazione il satellite Landsat 9 in orbita. Crediti: NASA

 I due strumenti su Landsat 9 osserveranno la Terra nelle bande di luce visibile e infrarossa, rivelando informazioni sulla vegetazione e altri tipi di superfici del suolo. Ogni pixel nelle immagini catturate dallo strumento Operational Land Imager 2, o OLI 2, di Landsat 9 avrà un diametro di circa 30 metri. L'altro strumento di Landsat 9, il Thermal Infrared Sensor 2, o TIRS 2, può risolvere caratteristiche di circa 100 metri, all'incirca la lunghezza di un campo da calcio. La missione Landsat 9 si basa sul satellite Landsat 8, lanciato nel 2013. L'amministrazione Obama ha ordinato alla NASA e all'USGS di sviluppare Landsat 9 nel 2015, utilizzando nuove copie degli strumenti OLI e TIRS su Landsat 8. Il satellite Landsat 8, progettato per una durata di cinque anni, rimane operativo. Landsat 8 e 9, lavorando in tandem, copriranno tutte le masse terrestri della Terra ogni otto giorni, secondo Jeff Masek, scienziato del progetto della NASA per la missione Landsat 9. "Questa frequenza è davvero fondamentale per valutare il cambiamento, sia entro un solo anno che tra diversi anni," ha affermato Masek. Landsat 9 lavorerà anche di concerto con altri satelliti per l'imaging terrestre, come le missioni European Sentinel 2, per estendere la copertura globale continua delle masse terrestri fin dal lancio di Landsat 1, nel 1972. "Quando aggiungiamo ulteriormente i dati dei satelliti simili, come Sentinel 2A e 2B, possiamo ridurre l'aggiornamento a due o tre giorni," ha affermato St. Germain. L'archivio dati Landsat cataloga i cambiamenti nelle condizioni del suolo, la qualità dell'acqua, il flusso dei ghiacciai e altre proprietà della superficie terrestre, secondo la NASA. I dati a infrarossi termici dei satelliti Landsat forniscono informazioni sull'irrigazione e sull'utilizzo dell'acqua. Scienziati e gestori forestali utilizzano i dati Landsat per misurare l'impatto degli incendi e tracciare la crescita delle città. "Mi piace pensare a Landsat come a qualcosa di simile a un coltellino svizzero," ha detto Masek. “Da un insieme base di osservazioni o misurazioni, alimentiamo un'intera gamma di diverse applicazioni delle scienze della Terra. Il suo ruolo chiave è monitorare sia i cambiamenti indotti dall'uomo che quelli naturali nell'ambiente terrestre per supportare meglio il processo decisionale sulla gestione del territorio," ha affermato Masek. "E lungo la strada, siamo in grado di assemblare e visualizzare una storia straordinaria di come il pianeta è cambiato nell'ultimo mezzo secolo". I satelliti Landsat hanno rilevato cambiamenti nella salute e nella copertura delle foreste e hanno osservato gli impatti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi di tutto il mondo. Masek ha affermato che i satelliti Landsat hanno notato un aumento della copertura vegetale e lo scioglimento delle calotte glaciali a latitudini più elevate a causa del riscaldamento delle temperature. "Possiamo guardare i tipi di colture coltivate, possiamo misurare la loro salute, possiamo guardare alla produttività agricola," ha detto Masek. "Possiamo anche utilizzare le misurazioni della temperatura superficiale da TIRS e modelli di bilancio energetico, per misurare il consumo di acqua delle colture, che è un'applicazione importante negli Stati Uniti occidentali".

Nella foto l'ogiva del razzo vettore Atlas 5 con il logo del satellite Landsat 9. Crediti: ULA

 Mentre i satelliti Landsat si concentrano sull'imaging terrestre, le osservazioni possono anche tenere traccia dei cambiamenti nelle dimensioni dei laghi, nella qualità dell'acqua e aiutare con la diagnosi precoce delle fioriture algali, secondo Masek. "Emergono continuamente nuove applicazioni, quindi con il lancio di Landsat 9, la comunità degli utenti, la comunità scientifica, non vede l'ora che questo satellite si unisca alla costellazione Landsat," ha affermato Masek. La NASA afferma che l'archivio Landsat include più di 8 milioni di immagini catturate dal 1972. David Applegate, direttore ad interim dell'USGS, ha affermato che i satelliti Landsat 8 e 9 si uniranno per effettuare il downlink di quasi 1.500 immagini al giorno per la distribuzione gratuita a centinaia di migliaia di utenti in tutto il mondo. "Proprio come i dati GPS e meteorologici, i dati Landsat vengono utilizzati ogni giorno per aiutarci a comprendere meglio il nostro pianeta dinamico," ha affermato Applegate. I dati Landsat sono ampiamente utilizzati anche negli Stati Uniti occidentali, dove agricoltori, allevatori e amministratori comunali si dividono le scarse risorse idriche. "Landsat è la nostra missione di scienze della Terra con il maggior impatto economico," ha affermato St. Germain. Come Landsat 8, il nuovo veicolo spaziale Landsat 9 ha una durata di progettazione di cinque anni, ma trasporta abbastanza carburante per funzionare per almeno un decennio. "Se metti i due satelliti fianco a fianco, sembrerebbero molto simili," ha affermato Del Jenstrom, project manager di Landsat 9 presso il Goddard Space Flight Center della NASA. “Come Landsat 8, abbiamo due strumenti. Abbiamo il sensore termico a infrarossi 2, che chiamiamo TIRS 2, che è una termo-camera a due bande, e abbiamo l'Operational Land Imager 2, OLI 2, che è una termo-camera riflettente a nove bande con copertura spettrale dal visibile alle onde corte infrarossi.” Jenstrom ha affermato che il più grande miglioramento dei nuovi satelliti rispetto a Landsat 8 è stato quello di apportare modifiche allo strumento TIRS 2, costruito internamente a Goddard. Gli ingegneri hanno aggiunto più componenti di backup per rendere lo strumento TIRS 2 più affidabile e un'ottica migliorata all'interno del sensore per correggere un problema con la luce parassita che raggiunge il piano focale. Le squadre a terra hanno compensato il problema della luce parassita di Landsat 8 con modifiche al modo in cui elaborano le immagini, ma il problema di fondo è stato risolto per Landsat 9. Lo strumento OLI 2, fornito da Ball Aerospace, dispone di due bande di imaging aggiuntive per rilevare i cirri e migliorare le immagini delle acque costiere. Jenstrom ha affermato che il satellite Landsat 9 eseguirà il downlink dei dati a 14 bit da OLI 2, rispetto ai dati a 12 bit da OLI su Landsat 8, migliorando la sensibilità di circa il 25%. Landsat 9 vola anche con una nuova generazione di avionica e software. Il satellite è anche meglio schermato contro gli impatti dei detriti orbitali e l'accumulo di cariche statiche, secondo Jenstrom.

Nello schema la storia dei satelliti della serie Landsat. Crediti: NASA

 Le capacità spaziali commerciali emergenti, come i veicoli spaziali di imaging della Terra finanziati da privati, non sostituiscono i satelliti Landsat di proprietà del governo, ha affermato St. Germain. Le nuove startup commerciali forniscono "scienza aggiuntiva" e "osservazioni aggiuntive" per gli scienziati della Terra, ha affermato. "Oggi non replicano o sostituiscono il tipo di dati che raccogliamo con Landsat, ma generalmente hanno punti di forza complementari e possono aumentare la nostra base di comprensione," ha affermato St. Germain. "Ad esempio, i sistemi commerciali, generalmente possono osservare più spesso, ma generalmente non osservano in tutte le lunghezze d'onda di cui abbiamo bisogno per fare il lavoro che facciamo con Landsat," ha proseguito. "E anche quei sistemi commerciali spesso si affidano a sistemi come Landsat come ancoraggio per la loro calibrazione e stabilità". La NASA e l'USGS sono nelle prime fasi della pianificazione della prossima missione Landsat, denominata provvisoriamente Landsat Next, che potrebbe essere lanciata alla fine degli anni 2020. Il lancio di lunedì è stato il penultimo volo di un razzo Atlas 5 da Vandenberg. Un'altra missione Atlas 5 rimane nel programma di lancio di ULA a Vandenberg nel settembre 2022. Quel volo porterà in orbita un satellite meteorologico della NOAA. Questo è stato l'88esimo volo dell'Atlas 5 in totale e il sedicesimo lancio dell'Atlas 5 da Vandenberg. Rimangono complessivamente 28 lanci Atlas 5 prima che ULA ritiri il cavallo di battaglia a favore del nuovo razzo Vulcan Centaur, che l'azienda spera di far debuttare nel 2022. Il resto delle missioni Atlas 5 partirà da Cape Canaveral in Florida. Il prossimo lancio di ULA è un volo Atlas 5 dalla Florida fissato per il 16 ottobre con la sonda robotica Lucy della NASA per lo studio degli asteroidi. Si è trattato del 94esimo lancio orbitale del 2021, l'88esimo a concludersi con successo.