Gaia, un grande team per una missione di successo

24 settembre 2020

Ambizione e precisione sono le parole chiave di Gaia, la missione dell’ESA lanciata nel 2013 per studiare la posizione e il moto di oltre un miliardo di stelle della Via Lattea. Telespazio ha avuto un ruolo di primaria importanza in Gaia, supportando ESA in diverse fasi dell’intera missione.

I mesi di lockdown dovuti al COVID-19 hanno permesso alla natura di riprendersi alcuni degli spazi lasciati liberi dagli uomini. Il cielo ne è l'esempio lampante: è diventato un po' più limpido e ci ha spinto a porci sempre nuove domande.

Quanto conosciamo della natura, degli animali, del nostro pianeta e dell’intero Universo? Insomma, come funziona il tutto?

È questa la domanda a cui stanno provando a rispondere i ricercatori della missione Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Lanciata nel 2013 e inizialmente pensata per missione di 5 anni e mezzo, Gaia è al momento nella fase di vita operativa estesa e continua a esplorare la posizione e il moto di oltre un miliardo di stelle per creare la più grande e precisa mappa 3D della Via Lattea.

I risultati inviati da Gaia hanno influenzato praticamente ogni aspetto dell’astrofisica e – con oltre mille pubblicazioni scientifiche in un solo anno – la missione è una delle più prolifiche di sempre.

I grandi successi della missione sono stati confermati dalla vittoria dell’ESA Team Awars da parte della squadra che gestisce e controlla ogni aspetto di Gaia, una squadra di cui fanno parte, oltre a diversi direttorati dell’ESA, anche la comunità scientifica, le istituzioni internazionali e i partner industriali, tra cui Telespazio.

Grazie al suo know-how ed esperienza nella gestione di missioni spaziali, Telespazio ha svolto un ruolo di primo piano in Gaia, fornendo i suoi migliori tecnici ed esperti nei sistemi di pianificazione della missione, nelle squadre di controllo di volo.

Abbiamo scambiato quattro chiacchiere con il nostro collega Mark Clements, del Software Support Team di Gaia, e con David Milligan, Responsabile delle operazioni di Gaia per l’ESA, che ci hanno raccontato la loro personale esperienza nel corso della missione.

Mark, dal tuo punto di vista qual è stato il momento più eccitante della missione?

In questi anni sono stati diversi momenti che potrei descrivere come eccitanti, tuttavia, per me – e immagino anche per altri – il lancio è stato probabilmente un momento indimenticabile.

È stato un qualcosa che ha coinvolto tutti: personalmente come parte del team di sviluppo software, ha ovviamente riguardato chi si occupava del controllo di volo, delle dinamiche, così come per tutte le persone di Telespazio e dell’European Space Operations Centre (ESOC).

Nonostante le moltissime ore di simulazioni per tentare di prevedere tutti i possibili problemi, al lancio non si sa mai cosa può accadere! Durante il lancio eravamo tutti preoccupati: il decollo è andato bene? L’orbita è quella giusta? Insomma, eravamo tutti un po’ ansiosi che la nostra piccola parte nei sistemi di Terra della missione resistesse!

Per una missione che ha l’obiettivo di misurare miliardi di stelle e osservarne almeno 150 milioni con la spettroscopia, quali sono le sfide che Telespazio ha dovuto affrontare?

Il lavoro di Telespazio nel corso di Gaia richiede la supervisione dei molti sistemi di Terra della missione: sono tutti connessi tra loro, in continuo aggiornamento e con team specializzati di supporto. Armonizzare tutti i sistemi in un insieme affidabile e funzionante per consentire al team controllo di volo, così come alle altre squadre, di svolgere al meglio il loro lavoro può essere molto impegnativo. C’è sempre un aggiornamento del sistema in corso! Come Telespazio, l’esperienza e la dedizione delle persone coinvolte hanno aiutato a superare questa sfida quotidiana!

La mappa della Via Lattea creata da Gaia, con ben 1,7 miliardi di stelle. ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Tra le sfide che ci hai appena descritto, qual è stata la lezione che hai imparato che ti ha sorpreso di più?

Devo dire che lo straordinario grado di precisione richiesto in moltissimi aspetti della missione, e anche del veicolo spaziale in sé, è veramente impressionante. Basti pensare a tutto quello che riguarda il timing, che tiene conto degli effetti relativistici, oppure il controllo dell’assetto del veicolo, la rilevazione e la compensazione di tutto ciò che circonda la navicella - si riesce a comprendere ad esempio la presenza di macchie solari tramite misurazioni pensate per tutt’altro – e la grande capacità del team e degli scienziati di compensare il tutto. Il risultato di tutto questo è la capacità della missione di creare i cataloghi spaziali contenenti il moto e la posizione di un miliardo di stelle con una precisione impressionante! 

Ora una domanda per David. Come Gaia Spacecraft Operations Manager hai dovuto coordinare team di diversi Paesi, istituzioni, partner industriali, oltre ovviamente alla comunità scientifica. È stato difficile come compito?

In ESA siamo abituati a lavorare tra i vari Paesi europei e con moltissime organizzazioni di diverso tipo. In generale c’è molto entusiasmo e tutti lavorano per far si che la missione sia un successo. Indipendentemente dal team in cui lavori, quando gli obiettivi sono simili non ci sono grandi problemi.

Quale è il ruolo in del Mission Data System e del team di Supporto del Software in Gaia?

Il mission Control System è lo strumento fondamentale che usiamo per monitorare e controllare la navicella: tutti i suoi dati, scientifici e ingegneristici, vengono da lì. È una soddisfazione pensarci quando guardiamo ai risultati scientifici!  Gaia è stata anche una delle prime missioni ad utilizzare delle nuove funzionalità in questo sistema, come ad esempio una migliore visualizzazione della telemetria oppure l’automatizzazione di alcune operazioni. Il team di supporto del software, invece, è fondamentale per mantenere tutti i sistemi dati della missione nelle migliori condizioni e aiutare il team di controllo di volo ad introdurre nuove funzionalità per migliorare le operazioni.

C’è qualcosa del tuo ruolo in Gaia che ti rende particolarmente orgoglioso?

Se proprio dovessi scegliere qualcosa, direi il fatto di aver avuto una parte fondamentale nell’intera missione. L’impatto di Gaia sulla ricerca scientifica è pazzesco e ogni anno diventa sempre di più, con una frequenza di pubblicazione che è già uno dei più alti tra le missioni ESA. Quello che facciamo nelle operazioni di missione è l’anello fondamentale della catena che rende tutto questo possibile.

Vorrei fare un esempio, dopo la fase di commissioning dei primi dei mesi di missione, era già chiaro che Gaia sarebbe stata in grado di misurare molte più stelle rispetto a quanto era stata progettata, circa un miliardo. In poche settimane abbiamo cambiato completamente il modo di scaricare i dati a terra. Senza queste modifiche oggi le ultime mappe non conterrebbero 1,7 miliardi di stelle, 700 milioni in più rispetto a quanto previsto!

David Milligan, Capo delle Operazioni di Gaia, all'ESOC

Mark, secondo te cosa ha reso il team di Gaia così affiatato da meritarsi il premio dell’ESA?

Penso sia una combinazione di esperienza e dedizione delle squadre coinvolte: abbiamo tutti lavorato al massimo per permettere a Gaia di ottenere grandi risultati scientifici. Siamo stati anche in grado di risolvere le numerose sfide ingegneristiche della missione e di migliorare sempre la navicella e i sistemi di terra, spesso risolvendo con soluzioni originali problemi che probabilmente non erano mai apparsi prima!

David, invece secondo te quale è stato il motivo di questa importante valutazione del team?

Come ha detto Mark, penso che la vittoria del premio non si basata su un unico aspetto. Gaia è stato un impegno per anni e adesso i risultati scientifici sono sempre più evidenti. Raggiungere la straordinaria precisione di mappatura e il volume di dati elaborati da Gaia, significa che l'intero sistema - veicolo spaziale, operazioni di missione, operazioni scientifiche ed elaborazione dei dati -  è in grado di superare le sfide cercando sempre nuove soluzioni. Faccio un esempio nel campo delle operazioni di missione: una volta in orbita abbiamo deciso di aggiungere una terza catena di correlazione temporale nel nostro sistema di controllo della missione. Questo doveva considerare gli effetti relativistici generali di Einstein dovuti alla dilatazione del tempo gravitazionale e cinetica. All’ESOC Gaia è stata la prima missione a farlo e questo ci ha permesso di monitorare meglio la nostra stazione di terra e l'orologio atomico del veicolo spaziale.

Le operazioni sono state colpite dal Coronavirus?

Come a tutti noi, il lockdown ha avuto un grande impatto sulla missione e come molte altre organizzazioni, abbiamo lavorato da casa, con alcune operazioni, come ad esempio il comando dello spacecraft, che avvenivano però direttamente da ESOC. Con gli strumenti moderni e lo spirito di adattabilità e di iniziativa delle persone, si possono fare molte cose. Una cosa molto semplice ma efficace che abbiamo fatto al Flight Control Team, subito dal primo giorno, è stata avere una piccola chiacchierata su Skype di 10-15 minuti, tutti insieme in video e con il caffè in mano: è stato un modo per vederci e mantenere il contatto sociale che tiene unito il team. Oltre a questo, devo dire che la professionalità di tutti ha fatto si che le cose siano andate per il verso giusto.

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