JAXA

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Agenzia spaziale giapponese(Vũ trụ hàng không nghiên cứu khai phát cơ cấu?)
SiglaJAXA
StatoBandiera del GiapponeGiappone
TipoEnte spaziale
Istituito1º ottobre 2003
AmministratoreHiroshi Yamakawa
Bilancio214,4 miliardi diyen[1](2021)
SedeChōfu,Tokyo
Sito webwww.jaxa.jp
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L'Agenzia spaziale giapponese(Vũ trụ hàng không nghiên cứu khai phát cơ cấu?,Uchū-Kōkū-Kenkyū-Kaihatsu-Kikō)(ininglese:Japan Aerospace eXploration Agency,in siglaJAXA) è l'agenzia governativa giapponese che si occupa dell'esplorazione spaziale. JAXA è responsabile per la ricerca, lo sviluppo tecnologico e il lancio disatellitiinorbita,oltre allo sviluppo di missioni avanzate come l'esplorazione di asteroidi e l'esplorazione umana della Luna[2].Lo slogan èExplore to Realize.[3]

Storia

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Il 1 ottobre 2003 vennero unite tre organizzazioni esistenti per formare la nascente JAXA: l'Istituto dello Spazio e delle Scienze Astronautiche(ISAS), ilLaboratorio Nazionale Aerospaziale del Giappone(NAL) e l'Agenzia Nazionale per lo Sviluppo Spaziale del Giappone(NASDA)[4].JAXA è stata fondata come una istituzione amministrativa indipendente gestita dal Ministero dell'Educazione, della Cultura, dello Sport, della Scienza e della Tecnologia (MEXT) e dal Ministero degli Affari Interni e delle Comunicazioni.[5]

Prima della sua creazione, la ricerca planetaria e dello spazio era responsabilità di ISAS, mentre la ricerca aeronautica era affidata a NAL. La NASDA, fondata il 1 ottobre 1969, sviluppò lanciatori, satelliti e il moduloJapanese Experiment Module,oltre ad addestrare gli astronauti giapponesi che parteciparono alle missioni delloSpace Shuttle[6].Nel 2016 è stato creato il National Space Policy Secretariat (NSPS)[7].

Nel 2012 una nuova legge ha esteso le competenze di JAXA includendo anche lo sviluppo spaziale militare, come un early warning system per i missili. Il controllo politico è passato dal MEXT all'ufficio delgabinetto del primo ministroattraverso il nuovo Space Strategy Office[8]

JAXA è formata dalle seguenti organizzazioni:

  • Direttorato per le tecnologie spaziali I
  • Direttorato per le tecnologie spaziali II
  • Direttorato per le tecnologie del volo spaziale umano[9]
  • Direttorato per la ricerca e lo sviluppo[10]
  • Direttorato per le tecnologie aeronautiche[11]
  • Istituto dello Spazio e delle Scienze Astronautiche[12](ISAS)
  • Centro per l'innovazione dell'esplorazione spaziale[13]

Lanciatori

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Il primo satellite giapponeseŌsumiè stato lanciato nel 1970 tramite un razzoLambda 4[14][15].La serie di lanciatori Lambda è stata sviluppata dall'Istituto di Scienze Industriali dell'Università di Tokyo, dall'Istituto dello Spazio e delle Scienze Astronautiche e dall'azienda Prince. Il primo lancio (sperimentale) di un razzo Lambda fu effettuato nel 1963; l'ultimo nel 1977. Il razzo Lambda è stato sviluppato in diverse versioni, tutte alimentate dapropellente solido[16][17][18].

Nel 1966 è stato impiegato per la prima volta un razzo della serieMu[19],un lanciatore Mu-1 che ha compiuto un volo di test sub orbitale. Di seguito sono state sviluppate delle evoluzioni chiamate Mu-3 e Mu-4. La prima generazione di razzi Mu per lanci orbitali è stata la versione M-4S, ed è stata impiegata per il lancio del satelliteTansei 1a febbraio 1971 e successivamente Shinsei e Denpa a settembre 1971 e agosto 1972. Il carico utile che era trasportabile in orbita terrestre bassa era di180kg.[20][21].A partire dal 1974 è stato sostituito prima dal modello Mu-3C, la seconda generazione del lanciatore, a tre stadi[22].È stato impiegato per lanciare i satelliti Tansei 2, Taiyo e Hakucho tra il 1974 e il 1979[23],e dopo dal modello Mu-3H, di terza generazione, possedeva un primo stadio maggiorato per aumentare la massa del carico utile, portata a300kg[24].È stato utilizzato per i satelliti Tansei 3,KyokkoeJikikentra il 1977 e il 1978. A partire dal 1980 è stata introdotta la versione Mu-3S[25],di quarta generazione, con un nuovo controllo vettoriale di spinta. Ha compiuto quattro lanci, fino al 1984[26],mentre dall'1985 al 1995 sono stati effettuate otto missioni con il successore Mu-3S II[27].Quest'ultimo impiegava lo stesso primo stadio dell'M-3S e nuovi stadi superiori, aumentando la capacità di trasporto in orbita bassa terrestre a770kg[28]. L'ultima evoluzione della serie Mu è stata il Mu-5, oM-V[29],che ha volato per la prima volta nel 1997 portando in orbita il satelliteHaruka(MUSES-B). L'ultimo lancio è avvenuto nel 2006 per il satelliteHinoda(SOLAR-B). Di sette lanci, sei hanno avuto successo. Normalmente l'M-V è stato impiegato in una configurazione a tre stati, ma per alcune missioni come il satellite Haruka nel 1997 e le sondeNozomi(PLANET-B) nel 1998 eHayabusa(MUSES-C) nel 2003, è stata usata una versione a quattro stadi chiamata M-V KM[30].L'ultimo lancio è stato effettuato nel 2006 per la sondaHinode[31].

Illanciatore N-Iera derivato dallo statunitenseThor-Delta,prodotto in Giappone tramite licenza. Il primo stadio era un razzo di tipoThor,mentre il secondo stadio era spinto da un propulsore LE-3 prodotto da Mitsubishi Heavy Industries; vi era anche uno stadio superiore opzionaleStar.Irocket boostererano dei propulsoriCastor[32].Tra il 1975 e il 1983 ha compiuto sette lanci, di cui sei con successo, prima di essere sostituito dalla versioneN-II. Anche quest'ultimo era derivato dallanciatore Deltae prodotto tramite licenza. Il primo stadio era uguale a quello dell'N-I, e il secondo stadio era un Delta-F, con nove propulsori Castor come rocket boosters. Tutti gli otto lanci effettuati tra il 1981 e il 1987 hanno avuto successo[33].

Comparazione tra i lanciatoriH-II,H-IIAeH-IIB

H-Iera un lanciatore apropellente liquido,ed era composto da un Thor-ELT come primo stadio, prodotto tramite licenza, un secondo stadio che impiegava un propulsore LE-5, il primo sviluppato in Giappone ad impiegarepropellente criogenico[34].È stato usato per nove lanci, tra il 1986 e il 1992. Per le missioni in orbite di trasferimento geosincrone era utilizzato un terzo stadio con propulsore UM-69A prodotto dalla Nissan. In base alla massa del carico utile erano presenti sei o nove rocket booster Castor 2[35].

Nel 1994 è stato impiegato per la prima volta un lanciatoreH-II,sviluppato da NASDA per incrementare la massa delcarico utile.È stato il primorazzo a propellente liquidoa due stadi interamente sviluppato in Giappone e ha svolto sette missioni, di cui cinque con successo. Il primo stadio ha un propulsore LE-7 ad ossigeno/idrogeno liquidi, mentre il secondo stadio un propulsore LE-5A[36].La sua evoluzioneH-IIB,sviluppata dall'agenzia spaziale giapponese e da Mitsubishi Heavy Industries, ha lanciato le missioni della navetta senza equipaggioH-II Transfer Vehicle(HTV), per il rifornimento dellaStazione spaziale internazionale[37].Il carico utile era di8000kginorbita di trasferimento geostazionariae di16500kgquando trasportava l'HTV[37].L'H-IIB ha compiuto la sua ultima missione nel 2020.

Il lanciatoreH-IIAera un'altra evoluzione dell'H-II. Il lancio inaugurale è avvenuto ad agosto 2001. Possedeva due stadi, il primo costituito da due propulsori LE-7A mentre il secondo stadio aveva un motore LE-5B[38].Il carico utile era di10000kginorbita terrestre bassa,e4000kginorbita geostazionaria[38].

Dal 2013 è iniziato lo sviluppo del futurolanciatore H3[39].Il primo stadio utilizza due o tre propulsori LE-9, e il secondo stadio un motore LE-5B-3. Possono essere utilizzati, a seconda delle versioni, due o quattrorocket boosteraggiuntivi. Le versioni previste sono H3-30 (tre propulsori nel primo stazione e senza rocket booster), H3-22 (due propulsori al primo stadio e due rocket booster) ed infine H3-24 (due propulsori al primo stadio e quattro rocket booster). Il carico utile inorbita di trasferimento geostazionariaè di6,5t[40].Il volo inaugurale è avvenuto il 7 marzo 2023 con il lancio del satelliteALOS-3,ma un guasto al secondo stadio ha causato il fallimento della missione.[41]

Il lanciatoreEpsilonha sfruttato le tecnologie esistenti impiegate nell'H-IIAe nell'M-Vper poter diminuire i tempi e i costi di sviluppo[42].La capacità di lancio in orbita terrestre bassa è di1200kg[43],ed impiega un primo stadio a propellente solido basato sui rocket booster dell'H-IIA,mentre il secondo e terzo stadio sono basati sull'M-V.Il volo inaugurale, a settembre 2013, ha portato in orbita il telescopio satellitareHisaki[43].

Missioni con equipaggio

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Storia

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Il primo cittadino giapponese a volare nello spazio è statoToyohiro Akiyama,un giornalista che ha volato nellaSojuz TM-11sovietica nel dicembre 1990 sponsorizzato dallaTBS[44].Ha trascorso più di sette giorni nellastazione spaziale Mir,in quello che i sovietici avevano annunciato come il loro primo volo spaziale commerciale, venduto ad un prezzo di 14 milioni di dollari.

L'equipaggio della missioneSTS-47all'interno dello Spacelab-J

Il Giappone partecipa ai programmi con equipaggio statunitensi e internazionali nella navetteSojuzeCrew Dragonsulla Stazione Spaziale Internazionale. L'agenzia nazionale per lo sviluppo spaziale NASDA ha contribuito a finanziare a settembre 1992 la missioneSTS-47in cui ha partecipato il primo astronauta nipponicoMamoru Mohriin qualità di specialista di missione per loSpacelab-J[45].

Stazione Spaziale Internazionale

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IlJapanese Experiment Modulecompletato ripreso dalloSpace Shuttle Endeavournella missioneSTS-127

Il principale contributo dell'agenzia spaziale giapponese al progetto della Stazione Spaziale Internazionale è costituito dalJapanese Experiment Module,chiamatolaboratorio Kibo.Il laboratorio spaziale è il più grande componente della stazione ed è composto da cinque parti[46].IlPressurized Module(PM) è il modulo primario e al suo interno gli astronauti conducono diversi esperimenti[47].Ad una estremità si trova un boccaporto che collega all'Exposed Facility.Quest'ultimo è una piattaforma che permette di esporre allo spazio esterno gli esperimenti. Ad esempio attraverso la serie di esperimenti chiamataMaterials International Space Station Experiment(MISSE) si studiano gli effetti a lungo termine dell'ambiente spaziale su diversi materiali come polimeri, materiali compositi ma anche semi, spore e batteri per valutare la loro resistenza. I materiali sono trasferiti dall'Exposed Facility tramite ilRemote Manipulator System,un braccio robotico lungo 10 metri. IlLogistic Moduleè diviso in una parte pressurizzata, utilizzata come deposito per gli esperimenti e per componenti di ricambio, e una parte non pressurizzata, utilizzata per trasferire materiali allo Space Shuttle, quando il programma era attivo. L'installazione del Japanese Experiment Module sulla Stazione Spaziale ha richiesto tre missioni dello Space Shuttle.

L'HTV in avvicinamento allaStazione spaziale internazionale

JAXA ha sviluppato inoltre l'H-II Transfer Vehicle(HTV), una navetta senza equipaggio e non riutilizzabile per il trasporto di rifornimenti e materiali al laboratorio Kibo[48].Lunga10me con un diametro di4,4m,era in grado di trasportare6000kgdi carico utile, di cui5200kgpressurizzati[48].Una volta giunta la navetta alla stazione, gli astronauti trasferivano i materiali a bordo, e la caricavano con rifiuti. Successivamente l'HTV veniva sganciata e fatta precipitare nell'Oceano Pacifico. La prima navetta, HTV-1 è stata lanciata il 10 settembre 2009 tramite l'H-IIB e l'ultima, HTV-9, è giunta sulla stazione il 25 maggio 2020. IlNew Space-Station Resupply Vehicle,chiamatoHTV-Xè una evoluzione della navetta HTV[49],il cui primo lancio è previsto nel 2025, ed avrà il compito di trasportare rifornimenti alla stazione con costi inferiori e una capacità di carico pari a4070kgnel compartimento pressurizzato e1750kgin quello non pressurizzato[50].

Esplorazione umana

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JAXA partecipa assieme ad ESA e CSA alprogramma Artemis[51].L'agenzia giapponese contribuirà con dei componenti al Gateway[52],un avamposto orbitante che fornirà supporto alle missioni lunari e alle future esplorazioni oltre la Luna. Il Gateway costituirà un punto direndezvousper gli astronauti in viaggio verso la superficie lunare[53]. L'agenzia giapponese svilupperà i sistemi di controllo ambientale e di supporto vitale dell'International Habitation Module(I-Hab)[52],il componente principale.

Astronauti

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Gli attuali astronauti attivi dell'agenzia spaziale giapponese sono[54]:

Koichi Wakataè diventato il primo comandante giapponese della Stazione Spaziale il 9 marzo 2014.

Esplorazione planetaria

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Storia

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Sakigake(MS-T5) è stata la prima sonda interplanetaria nipponica, e la prima sonda lanciata nello spazio profondo da una nazione che non fosse gli Stati Uniti o l'Unione Sovietica. Sviluppata dall'Istituto dello spazio e delle scienze astronautiche, appartenente all'agenzia nazionale per lo sviluppo spaziale, è stata lanciata a gennaio 1985. I suoi obiettivi erano il test delle performance dell'allora nuovo lanciatoreMu-3S II,osservare ilmezzo interplanetarioe il campo magnetico interplanetario, ed raccogliere dati dallacometa di Halleytramite un flyby avvenuto a marzo 1986[55].

Qualche mese dopo è stata lanciata la successiva missioneSuisei(PLANET-A), anch'essa per lo studio di Halley. La sonda era identica aSakigake,ma era equipaggiata con un camera ad ultravioletti e uno strumento per la misurazione delvento solare[56].

Hiten(MUSES-A) è stata la prima sonda lunare giapponese, lanciata a gennaio 1990 e posta su un'orbita altamente ellittica attorno alla Terra che ha permesso dei flyby lunari[57].Al primo passaggio, la sonda ha lanciato un piccolo orbiter di nomeHagoromo.Quest'ultimo ha tuttavia avuto un malfunzionamento. Hiten ha completato la sua missioni effettuando dieciflybylunari e sperimentando manovre diaerofrenaggiodurante i passaggi in vicinanza della Terra.

Nel 1998 è stata lanciato tramite l'allora nuovo lanciatoreM-Vil primo orbiter marziano giapponese, chiamatoNozomi(PLANET-B). Gli strumenti scientifici di bordo avrebbero misurato la struttura, la composizione e le dinamiche della ionosfera, gli effetti delvento solare,lamagnetosferadel pianeta e le polveri presenti nell'atmosfera[58][59].Giunto a dicembre 2003 suMarte,ha fallito l'inserimento in orbita.

Raffigurazione artistica della sonda Hayabusa mentre preleva dei campioni dall'asteroide 25143 Itokawa

La sondaHayabusa(MUSES-C) aveva l'obiettivo di riportare dei campioni dall'asteroide near-Earth25143 Itokawaperché fossero analizzati nei laboratori a Terra[60][61].Lanciata a maggio 2003 con il lanciatoreM-V,ha raggiunto l'asteroide a settembre 2005. Dopo una prima fase di osservazioni delle caratteristiche dell'asteroide, come forma, rotazione, topografia, composizione e densità, è atterrata a novembre. Ha raccolto con successo campioni che sono stati riportati a Terra a giugno 2010[61].La sonda trasportava anche un piccolo rover chiamatoMINERVAche non ha raggiunto la superficie[61].

Stereogrammadel cratere Tycho ripresa dalla sonda Kaguya (SELENE)

Kaguya(SELENE) era il secondo orbiter lunare dopoHiten.Sviluppato da ISAS e NASDA è stato lanciato a settembre 2007 tramite unH-IIA[62][63].La sonda è rimasta in orbita per un anno e otto mesi, raccogliendo dati topografici della superficie, misurando con precisione ilcampo gravitazionaleattraverso un piccolo satellite chiamatoOuna.Inoltre ha fornito la prima osservazione ottica dettagliata delcratere Shackletonsituato nel polo sud[63].Al termine della missione della sonda è stata fatta deliberatamente impattare sulcratere Gilla giugno 2009[63].

Shin'en(UNITEC-1) era unCubeSatcon il scopo di effettuare un flyby diVenere.Sviluppata dal consorzio UNITEC di 20 università giapponesi, è stata lanciata a maggio 2010 tramite un lanciatoreH-IIA.Poco dopo il lancio si sono persi i contatti[64][65].

LaProximate Object Close flyby with Optical Navigation(PROCYON) era una sonda per il flyby dell'asteroide near-Earth(185851) 2000 DP107107[66][67].Sviluppata con la collaborazione dell'Università di Tokyo,è stata lanciata a dicembre 2014 assieme alla sondaHayabusa 2.Dopo essersi separata dal lanciatore, è entrata inorbita eliocentrica.A febbraio 2015 ha attivato il suopropulsore ionicoper correggere l'orbita in modo da effettuare un flyby terrestre e dirigersi verso l'asteroide. Il propulsore tuttavia ha avuto un malfunzionamento. La sonda ha comunque osservato lalinea Lyman-alfadella cometa67P/Churyumov-Gerasimenkoper determinare la struttura della suachioma[68].

Raffigurazione artistica della sonda IKAROS

IKAROSè stata una sonda sperimentale, la prima ad utilizzare unavela solarecome mezzo di propulsione[69].È stata lanciata assieme all'orbiterAkatsukia maggio 2010. A luglio è stato confermato che la sonda stava accelerando tramite la vela solare di forma quadrata con una superficie totale di196m²[70].Successivamente il controllo missione ha confermato ilcontrollo di assettotramite la modifica dinamica della riflettività di 80 piccoli pannelli acristalli liquidisituati sul bordo della vela[71].IKAROSha misurato alcune caratteristiche dello spazio interplanetario, come lepolveri cosmiche,ilvento solaree ilampi gamma.A dicembre 2010 ha effettuato il flyby diVenere,completando la missione primaria. La sonda è stata posta in ibernazione, e riattivata negli anni successivi. L'ultimo contatto, avvenuto a giugno 2015, ha confermato che si trova in un'orbita eliocentricaa 130 milioni di km dal Sole[72].

Hakuto-R Mission 1era la prima missione commerciale lunare, costituita dal lander chiamatoSeries 1 Landerdell'azienda giapponeseispacee dal rover Rashid, sviluppato dalcentro spaziale Mohammed Bin RashiddegliEmirati Arabi Uniti,con il contributo dell'agenzia spaziale europea.[73][74]La missione, che aveva lo scopo di dimostrare la fattibilità delle tecnologie impiegate, è stata lanciata l'11 dicembre 2022 da un Falcon 9. Il sito di atterraggio scelto era ilcratere Atlasnella regioneMare Frigoris.Il velivolo, entrato in orbita lunare a marzo 2023, ha iniziato la fase di discesa il 25 aprile. Poco prima del previsto allunaggio si sono tuttavia persi i contatti con il lander che, a seguito di un malfunzionamento, si è schiantato sulla superficie lunare.[75][76]

Missioni in corso

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Il pianetaVenerein banda ultravioletta ripreso dalla sonda Akatsuki

La sondaAkatsuki(PLANET-C), unorbiterdel pianetaVenere,è la prima missione di esplorazione fin dalla missione fallita della sondaNozomi[77][78].Lanciata a maggio 2010 con un lanciatoreH-IIA,era previsto l'inserimento orbitale a dicembre 2010. Un malfunzionamento di una valvola ha accorciato il periodo di accensione dei propulsori, e la sonda ha fallito la manovra orbitale[79].Il controllo missione ha comunque deciso di compiere un nuovo tentativo a dicembre 2015. Dopo una serie di correzioni della traiettoria compiute tra luglio e settembre 2015, la sonda è entrata con successo in orbita attorno al pianeta[80].A partire da maggio 2016 ha iniziato la missione, della durata di due anni. Ad aprile 2018 la missione primaria è stata estesa. Le immagini riprese hanno rivelato nella regione media delle nubi, compresa tra 45 e60kmdi altezza, un fenomeno analogo a quello dellecorrenti a getto.Gli scienziati hanno chiamato questo fenomeno Jet equatoriale venusiano[81][82].I risultati scientifici sulla morfologia e sui venti di questa regione sono stati pubblicati nel 2019, assieme a mappe tridimensionali dellastruttura atmosferica,con dati sulla pressione, la temperatura, la densità del vapore diacido solforicoe la densità della ionosfera[83].

Video della sonda Hayabusa 2 che raccoglie campioni dell'asteroide Ryugu

Hayabusa 2,come la precedenteHayabusa,è una sonda impiegata per riportare a Terra campioni da unasteroide[84][85].Lanciata a dicembre 2014, ha raggiunto l'asteroide near-Earth162173 Ryugua giugno 2018. Ha compiuto osservazioni per un anno e mezzo, raccogliendo campioni dalla superficie che sono giunti sulla Terra a dicembre 2020. La sonda conteneva quattro piccoli rover per lo studio della superficie. I primi due, chiamatiHIBOU(Rover-1A) eOWL(Rover-1B) sono atterrati su Ryugu a settembre 2018[86].Hanno ripreso immagini e video della superficie, operando rispettivamente per 36 giorni e 3 giorni terrestri. Il terzo rover chiamatoMobile Asteroid Surface Scout(MASCOT) è stato sviluppato in collaborazione con l'agenzia spaziale tedescaDLR e l'agenzia spaziale franceseCNES ed è atterrato a ottobre dello stesso anno[87].L'ultimo rover, chiamatoMINERVA-II-2(Rover-2) ha avuto un malfunzionamento. I campioni sono stati raccolti in contenitori sigillati all'interno dellaSample Return Capsule.Al termine della fase scientifica,Hayabusa 2ha attivato i propulsori per cambiare orbita e tornare a Terra. Durante il flyby terrestre, avvenuto a dicembre 2020, la sonda ha rilasciato la capsula con i campioni, che è entrata nell'atmosfera ed è atterrata in Australia il 5 dicembre 2020[88]. In seguito, nella fase estesa della missione, la sonda ha modificato la sua traiettoria per dirigersi verso altri asteroidi. Attualmente è in rotta verso (98943) 2001 CC21, ed è previsto che effettuerà un flyby a luglio 2026. Successivamente farà un rendezvous con l'asteroide1998 KY26a luglio 2031[89].

Il pianetaMercurioripreso dalla sondaBepiColombo

BepiColomboè una missione congiunta con l'agenzia spaziale europeaESA verso il pianetaMercurio[90].La sonda è stata lanciata ad ottobre 2018 ed è previsto che entri in orbita attorno a Mercurio a dicembre 2025, quando si separerà in due orbiter indipendenti chiamatiMercury Planetary Orbiter(MPO) eMercury Magnetospheric Orbiter(MMO). La missione ha diversi obiettivi, tra cui lo studio dell'originee l'evoluzione del pianeta, la suastruttura,la geologia, la composizione e i suoicrateri.Gli orbiter misureranno la composizione dell'esosfera, la struttura e la dinamica dellamagnetosfera[91]. IlMercury Planet Orbiter,costruito dall'ESA, trasporta 11 strumenti, tra cui camere, diversispettrometri(infrarosso, ultravioletto, raggi X, raggi gamma), unradiometro,unaltimetro laser,unmagnetometro,deglianalizzatori di particelle,unaccelerometroe i transponder inbanda Ka[92]. IlMercury Magnetospheric Orbiter,costruito dalla JAXA, trasporta strumenti per lo studio delle particelle del pianeta, dellamagnetosferae delvento solare,la misurazione delle polveri e lo studio delleonde elettromagnetiche[93][94].

LoSmart Lander for Investigating Moon(SLIM) è unlanderlunare, il primo sviluppato dall'agenzia spaziale giapponese, per la dimostrazione di una tecnologia in grado di effettuare atterraggi di precisione[95].Durante la discesa, il lander utilizza un sistema di riconoscimento del terreno che identifica icrateriper giungere con un margine di errore di100mnel punto fissato di atterraggio. In paragone, ilmodulo lunareEagledella missioneApollo 11aveva un margine di20km.La scelta del sito è ricaduta sullecolline di Marius,dove è presente una cavità larga centinaia di metri che è collegata ad untunnel di lavasotto la superficie[96].I dati del terreno lunare provengono dal precedente orbiterKaguya.Il lander è stato lanciato il 6 settembre 2023 ed è allunato il 20 gennaio 2024, rendendo così il Giappone il quinto paese che è riuscito a effettuare un atterraggio morbido sul suolo lunare, dopoStati Uniti,Unione Sovietica,CinaeIndia.[97][98]

La missioneJupiter Icy Moons Explorer(JUICE) è stata sviluppata dall'agenzia spaziale europea con l'obiettivo di studiare le lune galileianeGanimede,CallistoedEuropa[99][100].L'orbiter,lanciato nel 2023, giungerà nelsistema giovianonel 2031, con un flyby di Ganimede che lo porterà in orbita attorno aGiove.Di seguito effettuerà dei flyby di Europa nel 2032, e poi entrerà nell'orbita di Ganimede a dicembre 2034. L'agenzia spaziale giapponese contribuisce con diversi strumenti scientifici[101]tra cui ilSub-millimeter Wave Instrument,unospettrometroche studierà lastratosferae latroposferadi Giove e le esosfere e le superfici dei suoi satelliti, ilParticle Environment Package,costituito da sei sensori per lo studio dellamagnetosfera giovianae l'interazione con le lune, ilGanymede Laser Altimeter,unaltimetro laserper lo studio della topografia ed infine ilRadio and Plasma Wave Investigation,che osserverà il plasma e le emissioni radar nei pressi della veicolo spaziale attraverso quattrosonde di Langmuir.

Missioni future

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Martian Moons eXploration(MMX) è una missione per riportare a Terra campioni raccolti dalla superficie diFobos[102][103].La sonda entrerà inizialmente in orbita attorno a Marte raccogliendo dati sul suo clima e successivamente si sposterà per intercettare la luna marziana, dove atterrerà. Dopo aver raccolto alcuni campioni, almeno 10 grammi diregolite,decollerà per effettuare diversi flyby diDeimos.Successivamente invierà i campioni attraverso ilReturn Module,che arriverà sulla Terra cinque anni dopo. I dati raccolti determineranno se i satelliti sonoastroidicatturati dalla gravità del pianeta o il risultato di un impatto di un grande oggetto con il pianeta rosso. La missione è sviluppata dall'agenzia giapponese in collaborazione conNASA,ESAeCNES,che contribuiranno con alcuni strumenti scientifici. Il lancio è previsto per settembre 2024.

La missioneDemonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage with Phaethon fLyby and dUst Science(DESTINY+) osserverà l'asteroide3200 Phaethon,dimostrando il funzionamento di diverse tecnologie per future esplorazioni[104].Sarà lanciata nel 2024 con un lanciatoreEpsilon Sinorbita terrestre bassa.Successivamente effettuerà un flyby lunare che la accelererà verso un'orbita interplanetaria. Durante il viaggio si avvicinerà a diversioggetti near-Earth. Lo scopo della missione, oltre all'osservazione di3200 Phaethon,consiste nella dimostrazione di pannelli solari innovativi[104]. La sonda utilizzerà quattropropulsori ionici,come quelli impiegati delle sondeHayabusaeHayabusa 2[104].

IlLunar Polar Exploration Mission(LUPEX) è una missione di esplorazione della regione polare sud della Luna, sviluppata dallaIndian Space Research Organisatione dall'agenzia spaziale giapponese[105]. La sonda, costituita da unlandere unroversarà lanciata nel 2025 con il nuovolanciatore H3.L'atterraggio di precisione avverrà con la stessa tecnica che sarà stata dimostrata valida nella precedente missione SLIM. La JAXA svilupperà il rover, mentre l'agenzia indiana il lander[105].

Comet Interceptorè una missione sviluppata dall'agenzia spaziale europea in collaborazione con l'agenzia giapponese il cui lancio è previsto per il 2029[106].È costituita da una sonda che verrà inviata in un'orbita halonelpunto di LagrangeL2 dove attenderà per tre anni l'arrivo di unacometa di lungo periodo[107].Una volta identificata, la sonda attiverà il propulsore per effettuare un flyby. Di fatto, la sonda verrà parcheggiata in attesa della scoperta di una cometa. Quelle a lungo periodo provengono dallanube di Oorted hanno delle orbite eccentriche con periodi che vanno da 200 a migliaia di anni[106].Vengono scoperte solo qualche mese prima che attraversino ilSistema solare internoe tornino verso ilsistema esterno.Questo breve lasso di tempo che intercorre tra la scoperta e il transito nei pressi della Terra impedisce la pianificazione di una missione ad hoc per l'esplorazione della cometa. Per questo motivo si è pensato di "parcheggiare" la sonda nelpunto di Lagrangee tenerla in attesa della scoperta della cometa[106]. La sonda conterrà due piccole sonde, chiamateB1eB2che si avvicineranno all'oggetto celeste e effettueranno delle analisi della suachioma.Saranno inoltre misurati il flusso di polveri, la composizione dei gas, la densità, icampi magneticie le interazioni con ilvento solare.I dati serviranno per costruire una mappa tridimensionale della regione che circonda la cometa[108]. JAXA contribuirà allo sviluppo della sondaB1[109],che conterrà diversi strumenti scientifici: l'Hydrogen Imagerche studierà nell'ultravioletto la nube di idrogeno della chioma, ilPlasma Suiteche osserverà i gas ionizzati e il campo magnetico nei pressi della cometa, e ilWide Angle Cameraper la ripresa di immagini del nucleo.

Hakuto-R Mission 2sarà la seconda missione commerciale da parte dell'aziendaispace.Il Series 2 Lander, battezzatoResilience,sarà simile a quello della missione precedente ma con modifiche e miglioramenti al software. Tra i payload sarà incluso un micro rover sviluppato dalla stessa ispace.[110].Il lancio è previsto per fine 2024.

Telescopi

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Storia

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Il satelliteHakucho(CORSA-B) è stato il primo telescopio a raggi X[111].Sviluppato dall'Istituto dello spazio e delle scienza astronautiche, è stato lanciato a febbraio 1979 con un lanciatore M-3C. Le sue osservazioni hanno permesso di scoprire diverse sorgenti di X-Ray Burst, causate dastelle binarie a raggi Xche generano rapidi incrementi nella loroluminositàparticolarmente nella banda deiraggi Xdellospettro elettromagnetico[111].Sono state osservate diversepulsar a raggi Xe altre sorgenti che esibiscono oscillazioni quasi-periodiche[112].

Il telescopio a raggi XHinotori(ASTRO-A) è stato sviluppato dall'Istituto dello Spazio e delle scienze Astronautiche, con lo scopo di studiare ibrillamenti solaridurante le fasi dimassimo solare[113] [114].Il primo della serieAdvanced Satellite for Cosmology and Astrophysics,è stato lanciato a febbraio 1981 tramite un lanciatore M-3S. Ha terminato la sua missione con successo ed è stato fatto rientrare nell'atmosfera a luglio 1991[113].

Tenma(ASTRO-B) è stato un telescopio a raggi X lanciato a febbraio 1983 su un lanciatore M-3S[115].L'anno successivo un malfunzionamento delle batterie ha causato una limitazione della sua operatività. Altri problemi hanno portato a terminare le sue operazioni nel 1985. È rientrato nell'atmosfera a gennaio 1989S[115].

Ginga(ASTRO-C) è stato il terzo telescopio a raggi X giapponese, dopoHakuchoeTenma(Hinotoriè considerato un satellite per lo studio del Sole), lanciato a febbraio 1987 tramite un lanciatore M-S II[116].Lo strumento primario era uncontatore proporzionaleper la rivelazione diraggi Xa largo campo (con energie da 1,5 a37keV). Poco dopo il lancio, il satellite ha osservato i raggi X prodotti dalla supernovaSN 1987anellaGrande Nube di Magellano[117],la prima ad essere osservata dopo quattro secoli. Ha terminato la sua missione nel novembre 1991.

Yohkoh(SOLAR-A) era un osservatorio solare sviluppato dall'Istituto dello Spazio e delle scienze Astronautiche, in collaborazione con le agenzie spaziali degliStati Unitie delRegno Unito,ed è stato lanciato in orbita ad agosto 1991 da un lanciatore M-3S II[118].Gli strumenti di bordo erano un telescopio per raggi X molli, un telescopio per raggi X duri (da 14 a93keV), unospettrometro a cristallo di Bragge unospettrometroa banda larga (da3keVa100MeV). Dopo più di dieci anni di osservazioni ha concluso con successo la sua missione ad aprile 2004[118].

L'Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics(ASTRO-D) era il quarto telescopio a raggi X, e come il precedenteYohkohè stato sviluppato dall'Istituto dello Spazio e delle scienze Astronautiche in collaborazione con gli Stati Uniti[119].È stato lanciato a febbraio 1993 e ha condotto osservazioni per sette anni, fino alla sua disattivazione a causa di unatempesta geomagnetica.La grande mole di dati raccolta tramite duespettrometria stato solido e duecontatori a scintillazione,tra cui le emissioni di raggi X della supernovaSN 1993j[120]è stata resa pubblica e ha contribuito a più di 1000 pubblicazioni scientifiche.

Haruka(MUSES-B), oHighly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy(HALCA) era un radiotelescopio satellitare che è stato usato per osservazioni tramiteVLBI[121].Lanciato a febbraio 1997, tramite la sua antenna di 8 metri di diametro ha effettuato osservazioni nelle bande di1,6GHze5,0GHz[121].La sua missione, terminata nel 2003, sarebbe stata estesa con il satellite ASTRO-G, ma il progetto non è stato realizzato. I principali risultati scientifici di HALCA sono state le osservazioni dimaserepulsara1,6GHz,e osservazione tramiteVLBIdiquasareradiogalassieassieme alla rete diradiotelescopia terra. Con tale tecnica, usata per la prima volta nello spazio[121],è stato creato un radiotelescopio virtuale con una apertura di30000km[121].

Suzaku(ASTRO E II) ha sostituito il satellite ASTRO-E, il quale non ha raggiunto l'orbita terrestre a causa di un malfunzionamento del lanciatore ed è precipitato nell'oceano indiano.Suzakuera un telescopio a raggi X sviluppato dall'Istituto dello Spazio e delle scienze Astronautiche in collaborazione con ilGoddard Space Flight Center[122].È stato lanciato a luglio 2005. L'obiettivo della missione era l'osservazione di sorgenti a raggi X ad alta energia comesupernove,buchi neriecluster galattici.Le energie rilevabili dai suoi strumenti variavano dai raggi X molli fino airaggi gamma(0,3 -600keV)[123].La missione è terminata con successo dieci anni più tardi.

Il telescopio ad infrarossoAkari(ASTRO-F) è stato sviluppato dalla Agenzia per l'esplorazione aerospaziale giapponese e lanciato a febbraio 2006[124].Scopo della missione era la mappatura dell'interavolta celestenell'infrarosso, tramite un riflettoreRitchey-Chrétiencon apertura di68,5cm.I sensori erano suddivisi in IRC (camera adinfrarossovicino e medio), costituita da tre sensori alle lunghezze d'onda tra 1,7 e25,6μme FIS (Far-Infrared Surveyor, camera per l'infrarossolontano), costituito da due sensori operanti da 50 a180μm[125].L'elioliquido, che raffreddava i sensori dell'infrarosso medio e lontano ad una temperatura di6°Ksi è esaurito per un malfunzionamento ad agosto 2007[126].La sonda ha continuato le osservazioni nell'infrarosso vicino. La missione è terminata a novembre 2011.

Il satellite a raggi XHitomi(ASTRO-H), noto anche comeNew X-Ray Telescope(NeXT) è stato lanciato il 17 febbraio 2016[127][128].Era stato progettato per lo studio dei processi ad alta energia (superiori a10keV), estendendo le osservazioni del precedente satellite ASCA. Tuttavia a marzo 2016 si sono persi i contatti[128].

Telescopi spaziali

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Il transito di Venere sul Sole del 2012 ripreso dal telescopio Hinode
Brillamento solare ripreso dal telescopio Hinode

Il telescopio solareHinode(SOLAR-B) è stato sviluppato in collaborazione con gli Stati Uniti e il Regno Unito. Successore della sondaYohkoh,è stato lanciato a settembre 2006 inorbita eliosincrona,in modo da poter osservare ilSolein modo quasi continuativo[129].La missione, della durata pianificata di tre anni, ha lo scopo di studiare ilcampo magnetico solareattraverso strumenti che osservavano nellaluce visibile,nell'ultravioletto estremoe neiraggi X[130].I dati raccolti potranno migliorare la comprensione dei meccanismi che regolano l'atmosfera solaree leeruzioni.

Il satelliteHisaki,noto anche comeSpectroscopic Planet Observatory for Recognition of Interaction of Atmosphere(SPRINT-A), è un telescopio ultravioletto[131].La sua missione è iniziata a settembre 2013 con il volo inaugurale del nuovolanciatore Epsilon.Tra la strumentazione è presente unospettrometronell'ultravioletto estremo per lo studio della composizione delle atmosfere e della magnetosfera dei pianeti del sistema solare[132].Ad ottobre 2020 ha effettuato osservazioni congiunte con lasonda BepiColombodurante il suo flyby diVenere.Attualmente sta conducendo osservazioni assieme all'orbiter Juno.

IlX-Ray Imaging and Spectroscopy Mission(XRISM) è un telescopio a raggi X satellitare che ha lo scopo di studiare la formazione dellastruttura dell'universo,i flussi in uscita alimentati dainuclei galattici attivi,e lamateria oscura[133][134][135][136].Lanciato il 6 settembre 2023 assieme al lander lunare SLIM, costituisce il primo telescopio di nuova generazione dell'astronomia a raggi X.

Telescopi spaziali futuri

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LoSpektr-UV,noto anche comeWorld Space Observatory-Ultraviolet,è un telescopio spaziale ad ultravioletti (con lunghezze d'onda comprese tra 115 e315nm) sviluppato dall'agenzia spaziale russa[137][138].Il lancio è previsto per il 2030.[139]L'agenzia giapponese contribuisce alla missione fornendo lospettrografoWSO-UV, dedicato all'osservazione diesopianetisimili alla Terra[140].

IlLite (Light) satellite for the studies of B-mode polarization and Inflation from cosmic background Radiation Detection(LiteBIRD) è un piccolo osservatorio spaziale dedicato al rilevamento dionde gravitazionaliprimordiali sotto forma di schemi di polarizzazione dellaradiazione cosmica di fondodetti modi B[141].La missione è prevista nel 2028, quando il satellite sarà inviato per mezzo del nuovolanciatore H3,nelpunto di LagrangeL2 del sistema Sole-Terra. Le misurazioni avverranno tramite dueradiotelescopi.IlLow Frequency Telescope(LFT) coprirà le frequenze tra 40 e235GHz,mentre l'High Frequency Telescope(HFT) effettuerà rilevamenti tra 280 e400GHz[142].

IlNano-Japan Astrometry Satellite Mission for Infrared Exploration(Nano-JASMINE) è unmicrosatellitesviluppato dall'Osservatorio astronomico nazionale del Giapponein collaborazione con l'Università di Tokyo.Dotato di un telescopioRitchey-Chrétienall'infrarosso, effettuerà osservazioni del centro dellaVia Lattea[143][144].

Osservazione della Terra

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Storia

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Il satelliteDenpa,noto in precedenza comeRadiation EXperiments Satellite(REXS) è stato lanciato a febbraio 1972 ed era stato progettato per condurre misurazioni dellamagnetosfera terrestre[145].Tuttavia ha malfunzionato subito dopo il lancio.

Nel 1978 sono stati lanciati i primi due satelliti della serieEXOspheric Satellite(EXOS), chiamatiKyokko(EXOS-A) eJikiken(EXOS-B), come contributo giapponese al progetto internazionale per lo studio della magnetosfera (International Magnetospheric Study).Kyokkoha prodotto le prime immagini nell'ultravioletto(130 nm) delleaurore,e ha misurato la densità, la temperatura e la composizione delplasma[146].Jikikenha compiuto osservazione nella regione compresa tra laplasmasferae lamagnetosferaprofonda, tra60000e70000kmdi distanza dalla Terra. Le misurazioni hanno riguardato anche le interazioni del plasma ionosferico nellaanomalia del Sud Atlantico[147].

Ohzora(EXOS-C) è stato lanciato nel 1984, e ha condotto per quattro anni ricerche sull'atmosfera terrestree sull'ambiente elettromagnetico, in particolare lospettro di assorbimentodella luce solare dovuto all'atmosfera, e ha misurato le particelle ad alta energia presenti sopra leregioni polarie l'anomalia del Sud Atlantico[148].

Il satelliteAkebono(EXOS-D) è stato l'ultimo della serie EXOS. Tra le varie osservazioni, ha misurato il flusso di ioni nellaionosfera polare,la struttura termica dellaplasmasferaa bassa altitudine, la sua densità durante letempeste magnetichee le variazioni a lungo termine delle particelle nellafascia di radiazioni[149].

Fuyo-1(JERS-1) era un satellite lanciato nel 1992 per l'acquisizione di dati tramite unradar ad apertura sintetica[150].Gli obiettivi erano la creazione di mappe geologiche, l'osservazione dell'occupazione del suolo per l'agricolturae leforeste,l'osservazione delle regioni costiere[151].

LaTropical Rainfall Measuring Mission(TRMM) era una missione congiunta con la NASA per il monitoraggio e lo studio delleprecipitazioni tropicali[152].Faceva parte di una serie di studi della NASA chiamato "Mission to Planet Earth".Il satellite è stato lanciato nel 1997 e ha terminato la sua missione con successo nel 2015. Ha contribuito a migliorare la comprensione delle energie coinvolte nei cicli diprecipitazionidelleregioni tropicali,il modo con cui esse influenzano lacircolazione globale atmosfericae la loro variabilità. Ha ottenuto dati sulle distribuzioni delle piogge per migliorare imodelli climatici globalie la comprensione e la previsione del fenomeno diEl Niño.L'agenzia spaziale giapponese ha contribuito con ilPrecipitation radar,il primo strumento satellitare per ottenere mappe tridimensionali delle tempeste, che operava ad una frequenza di13,8GHze una risoluzione di4,3km[153].

I due satellitiMidoriI e II sono stati lanciati rispettivamente nel 1997 e nel 2002. ChiamatiAdvanced Earth Observing Satellite(ADEOS), hanno misurato variazioni ambientali globali come le condizioni meteorologiche marittime, l'ozono atmosfericoe igas responsabili dei cambiamenti climatici.

Nel 2006 è stato lanciato il primo satellite della serieAdvanced Land Observation Satellite(ALOS), chiamatoDaichi.I suoi obiettivi comprendevano la generazione dimodelli digitali di elevazione,la misurazione dellerisorse naturali,lo sviluppo di tecnologie per future missioni di osservazione della Terra e il monitoraggio dei luoghi colpiti da disastri[154].Ad esempio, la JAXA ha utilizzato questo satellite per monitorare le regioni colpite dalterremoto del 2011[155].Gli strumenti impiegati erano ilPhased Array L-band Synthetic Aperture Radar(PALSAR), un radar ad apertura sintetica[156],ilPanchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping(PRISM), un radiometro pancromatico con risoluzione di2,5mper i modelli di elevazione[157]e un ulteriore radiometro con risoluzione di10m[158].

Programmi in corso

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GeoTailè un satellite sviluppato con il contributo della NASA e lanciato nel 1992 con un lanciatoreDelta II[159]. Lo scopo della missione è lo studio della struttura e le dinamiche della lunga regione di coda dellamagnetosferadetta coda magnetica presente nel lato notturno della Terra. La magnetosfera viene compressa e confinata dalvento solare,creando una lunga cosa. Essa assorbe continuamente energia dalSolecreando aurore nellaionosferapolare. Gli strumenti di bordo misurano glielettroniad alta e bassa energia, ilcampo elettricoemagneticoe ilplasma[160].Sebbene tecnicamente non faccia parte di una missione planetaria, la sua orbita molto ellittica ha permesso di effettuare numerosi flyby lunari. Trent'anni dopo il suo lancio, il satellite continua ad essere operativo.

Aquaè un satellite sviluppato dalla NASA, e parte del programmaEarth Observing System[161]dell'agenzia statunitense. Lanciato nel 2002, ha lo scopo di studiare ilciclo dell'acqua[162].LaNASDAha contribuito alla missione fornendo lo strumentoAdvanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System[163](AMSR-E), il quale rileva i processi che influenzano il clima e lameteorologia,tra cui leprecipitazioni,ilvapore acqueooceanico, le nubi, la velocità dei venti nei pressi della superficie, la temperatura dei mari, l'umidità del suolo, la copertura nevosa e i parametri del ghiaccio.

Il satelliteIbuki,chiamatoGreenhouse Gases Observing Satellite(GOSAT), lanciato a gennaio 2009, è il primo ad essere dedicato completamente al monitoraggio deigas serra[164].L'obiettivo è la misurazione delle densità dianidride carbonicae metano a livello globale in 56000 punti dellasuperficie terrestre.Compiendo un'intera orbita in circa 100 minuti, il satellite effettua una misurazione in ognuno dei punti di osservazione ogni tre giorni. Il successoreIbuki 2(Greenhouse Gases Observing Satellite 2- GOSAT-2) è stato lanciato nel 2018, contienespettrometricon maggiore risoluzione ed è in grado di rilevare anche le emissioni dimonossido di carbonio[165].

La missioneGlobal Change Observation Mission(GCOM) è un progetto di osservazione di vari dati geofisici[166].Il primo satellite, chiamatoShizuku(GCOM-Water), lanciato a maggio 2012, utilizza unradiometroa microonde per misurare le precipitazioni, il vapore acqueo, la velocità dei venti sugli oceani, la temperatura dell'acqua dei mari, l'altezza della neve[167].Il secondo satellite,Shikisai(GCOM-Climate 1), lanciato nel 2017, rileva i cambiamenti climatici osservando la superficie e l'atmosfera terrestre. Impiega unradiometroottico per ottenere dati relativi alciclo del carbonioe albilancio energetico Sole-Terra[168].

Daichi-2(Advanced Land Observing Satellite 2- ALOS 2) è il successore diDaichie il secondo della serie di satelliti ALOS[169].Lanciato nel 2014, anch'esso contribuisce alle osservazioni ad alta risoluzione per il monitoraggio di zone colpite da disastri, le aree coltivate e il monitoraggio delleforeste tropicaliper mezzo del radar a microondeL-band Synthetic Aperture Radar-2[170](PALSAR-2) a frequenza1,2GHz[171],evoluzione del radar PALSAR impiegato nel predecessore.

La missioneGlobal Precipitation Measurement(GPM) è uno sforzo congiunto con la NASA per la misurazione globale delle precipitazioni. Il satelliteGPM Core Observatory[172]è stato lanciato nel 2014, ed è equipaggiato con ilDual-frequency Precipitation Radar(DPR) e ilGPM Microwave Imager(GMI). Il DPR misura le precipitazioni in tre dimensioni attraverso unradarinbanda Kaa35,5GHz,e un radar inbanda Kua13,6GHz[173].Il GMI è un radiometro a microonde[174].Questi dati permettono ai ricercatori di migliorare le previsioni di eventi estremi e imodelli climatici.La missione può essere considerata una estensione della precedenteTropical Rainfall Measurement Mission,che ha rilevato le precipitazioni nei tropici. L'orbita delGPM Core Observatoryè compresa tra le latitudini 65°N e 65°S, e permette di effettuare misurazioni del 90% della superficie terrestre, tra ilcircolo polare articoe quelloantartico[175].

Arase(Exploration of energization and Radiation in Geospace- ERG), è un satellite lanciato nel 2016 per lo studio dellefasce di Van Allen[176].Lo scopo del progetto consiste nell'osservazione dei meccanismi di generazione e assorbimento deglielettroniad alta energia (superiore a1Mev) contenuti nella fascia di radiazioni[176].

La costellazione di satellitiGeostationary Meteorological Satellites(GMS), chiamatiHimawari,sono utilizzati per le previsioni e le ricerche meteorologiche e il tracciamento deicicloni tropicali[177].Il lancio del primo satelliteHiwamari 1(GMS-1) è avvenuto nel 1977. Attualmente sono operativi i satellitiHiwamari 8eHiwamari 9,lanciati rispettivamente nel 2014 e nel 2016.

Programmi futuri

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La serie dei satelliti ALOS continua con il futuro lancio del satelliteDaichi 4(ALOS 4), previsto nel 2024. Il satelliteDaichi 3(ALOS 3), lanciato nel volo inaugurale del vettore H3, è stato perso a causa di un guasto al secondo stadio.[41]

La missioneEarthCARE(Earth Cloud, Aerosol and Radiation Explorer), parte dell'Earth Explorer Programme,è un progetto dell'agenzia spaziale europea in collaborazione con quella giapponese. L'obiettivo scientifico è l'osservazione e la caratterizzazione delle nubi, degliaerosol,la misurazione dellaradiazione solareriflessa e dellaradiazione infrarossaemessa dalla superficie e dall'atmosfera terrestre[178].Il lancio è previsto per maggio 2024.

Telecomunicazioni

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Storia

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IlCommunications and Broadcasting Experimental Test Satellite(COMETS), chiamatoKakehashiè stato lanciato nel 1998 in orbita geostazionaria[179]per sperimentare tecnologie di ritrasmissione dati provenienti da altri satelliti verso stazioni di Terra.

IlData Relay Test Satellite(DRTS), chiamatoKodama,aveva l'obiettivo di ritrasmettere dati in tempo reale tra satelliti e le stazioni a terra. Lanciato il 4 settembre 2002 con unlanciatore H-IIA,che lo ha portato su un'orbita geostazionariaa36000km,possedeva una antenna per la ricezione dei dati da altri satelliti e una antenna per la trasmissione a Terra[180].Nel test, condotto in collaborazione con l'agenzia spaziale europeaa settembre 2006, ha stabilito una connessione con il satellite ESAEnvisat,che si trovava ad una altezza di800km,ritrasmettendo dei dati provenienti da quest'ultimo alcentro spaziale di Tsukuba[180][181]. Ad ottobre 2009 ha ritrasmesso con successo i dati provenienti dal satelliteAdvanced Land Observation SatelliteDaichi.La trasmissione in banda Ka tra i satelliti ha raggiunto una velocità di278Mbps.

Il satelliteOptical Inter-orbit Communications Engineering Test Satellite(OICETS), chiamatoKirariè stato lanciato ad agosto 2005 dalcosmodromo di Bajkonurtramite unlanciatore Dnepr.Il suo scopo era di provare la trasmissione via ottica in orbita, in collaborazione con l'agenzia spaziale europea.Questo tipo di trasmissioni ha il vantaggio di permettere velocità maggiori rispetto ai collegamenti radio tradizionali, e di non avere nessuna interferenza con questi ultimi, ma necessita di un puntamento molto preciso tra trasmettitore e ricevitore. A dicembre 2005 il satelliteKirari,inorbita terrestre bassa,ha stabilito una trasmissione dati bidirezionale con il satellite ESAArtemis,inorbita geostazionaria[182],mentre si muovevano ad una velocità relativa di diversi chilometri al secondo[183].La distanza tra due satelliti in tali orbite può raggiungere i40000km[183][184].A giugno 2006 ha stabilito un collegamento dati bidirezionale vialasercon una stazione di terra mobile delcentro aerospaziale tedescoe con una stazione simile dell'Istituto nazionale delle tecnologie dell'informazione e delle comunicazioni giapponese[185].La missione è terminata con successo a settembre 2009.

Il satelliteWideband InterNetworking engineering test and Demonstration Satellite(WINDS), chiamatoKizuna,è stato lanciato il 23 febbraio 2008 dalcentro spaziale di Tanegashimacon inlanciatore H-IIA[186].A giugno ha iniziato la fase operativa, con un test di trasmissione dati ad una velocità di1,2Gbps,stabilendo il primato di trasmissioni dati via satellite[186].A novembre è stato condotto un esperimento nel quale il satellite ha ritrasmesso immagini e video ad alta definizione della Luna ripresi dallasonda Kaguyacontemporaneamente (modalitàmulticast) alle stazioni delNational Electronics and Computer Technology CenterinThailandiae dell'Advanced Science and Technology InstitutenelleFilippine[186]. Durante l'Eclissi totale di Soledel 22 luglio 2009, l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone,laJapan Broadcasting Corporatione l'Istituto Nazionale delle Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione giapponese hanno utilizzato il satellite per trasmettere in diretta le immagini ad alta definizione riprese dalle isole diIwo JimaeChichi-jima[186].A settembre 2009 è stata condotta una simulazione per le telecomunicazioni in caso di emergenza, nella quale il satelliteKizunaha trasmesso immagini ad alta definizione riprese dal satelliteAdvanced Land Observing SatelliteDaichi.Altri esperimenti compiuti nel 2010 comprendevano la ritrasmissione in tempo reale di immagini ad alta definizione riprese da un piccolodrone sottomarinoimpiegato per lo studio dell'ecosistema marinotramite unanave da ricerca[186]e un test per dimostrare le trasmissioni di immagini per latelemedicina[186]. Nei giorni successivi alterremoto del Tōhokudel 2011, l'Istituto nazionale delle tecnologie dell'informazione e delle comunicazioni ha impiegato il satellite per fornire servizi divideoconferenzaevoice over IPeRadioLANnelle zone colpite[187],nelle quali le stazioni per le telecomunicazioni erano state danneggiate[186][188].Kizunaha terminato la missione operativa a marzo 2019.

Programmi in corso

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Ilsistema satellitare Quasi-Zenith(QZSS) è unacostellazione satellitareper ilposizionamentocompatibile con ilsistema GPSstatunitense[189].Quest'ultimo non è disponibile stabilmente in alcune zone montagnose o urbane dove il segnale è ostacolato da edifici, alberi ed altri oggetti[189].

L'obiettivo del QZSS è di migliorare il servizio GPS attraverso tre satelliti inorbita quasi-zenite un satellite inorbita geostazionaria[190][191].In questo modo i satelliti si trovano, nelle regioni dell'estremo Orientee dell'Oceania,sullozenit.Questo permette di ridurre gli errori multipath causati dalla riflessione del segnale dovuta agli ostacoli[190].La compatibilità con ilsistema GPSnon richiede modifiche ai ricevitori esistenti nei navigatori satellitari e nei cellulari. Di fatto, l'effetto è analogo ad un aumento dei satelliti GPS disponibili, e comporta un miglioramento nella stabilità del servizio[192].

Il primo satellite QZSS-1, chiamatoMichibiki-1,è stato lanciato l'11 settembre 2010 dalcentro spaziale di Tanegashimatramite l'H-IIA[193].Nei mesi successivi sono state condotte verifiche e test dei sistemi e del segnale trasmesso. A giugno 2011 ha iniziato a trasmettere i segnali L1 C/A e L2C e il mese successivo i segnali aggiuntivi L1C e L5[194].

Nel 2017, completando la costellazione iniziale, sono stati lanciati i satelliti QZSS-2[195],3[196]e 4[197]che forniscono ulteriori servizi tramite ricevitori dedicati. I satelliti hanno iniziato a fornire il servizioSub-meter Level Augmentation Service(SLAS) tramite il segnale aggiuntivo L1S, in grado di superare gli errori di posizionamento causati dalla ionosfera, portando la precisione dai 10 metri del sistema GPS a qualche metro[198]. In caso di disastri, il servizioSatellite Report for Disaster and Crisis Management(DC Report) permette la diffusione di informazioni e allerte ai cittadini nel caso in cui le linee di telecomunicazione fossero danneggiate[191]. Infine ilCentimeter Level Augmentation Service(CLAS), fornito attraverso il segnale L6D, permette di raggiungere una precisione di 12 cm in orizzontale e 24 cm in verticale[191][199][200].

Nel 2021 il satellite QZSS-1, che aveva raggiunto il termine della sua operatività, è stato sostituito dal nuovo QZSS-1R, lanciato ad ottobre[201].

Programmi futuri

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La costellazione QZSS sarà espansa a sette satelliti per il 2025. In questo modo sarà possibile ricevere il segnale da quattro satelliti in ogni istante, e il sistema potrà operare come un servizio di posizionamento autonomo[190].

Centri di ricerca e sedi

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Mappa di localizzazione: Giappone
Sede
Sede
Tsukuba
Tsukuba
Sagamihara
Sagamihara
Tanegashima
Tanegashima
Uchinoura
Uchinoura
Kakuda
Kakuda
Noshiro
Noshiro
Taiki
Taiki
Usuda
Usuda

Sede centrale e Centro Aerospaziale di Chofu

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Il Multi-purpose Aviation Laboratory al centro aerospaziale di Chofu

La sede centrale è situata aChōfu,Tokyoe opera come centro operativo per applicazioni satellitari.[202] IlCentro Aerospaziale di Chofu[203]produce una gran parte della ricerca e sviluppo. In particolare, il centro è caratterizzato da attività di ricerca nell'aviazione, e ricopre un ruolo importante di supporto e guida dell'industria aeronautica giapponese. Le attività comprendono anche studi delle tecnologie aerospaziali. Per supportare queste attività sono presenti strutture di test specializzate come tunnel del vento, test di propulsori aeronautici, aerei sperimentali esupercomputer.

Centro Spaziale di Tsukuba

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IlCentro Spaziale di Tsukuba[204],situato nella città scientifica diTsukuba,è stato aperto nel 1972. Il centro si dedica allo sviluppo e alla gestione delle operazioni satellitari, all'analisi dei dati raccolti dalle osservazioni. Gestisce illaboratorio KibōdellaStazione spaziale internazionalee l'addestramento degli astronauti.

Campus di Sagamihara

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IlCampus di Sagamihara[205]promuove gli studi astronomici sull'attività solare,l'evoluzione dellaLuna,l'esplorazione planetaria, ibuchi nerie legalassie.Comprende il campus principale dell'Istituto dello Spazio e delle Scienze Astronautiche,loSpace Education Center,le strutture per i test delloSpace Exploration Innovation Hube il laboratorio scientifico avanzato, dove sono sviluppati e testati i nuovi veicoli spaziali. Inoltre è un centro che agevola la comunicazione tra le istituzioni accademiche e i loro ricercatori.

Centro spaziale di Tanegashima

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IlCentro spaziale di Tanegashima[206]è il maggiore complesso di lancio del Giappone, situato nella costa sudest diTanegashima,nellaprefettura di Kagoshima.Comprende ilcomplesso di Yoshinobu,per il lancio dei vettori maggiori e le strutture per l'assemblaggio e il test dei veicoli spaziali. Nel centro sono condotte diverse operazioni, dall'assemblaggio dei lanciatori, alla manutenzione, ispezione, controlli finali dei satelliti, installazione dei satelliti nei lanciatori, e il loro tracciamento dopo il decollo.

Centro spaziale di Uchinoura

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IlCentro spaziale di Uchinoura[207]si trova nella città diKimotsuki,nellaprefettura di Kagoshima,dove vengono lanciatirazzi sondae satelliti scientifici e si gestiscono le attività di tracciamento. Le attività principali comprendono la gestione dei dati ricevuti dai veicoli spaziali, e il personale proviene dal campus di Sagamihara e aziende private. Fondato nel 1962, ha lanciato più di 400 veicoli e circa 30 satelliti e sonde spaziali.

Centro spaziale di Kakuda

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IlCentro spaziale di Kakuda[208]si trova nella città diKakuda,e guida la ricerca e lo sviluppo neimotori a razzo.È stato creato dall'unione delLaboratorio di Propulsione Spaziale di Kakuda(precedentementeLaboratorio Aerospaziale Nazionale del Giappone) e delCentro di Propulsione di Kakuda(precedentementeAgenzia Nazionale per lo Sviluppo Spaziale). I sistemi di propulsione sviluppati e testati vanno daimotori a propellente liquidoper il vettoreH-IIAaimotori di apogeoper i satelliti emotori a propellente solidopiù piccoli.

Centro di osservazione della Terra

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IlCentro di osservazione della Terra[209],situato nella città diHatoyama,è dedicato all'osservazione delle condizioni dell'ambiente terrestre attraverso i satelliti. È dotato di due grandiantenne parabolicheper la ricezione dei dati, che sono elaborati, memorizzati e distribuiti su richiesta a istituti di ricerca e università. Le applicazioni variano dallo studio dei fattori ambientali e delle risorse naturali al monitoraggio di eventi disastrosi.

Centro di test di Noshiro

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IlCentro di test di Noshiro[210]è una struttura di ricerca affiliata alla JAXA, situata su una stretta striscia di territorio davanti al Mar del Giappone nella zona meridionale della città diNoshiro.È stato costruito nel 1962 e le sue attività comprendono il test statici di accensione deimotori a propellente solidoutilizzati nei lanciatori di satelliti e di sonde spaziali, dei razzi della serieMue perrazzi sondalanciati dalcentro di Uchinoura.Sono condotti test su propulsoriramjet,su piccoli veicoli equipaggiati con motori aossigenoeidrogenoliquidi e sistemi di propulsione aN2Oedetanolo.

Campo aerospaziale di Taiki

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Il Centro di Ricerca aerospaziale di Taiki[211]ha lo scopo di applicare la ricerca sulla tecnologia aerospaziale. È costituito da una pista di decollo lunga1000mda dove si eseguono test per esperimenti scientifici supalloni stratosferici,precedentemente condotti nel centro di Sanriku. È stata annunciata l'espansione del sito per trasformarlo nel futuroSpazioporto di Hokkaido[212].

Centro spaziale di Usuda

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IlCentro spaziale di Usuda[213]è affiliato all'ISAS, e gestisce le telecomunicazioni con le sonde nello spazio profondo, ricevendo i dati delle osservazioni. Il sito, nella città diSaku,è stato scelto per la sua lontananza da fonti di rumore radio. Possiede una grandeantenna parabolicada64mpesante2000tper le comunicazioni con le sonde spaziali inbanda Xebanda S.Antenne simili, anch'esse impiegate per il tracciamento e il controllo delle sonde, sono impiegate dalla NASA e dall'ESA.

Stazioni per il tracciamento e le comunicazioni

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Le stazioni per il tracciamento e le comunicazioni ricevono latelemetriadei veicoli spaziali per controllare la loro posizione, l'altezza e le funzioni della strumentazione interna. Inoltre inviano comandi per il loro controllo.

Lastazione di Katsuura[214]è stata costruita a febbraio 1968 aKatsuuranellaprefettura di Chiba,come base principale per il tracciamento dell'alloraAgenzia della Scienza e della Tecnologia,affiliata con l'Agenzia Nazionale per lo Sviluppo Spaziale.È fornita di quattro antenne paraboliche di 20, 13, 11 e10m.

Lastazione di Masuda[215]è stata costruita nel 1974 aTanegashima,nellaprefettura di Kagoshima,dall'Agenzia Nazionale per lo Sviluppo Spaziale.I segnali ricevuti dai veicoli spaziali sono trasmessi alCentro spaziale di Tsukuba.Inoltre, unradartraccia ilanciatorie riceve i loro segnali per monitorare l'andamento del lancio.

Lastazione di Okinawa[216]costruita nel febbraio 1968 dall'Agenzia Nazionale per lo Sviluppo Spazialecomprende due antenne paraboliche di 18 e 10 metri, e un'altra coppia di antenne da 7,6 metri.

Stazione di Ogasawara

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La stazione di Ogasawara[217],costruita nel 1975, è dotata con una antenna radar per verificare le traiettorie di volo, lo stato e la sicurezza dei lanciatori in partenza dalCentro spaziale di Tanegashima.

Centro di ricerca del volo di Nagoya

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Il centro di ricerca di Nagoya[218],adiacente all'aeroporto diNagoya,è una base di ricerca e sviluppo per i test ad alta quota condotti tramite un aereo sperimentale. I test sono monitorati tramite una stazione di controllo. Il centro fornisce supporto tecnologico alle piccole e medie imprese.

Altri centri

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IlCentro regionale satellitare per la gestione dei disastri[219]raccoglie e analizza i dati provenienti dai satelliti per la preparazione e la risposta ai disastri. I centri spaziali di monitoraggio di Kamisaibara[220]e di Biesei[221]seguono la posizione e la traiettoria di asteroidi in avvicinamento alla Terra, di satelliti non funzionanti, di componenti di lanciatori in orbita e di altridetriti spaziali.

Uffici internazionali

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JAXA possiede uffici internazionali[222]a Washington, Houston, Parigi, Bangkok, Mosca.

Note

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