Artemis II: tutte le fasi della traiettoria e le manovre orbitali della missione lunare con equipaggio

La missione Artemis II rappresenta il ritorno dell’essere umano verso la Luna dopo oltre cinquant’anni.

Il profilo di missione, altamente tecnico e articolato, prevede una serie di manovre orbitali complesse che serviranno a testare i sistemi della navetta Orion con equipaggio in condizioni reali. Comprendere la traiettoria di Artemis II significa entrare nel cuore della moderna esplorazione spaziale.

Obiettivi della missione Artemis II

Artemis II sarà la prima missione del programma Artemis a portare astronauti nello spazio profondo. Il suo obiettivo primario è validare i sistemi di supporto vitale, la navigazione e il controllo della navetta Orion in configurazione con equipaggio, nel corso di un volo circumlunare.

Non è previsto l’allunaggio: l’intera traiettoria orbiterà attorno alla Luna in una free-return trajectory, consentendo il rientro sicuro sulla Terra anche in caso di problemi ai motori principali. Il volo avrà una durata prevista di circa 10 giorni.

1. Il lancio: decollo e inserimento in orbita terrestre

La missione inizierà con il lancio dal Kennedy Space Center (LC-39B), utilizzando il razzo vettore Space Launch System (SLS) Block 1. Questa prima fase consiste in tre segmenti:

• Ascesa atmosferica (0-510 secondi): i motori RS-25 e i booster a propellente solido spingeranno il veicolo oltre l’atmosfera, fino alla separazione dei booster (circa 2 minuti dopo il decollo).
• Separazione dello stadio centrale (Core Stage): una volta esaurito, il primo stadio si separerà, lasciando l’ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) a completare l’inserimento orbitale.
• Inserimento in orbita terrestre iniziale (LEO): l’ICPS effettuerà una prima accensione per inserire Orion in un’orbita ellittica temporanea di parcheggio, con un’apogeo intorno ai 1.800 km.

2. Verifiche in orbita terrestre e preparazione alla manovra trans-lunare

Prima della manovra di iniezione translunare (TLI), l’equipaggio eseguirà verifiche approfondite dei sistemi di bordo, inclusi controlli manuali e simulazioni di rientro d’emergenza. Questo periodo, della durata di circa 24 ore, serve anche come finestra per eventuali aborti in orbita terrestre.

Durante questa fase:

• Il modulo Orion resta attraccato all’ICPS, alimentato dai suoi sistemi.
• Viene configurata la traiettoria per la manovra di iniezione translunare (TLI).

3. Manovra di iniezione translunare (TLI)

La TLI (Trans-Lunar Injection) è la manovra più energetica della missione. L’ICPS eseguirà un’accensione del motore RL10 di circa 18 minuti, modificando radicalmente l’orbita di Orion e portandola su una traiettoria altamente ellittica, con apogeo oltre i 384.000 km, diretto verso la Luna.

Questa manovra:

• Fornisce alla navetta Orion la velocità necessaria (oltre 10,7 km/s) per sfuggire all’influenza gravitazionale terrestre.
• Avviene in un punto preciso dell’orbita di parcheggio per ottimizzare la traiettoria di free-return verso la Luna.

Terminata la TLI, Orion si separa dall’ICPS e attiva i propri sistemi di propulsione e guida.

4. Fase di crociera verso la Luna

Dopo la TLI, Orion entra nella fase di coast translunare, ovvero la lunga crociera verso la Luna, della durata di circa quattro giorni. Durante questo tratto:

• Vengono effettuate correzioni di rotta (Mid-Course Corrections, MCC) con piccoli impulsi dei motori del Modulo di Servizio Europeo (ESM), per perfezionare la traiettoria verso il punto di flyby lunare.
• L’equipaggio conduce test di navigazione utilizzando sensori ottici, stelle e riferimenti alla Terra e alla Luna.
• Si verificano i sistemi di comunicazione profonda via rete DSN (Deep Space Network).

5. Flyby lunare e traiettoria di ritorno libero

Al raggiungimento della Luna, Orion eseguirà un flyby a bassa quota sul lato nascosto, a circa 130 km dalla superficie, in un punto calcolato per sfruttare al massimo l’assistenza gravitazionale lunare.

Questo sorvolo:

• Modifica la traiettoria della navetta, ponendola su una free-return trajectory, ovvero una traiettoria che la riporta automaticamente sulla Terra senza ulteriori manovre propulsive, se necessario.
• Permette agli astronauti di osservare direttamente il lato nascosto della Luna, non visibile dalla Terra.

In questa fase verrà effettuata anche una manovra di correzione della traiettoria (Outbound Powered Flyby, OPF) tramite il motore principale dell’ESM, per perfezionare il ritorno.

6. Ritorno verso la Terra e preparazione al rientro

Dopo il flyby, Orion si allontana dalla Luna e si dirige verso l’orbita terrestre in una fase chiamata return coast, che dura circa quattro giorni. Durante questa tratta:

• Si effettuano ulteriori manovre correttive (Return Mid-Course Corrections) per ottimizzare l’angolo di rientro e la traiettoria d’impatto atmosferico.
• Vengono simulati scenari di rientro d’emergenza e condotti ultimi test di bordo.

7. Separazione e rientro atmosferico

Alla fine della fase di crociera, il Modulo di Servizio Europeo viene separato dalla capsula Orion con equipaggio. A questo punto:

• La capsula entra nell’atmosfera terrestre con una velocità di circa 11 km/s.
• Il rientro atmosferico è assistito da uno scudo termico ablativo che protegge la capsula dalle temperature estreme (oltre 2.700 °C).
• Segue la sequenza di dispiegamento dei paracadute principali, fino all’ammaraggio nell’Oceano Pacifico.

Il recupero della capsula avverrà tramite le navi specializzate della Marina degli Stati Uniti e squadre della NASA.

Una traiettoria di riferimento per l’esplorazione umana dello spazio profondo

Il profilo orbitale di Artemis II è progettato con margini di sicurezza estremamente elevati. La scelta di una free-return trajectory garantisce un’opzione di rientro passivo in caso di guasti, senza necessità di manovre complesse. Ogni segmento è il risultato di anni di analisi balistiche, simulazioni e validazioni da parte dei centri NASA, ESA e partner industriali.

Questa missione rappresenta la prova definitiva del sistema Orion-SLS con equipaggio in orbite lunari e getterà le basi per Artemis III, che includerà l’allunaggio. La comprensione puntuale della traiettoria di Artemis II non è solo una questione ingegneristica, ma anche un passaggio chiave nella pianificazione delle future missioni verso la Luna, Marte e oltre.