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Una canzone dallo spazio

di Valter Marcone

Mercoledì 12 novembre ore 18,30. Dalla sala controllo di Darmstadt, i tecnici dell’Agenzia spaziale europea hanno confermato che il lander Philae, staccatosi dal veicolo principale Orbiter, è atterrato sulla superficie della cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko e sta inviando segnali a Terra. Nelle prossime ore dovrebbero arrivare maggiori dettagli e le prime immagini.

Quando gli strumenti al Centro Esoc (European Space Operation Center) dell’Agenzia spaziale europea a Darmstadt, in Germania, hanno confermato l’aggancio del lander Philae della sonda Rosetta sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko gli scienziati hanno esultato.

Il lander Philae è il primo veicolo a compiere una simile impresa, segnando un primato senza precedenti nella storia dell’esplorazione spaziale. La missione Rosetta dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa) ha raggiunto il più spettacolare e ambizioso dei suoi obiettivi…

«Rosetta ci insegna che bisogna sognare e rappresenta un passo fondamentale per le conoscenze dell’uomo paragonabile allo sbarco sulla Luna». Ne è convinto Raffaele Mugnuolo, rasponsabile dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) per la missione Rosetta a margine dell’evento organizzato a Roma da Asi per seguire la discesa sulla cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko. «Rosetta è un passo fondamentale per la scienza e la tecnologia paragonabile a quello fatto con lo sbarco sulla Luna», ha spiegato Mugnuolo. «Ci ha insegnato inoltre che bisogna avere coraggio di pensare cose visionarie – ha proseguito – sognare e immaginare nuove sfide ed è incredibile pensare che il tutto sia stato fatto con tecnologie degli anni ’90, oggi considerate vecchie. Nel vedere il successo di Rosetta quindi non possiamo non ringraziare chi quasi 30 anni fa l’ha ideata e sviluppata, e tra questi in particolare ricordiamo Angioletta Coradini, scomparsa pochi anni fa».

Rosetta ha compiuto un viaggio lungo dieci anni e ha coperto un percorso di oltre 6 miliardi di chilometri nello spazio per arrivare alla sua tappa finale.

Progettata 20 anni fa e lanciata il 2 marzo 2004, la missione Rosetta (battezzata dal nome della celebre stele che ha permesso agli archeologi di decifrare i geroglifici egizi), era stata risvegliata dopo un letargo di 10 anni.

{{*ExtraImg_223498_ArtImgRight_300x205_}}Durante il suo viaggio di oltre 10 anni, la sonda Rosetta ha sfruttato l’effetto “fionda gravitazionale” una volta attorno a Marte e ben tre volte attorno alla Terra, e ha avuto incontri ravvicinati (fly-by) con gli asteroidi Steins nel 2008 e Lutetia nel 2010, prima di proseguire il suo viaggio nello spazio profondo in stato di ibernazione. Il veicolo spaziale è composto di due parti: orbiter e lander. La sonda “madre” porta infatti con sé una sonda “figlia” denominata “Philae” dal nome dell’isola del Nilo dove fu rinvenuto l’obelisco usato per interpretare la scrittura egizia, che, una volta in prossimità della cometa, si è separato dalla sonda madre e si è posato sulla cometa per eseguire le analisi delle proprietà chimico-fisiche e mineralogiche della cometa.

L’esame della cometa permetterà di fare un passo fondamentale anche nella comprensione del Sistema Solare. In quanto le comete rappresentano la memoria storica, custodiscono i fotogrammi dei primi momenti di formazione dell’intero Sistema. Informazioni che sui pianeti si sono perse in quanto sono stati trasformati da eventi di vario tipo.

Le comete sono grosse palle di neve sporca che, come messaggi cosmici in bottiglia, ci raccontano dell’origine del nostro sistema planetario. Ma sono anche oggetti turbolenti, complicati da avvicinare e studiare, capaci di piombare inattesi all’interno del Sistema solare con orbite talvolta imprevedibili. Il passaggio ravvicinato al Sole le illumina mostrandone l’incantevole coda. Ma il loro è un fuoco effimero e, quando riescono a sopravvivere all’attrazione fatale della nostra stella, tornano presto a nascondersi nell’oscurità dello spazio profondo.

E, come scrive l’ASI, l’agenzia spaziale italiana. ”L’esplorazione della cometa consiste nella caratterizzazione del suo nucleo e della chioma, la determinazione delle loro proprietà dinamiche, lo studio della morfologia e della composizione. In particolare, lo studio della mineralogia e dei rapporti isotopici degli elementi volatili e refrattari del nucleo fornirà informazioni preziose sulla composizione della nebulosa che, nei modelli correnti, si pensa sia stata all’origine del Sistema Solare.“

La cometa di Rosetta sembra più antica del previsto, più polverosa di quanto immaginato e potrebbe essersi formata nella stessa regione dei pianeti rocciosi come la Terra: sono le prime conclusioni che arrivano dall’analisi dei suoi grani raccolti dallo strumento italiano Giada (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator). «Più vicini si è più si è sicuri della zona della superficie da cui arrivano i grani» spiega una delle ricercatrici del gruppo che ha progettato e sviluppato lo strumento, l’astronoma Elena Mazzotta Epifani. «Sapere in modo preciso da dove arrivano i grani analizzati – aggiunge – ci aiuta a capire se l’oggetto è omogeneo o se, come sembra dalla forma, è composto da due corpi diversi. Potrebbe anche essere costituito da due frammenti di uno stesso corpo che si è prima rotto e poi riunito. Dall’analisi dei grani inoltre si può comprendere se il contatto è stato catastrofico o gentile». I grani raccolti finora, sottolinea Epifani, sono più grandi di quanto immaginato (il loro diametro è un decimo di millimetro) e le concentrazioni di polvere rispetto al ghiaccio sono maggiori del previsto: «questo ci dice dove potrebbe essersi formato l’oggetto, nella regione dove sono nati gli altri corpi rocciosi del Sistema Solare».

{{*ExtraImg_223499_ArtImgRight_300x180_}}L’Esa ha già diffuso a poche ore dall’atterraggio una elaborazione sonora dei segnali che arrivano dalla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La cometa sembra emettere una “canzone” in forma di oscillazioni del campo magnetico che la circonda. Risuona a 40-50 millihertz, molto al di sotto delle capacità uditive di un essere umano. Le frequenze sono state aumentate per renderle udibili.

Costata circa un miliardo di euro e dal peso approssimativo di tre tonnellate, la sonda trasporta ventuno strumenti scientifici, undici dei quali sulla navicella orbitante e dieci sul lander, il piccolo robot che è sbarcapo sulla superficie della cometa. “La missione è targata Esa (l’Agenzia spaziale europea), ma l’Italia, insieme a Germania e Francia, è tra i maggiori contributori – precisava Flamini – Italiano è, ad esempio, il trapano che perforerà la superficie della cometa. Come made in Italy sono il porta campioni, il forno, tutti miniaturizzati, e i pannelli solari”.

Una volta saldo sul terreno, Philae dovrebbe cominciare a trapanare la superficie di 67P/Churyumov-Gerasimenko, ne preleverà dei campioni e li metterà nei fornetti di cui è dotato, permettendo così l’analisi chimica del materiale raccolto.

Le analisi potranno fornire una serie di indicazioni importanti sui primi istanti di vita del sistema solare: le comete sono infatti residuali della materia che formava il cosiddetto disco protoplanetario da cui sono nati i pianeti del Sistema solare. Qualcosa della natura e la composizione delle comete la conosciamo già grazie alle analisi a distanza che eseguiamo ormai da anni. Certe caratteristiche possono però essere svelate solo da un’analisi più precisa e ravvicinata come quella prevista dal lander. Philae potrebbe trovare per esempio molecole a base di carbonio nei campioni che studierà. Secondo alcune teorie, sono infatti proprio le comete le responsabili della disseminazione della vita nell’universo: potrebbero essere loro ad aver portato sulla Terra primordiale molecole organiche complesse e amminoacidi.

Le operazioni di Philae dureranno due giorni e mezzo. Ore decisive, durante le quali il robottino dovrà essere ben illuminato dal Sole, dal momento che le batterie gli consentono un’autonomia solo limitata e per completare le operazioni avrà bisogno di sfruttare i pannelli solari di cui è dotato.

{{*ExtraImg_223500_ArtImgRight_300x156_}}La partecipazione italiana alla sonda Rosetta è stata fondamentale come spesso è avvenuto nelle principali missioni dell’Esa da Cassini a Gaia. In particolare la ricerca e l’innovazione tecnologia italiana si è concentrata in 3 punti: i pannelli solari, tre strumenti della sonda madre e la mini-trivella del lander. Vediamoli nel dettaglio.

Pannelli solari. Il Solar Array è costituito da celle solari ad alta efficienza in grado di garantire la potenza elettrica necessaria anche alle distanze dal Sole superiori a 2 Unità astronomiche (UA) raggiunte da Rosetta. Sono state fornite dall’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e da Galileo Avionica di Milano.

Sono tre gli strumenti di Rosetta Made in Italy forniti grazie all’Asi: GIADA, VIRTIS e OSIRIS destinati a studiare la composizione della cometa. VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) è uno spettrometro che riunisce 3 canali di osservazione in un unico strumento. Con le sue osservazioni si cercherà di risalire alla natura delle parti solide che compongono il nucleo della cometa e tracciare le sue caratteristiche termiche. I dati ottenuti, combinati con i dati acquisiti da altri strumenti, saranno utilizzati per selezionare la zona sulla quale far posare il lander. GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) è uno strumento in grado di analizzare le polveri e piccoli grani di materiale presente nella chioma della cometa misurandone le proprietà fisiche e dinamiche, tra le quali la dimensione, il rapporto tra materiale granuloso e quello gassoso, la velocità delle particelle. OSIRIS/WAC (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) è lo strumento principale della missione Rosetta per la raccolta delle immagini della cometa. È composto da due sistemi di ripresa: NAC (Narrow Angle Camera), ottimizzato per ottenere mappe ad alta risoluzione del nucleo della cometa, fino a 2 cm per pixel, con una capacità di messa a fuoco da 2 km a infinito e da 1 a 2 km; WAC (Wide Angle Camera), ottimizzato per ottenere una mappa panoramica ad alta risoluzione del materiale gassoso e delle polveri nei dintorni del nucleo della cometa.

Il sistema WAC di OSIRIS è di responsabilità italiana ed è progettato per lo studio accurato delle emissioni gassose della cometa sia nel visibile che nella banda UV. Le immagini acquisite da questo canale saranno utilizzate per selezionare la zona in cui si dovrà posare il lander.

{{*ExtraImg_223501_ArtImgRight_300x168_}}L’unica volta che un oggetto costruito dall’uomo ha raggiunto una cometa fu nel luglio del 2005 quando la sonda Deep Impact lanciò un oggetto del peso di 370 kg verso la cometa Tempel 1. Lo scopo era quello di creare un piccolo cratere e far sollevare della polvere al fine di studiarne la composizione da parte della sonda madre. Altre sonde poi, dalla Giotto alla Stardust, si sono avvicinate, sfiorandole a distanze diverse ma ad alta velocità, ad altre comete per fotografarle e studiarne le polveri che lasciano dietro sé. Ma mai si è avuto un “atterraggio morbido” su una di esse.

Il veicolo principale, l’orbiter, misura 2.8 x 2.1 x 2.0 metri. Dentro questo volume, di alluminio, sono stati montati tutti i sottosistemi su una base al piano inferiore (Bus Support Module), e tutti gli equipaggiamenti scientifici al piano superiore della sonda (Payload Support Module). Inoltre, due pannelli solari rotanti lunghi 14 metri ciascuno, forniscono una superficie totale di 64 metri quadrati di celle fotovoltaiche per la produzione di energia. Su un lato dell’orbiter vi è una parabola di 2.2 metri di diametro, che funge da antenna orientabile ad alto guadagno. Il lander è agganciato sul lato opposto. In prossimità della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, gli strumenti scientifici punteranno quasi sempre verso di essa, mentre le antenne e i pannelli solari saranno rivolti al Sole ed alla Terra (a quella distanza, entrambi saranno nella stessa direzione).

{{*ExtraImg_223502_ArtImgRight_300x424_}}Il lander di Rosetta, del peso di 100 Kg, è stato realizzato da un consorzio europeo, sotto la leadership del German Aerospace Research Institute (DLR). Gli altri membri del consorzio sono l’ESA e le agenzie di Austria, Finlandia, Francia, Ungheria, Irlanda, Italia e Inghilterra. Il lander, dall’aspetto quasi cubico, viaggerà aggrappato ad un lato dell’orbiter fino all’incontro con la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Una volta che l’orbiter si è allineato correttamente, il lander è stato staccato dalla sonda madre e ha dispiegato le sue tre gambe per un atterraggio dolce sulla cometa, al termine della sua discesa balistica. Le gambe sono appositamente costruite per i smorzare la maggior parte dell’energia cinetica accumulata ed evitare il più possibile che la sonda rimbalzi, inoltre esse sono in grado di ruotare, alzarsi ed abbassarsi per farla ritornare in posizione verticale.

La sonda continuerà ad orbitare attorno alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, osservando quello che accade al suo nucleo ghiacciato mentre entrambi si avvicinano al Sole, quindi si staccherà da essa. La missione terminerà nel Dicembre 2015, e Rosetta passerà ancora una volta nei pressi dell’orbita terrestre, più di 4000 giorni dopo l’inizio della sua avventura.

{{*ExtraImg_223503_ArtImgRight_300x300_}}Nel corso del 2003 il Telescopio Spaziale Hubble delle agenzie spaziali americana ed europea, ha giocato un ruolo fondamentale per la preparazione di questa ambiziosa missione dell’ESA verso la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Hubble è stato usato per eseguire delle misurazioni precise delle dimensioni, della forma e del periodo rotazionale della cometa. Queste informazioni sono essenziali per la fase di rendezvous e di rilascio del lander da parte di Rosetta. Queste due operazioni non sono mai state tentate prima, ed i dati scientifici così raccolti potrebbero aiutare a comprendere le origini del sistema solare. Le osservazioni svolte da Hubble nel 2003 hanno rivelato che la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko ha un’estensione di 5 x 3 Km, ed assomiglia ad un’enorme palla da rugby. Gli scienziati dell’ESA erano preoccupati riguardo le esatte dimensioni del nucleo solido, dimensioni che influenzano direttamente la forza gravitazionale della cometa medesima, e quindi anche i parametri di approccio di Rosetta. “Benché la 67P/C-G sia circa 3 volte più grande dell’obiettivo iniziale di Rosetta, la sua forma molto allungata dovrebbe agevolare l’atterraggio sul suo nucleo, pertanto le caratteristiche del lander sono state adattate a questo nuovo scenario.” dichiarò il Dr Philippe Lamy, del Laboratoire d’Astronomie Spatiale francese. Gli scienziati avevano iniziato a cercare un bersaglio alternativo, quando venne rinviato il lancio di Rosetta per i noti problemi al suo vettore. Questo rinvio ha significato che il bersaglio iniziale del progetto, la cometa 46P/Wirtanen, non era più raggiungibile. Inoltre, gli scienziati europei non avevano abbastanza informazioni sulla cometa di back-up, la Churyumov-Gerasimenko, pertanto hanno chiesto aiuto ai grossi telescopi. Tramite una tecnica sviluppata nel corso della passata decade da Philippe Lamy, da Imre Toth (Osservatorio di Konkoly, Ungheria), e da Harold Weaver (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, USA), il team ha usato Hubble per realizzare 61 immagini della cometa in un periodo di 21 ore di riprese, fra l’11 ed il 12 Marzo 2003. La Wide Field Planetary Camera 2 di Hubble, ha isolato il nucleo della cometa dalla sua chioma (i gas che si sprigionano dal suo nucleo), fornendo velocemente le immagini desiderate. Il telescopio ha mostrato un nucleo elissoidale con un periodo di rotazione di 12 ore.

[i]Le informazioni e le descrizioni contenute in questo articolo sono una libera traduzione ed adattamento del materiale disponibile nella sezione dedicata alla Missione Rosetta del sito dell’ESA www.esa.int da altri siti e dai comunicati stampa sul successo della missione coronata con l’atterraggio del lander sulla superficie della cometa avvenuto appunto nel pomeriggio di mercoledì 12 novembre.[/i]

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