Attorniato da torri faro alte 100 m, il primo Ariane 5G+ è pronto sulla rampa di lancio per portare in orbita Rosetta. Photo ESA-Corvaja.
Un viaggio spaziale che dura da 10 anni, oltre 6 miliardi di chilometri percorsi, un finale non privo di suspense: tra le missioni che hanno osservato e studiato le comete come l’europea Giotto, Rosetta è la prima missione che prevede l’affiancamento in orbita e il successivo atterraggio di un veicolo spaziale sulla superficie di una cometa, e ora entra nel vivo.
di Claudia Pirotta
Mentre scriviamo questo articolo il timer sul sito ufficiale ESA, l’Agenzia Spaziale Europea (http://sci.esa.int/rosetta), informa che tra 15 giorni Rosetta giungerà all’appuntamento con la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G). Per voi che leggete sarà curioso verificare se la sonda è stata puntuale nel percorrere i 4.708 km che la separano dalla meta o se si è fatta desiderare. Del resto, quando si tratta di comete, nulla si può escludere: l’ultima sorprendente scoperta, in termini temporali, è stata la forma. 67P/C-G, al contrario di quanto si pensasse, è irregolare ed è composta da due nuclei, uno tondeggiante e uno allungato, uniti dalla mutua attrazione. Impossibile, per il momento, dire altro. Man mano che la sonda si avvicina alla cometa, le immagini che arrivano a terra si fanno più nitide e le informazioni aumentano.
IL MISTERO DELLE ORIGINI
TECN’È ha incontrato Stefano Sandrelli, responsabile della didattica e della divulgazione dell’Istituto Nazionale di Astrofisica presso l’Osservatorio Astronomico di Brera (MI), che ci chiarisce l’importanza della Missione Rosetta: “Le comete si possono paragonare a una macchina del tempo: sono corpi ghiacciati che non sono stati catturati durante la formazione dei pianeti che hanno dato origine al sistema solare”, racconta Sandrelli. “A causa di impatti o deviazioni lungo il loro percorso orbitale, accade che alcune di esse si posizionino su orbite nuove che le portano ad incrociare il sistema solare interno e diventano visibili”. Il loro studio può fornire importanti indizi sulla formazione del sistema solare. In secondo luogo, l’analisi chimica della superficie della cometa potrà rivelare quanta acqua trasporta. Nelle prime fasi della formazione del sistema solare, infatti, si pensa che i neonati pianeti siano stati bombardati da un flusso di asteroidi sui quali si presume ci fosse acqua allo stato solido. Avere un’idea di quanta acqua vi è su 67P/C-G consente di ipotizzare quale frazione è arrivata sul nostro pianeta portata dai corpi celesti che l’hanno bombardata. È anche possibile che la cometa trasporti amminoacidi e proteine, elementi grazie ai quali si possono sviluppare materiali organici”.
La nuova antenna dell’ESA DSA-1 (Deep Space Antenna-1) punta verso lo spazio a New Norcia, in Australia Occidentale, per comunicare con Rosetta. Photo ESA/S.Martin.
IL LUNGO VIAGGIO DELLA SONDA
La missione consentirà di indagare in modo dettagliato le caratteristiche della cometa, un’analisi che dovrebbe continuare anche durante l’avvicinamento al punto più vicino al sole (perielio), nell’agosto 2015, osservando i getti che si innalzano dalla superficie per effetto dell’irradiazione solare e continuare fino al prossimo novembre 2015. Rosetta è composta da un orbiter, nel quale sono situati i sensori per gli esperimenti di remote sensing e di un lander, Philae, che verrà rilasciato e atterrerà sulla superficie della cometa. Il robot effettuerà i carotaggi, ne analizzerà il contenuto e invierà a terra i risultati. L’operazione non è priva di rischio, perché “se il lander fallisse l’aggancio, potrebbe rimbalzare e si perderebbe, dato che la gravità della cometa non è sufficiente a trattenerlo”, spiega Sandrelli. “Nell’ipotesi che l’atterraggio vada a buon fine, le batterie dovrebbero assicurare una settimana di autonomia. Potrebbe essere anche possibile ripetere più volte le analisi sfruttando i pannelli solari per la ricarica delle celle”.
Le incognite maggiori, al momento, sono legate alle condizioni superficiali della cometa: “Non sappiamo che ambiente troverà all’atterraggio, non conosciamo i tempi di attivazione della superficie, né cosa succederà quando Philae si poserà. Tutte queste incognite ci fanno capire quanto diverse possano essere le comete rispetto a come ci si aspetta che siano ed evidenziano, ancora una volta, quanto il loro studio sia utile per aprire nuove vie alla conoscenza dei corpi celesti”, conclude Sandrelli.
PIANETA TERRA CHIAMA ROSETTA
Elemento portante delle missioni interplanetarie sono le antenne di controllo, telemetria e inseguimento (TT&C) attraverso cui gestire e controllare i veicoli spaziali, grazie alle quali ricevono comandi per cambiare traiettoria, accendere o spegnere apparecchiature, eseguire le analisi e via dicendo. Inoltre, le sonde devono inviare a terra i risultati delle analisi o le immagini catturate durante il tragitto. Nella Missione Rosetta le cose sono complicate, oltre che dalla distanza (che richiede tempi per la trasmissione fino a 100 minuti), dal basso bit rate (8 bps) e dalla potenza: la sonda è stata ibernata per 30 mesi, periodo durante il quale gli strumenti non necessari alla navigazione erano stati disattivati per evitare possibili anomalie. L’antenna terrestre è stata progettata per coprire una distanza di 900 milioni di km: elevata sensibilità in ricezione, potenza di trasmissione e preciso controllo direzionale sono i requisiti da garantire per assicurare il contatto con Rosetta. Dal canto suo, Rosetta, dispone di una limitata potenza di trasmissione: errori di allineamento della stazione terrestre provocano inevitabili perdite di segnale e interruzioni nella comunicazione.
Fino ad ora la sonda si è comportata come ci si aspettava, ha fornito dettagli interessanti sulla cometa e non solo: Rosetta ha eseguito degli avvicinamenti ai pianeti interni, compreso il nostro, per sfruttare l’effetto fionda (il cosiddetto fly-by), in modo da incrementare la propria velocità permettendo i passaggi accanto agli asteroidi (2867)Steins e (21)Lutetia, per i quali erano state eseguite delle precise manovre orbitali per poterli incontrare, e hanno prodotto centinaia di immagini che consentono di approfondire le conoscenze di questi corpi celesti, per certi versi molto simili alle comete. La parte finale della missione è ancora tutta da scoprire: prima che la cometa raggiunga il perielio diventando invisibile alla terra, Rosetta potrà aggiungere nuovi interessanti tasselli che aiuteranno gli addetti ai lavori a scoprire cosa è successo ai confini del sistema solare.
Una suggestiva immagine che simula il distacco del lander Philae che si appresta ad atterrare sulla superficie della cometa (immagine non in scala: Rosetta è larga 32 m, mentre si stima che il nucleo di 67P/G-C sia di circa 4 km). Photo ESA-C.Carreau/ATG medialab.
HEIDENHAIN, PARTNER DELLA MISSIONE
L’antenna che consente di comunicare con Rosetta si trova a New Norcia, in Australia occidentale, ed è equipaggiata con un riflettore parabolico di 35 m di diametro. In funzione della banda di frequenza operativa (banda S e X tra 2 GHz – 8 GHz, potenza di trasmissione oltre 20 kW), l’intervallo di errori angolari permessi al servosistema che governa gli spostamenti dell’antenna è compreso tra 0.026° o 94” (banda S) fino a 0.006° o 21” (banda X). La lunga durata della missione ha imposto la scelta di aziende e componenti affidabili e sicuri, che garantissero lunga vita operativa, un servizio d’eccellenza e un’adeguata disponibilità commerciale. L’ESA ha perciò adottato gli encoder assoluti HEIDENHAIN (www.heidenhain.it) RCN 723 a 23 bit di risoluzione, che comunicano con l’unità di controllo attraverso il protocollo seriale EnDat. Questo tipo di encoder oggi non è più in commercio, aggiornato alla successiva famiglia RCN 8000 (29 bit), ma continua a garantire le prestazioni di progetto sull’antenna di New Norcia e testimonia la grande affidabilità dei prodotti della casa tedesca.
I NOMI DEI PROTAGONISTI
A titolo di curiosità, eccovi i nomi di alcuni tra i protagonisti della Missione Rosetta.
Rosetta: l’orbiter prende il nome dall’omonima stele di basalto (Stele di Rosetta) che ha fornito la chiave per interpretare i geroglifici egiziani e, allo stesso modo, si auspica possa svelare i misteri di come si è evoluto il nostro sistema solare.
Philae: il lander è stato battezzato come l’isola del fiume Nilo su cui è stato rinvenuto l’obelisco con l’iscrizione bilingue che ha consentito di decifrare i geroglifici sulla Stele di Rosetta.
67P/Churyumov-Gerasimenko: obiettivo della missione Rosetta è una cometa periodica, con periodo orbitale pari a 6,45 anni terrestri. È stata scoperta il 20 settembre 1969.
46P/Wirtanen: è il nome della prima cometa obiettivo della missione Rosetta, poi dirottata verso la 67P/C-G a causa di problemi in fase di lancio dell’Ariane 5 che hanno comportato la perdita della finestra di lancio inizialmente definita per la missione.
Ariane-5 G+: è il veicolo di lancio che ha portato in orbita Rosetta ed è partito il 2 marzo 2004 dalla base spaziale di Kourou, nella Guiana Francese.
Il 25 febbraio 2007 Rosetta arriva a soli 250 km dalla superficie di Marte. Questa è la foto che il lander Philae ha scattato 4 min prima di raggiungere il punto più vicino e mostra i pannelli solari del veicolo. Sullo sfondo, la superficie del pianeta rosso. Photo ESA/Rosetta/Philae/CIVA.