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Rosetta e Philae ad un anno dal #CometLanding e gli ultimi risultati

#CometWatch 12 novembre 2015
#CometWatch 12 novembre 2015 Credits: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0

Il team della missione dell'ESA Rosetta ha rilasciato diverse pubblicazioni questa settimana, in occasione di una doppia ricorrenza: il 47° incontro annuale della Division for Planetary Sciences (DPS15) della American Astronomical Society, a Washington D.C. e l'anniversario del #CometLanding.

Il 12 novembre 2014 è stata una data storica per la missione e per la storia dell'esplorazione spaziale.
Alle 8:35 UT il piccolo lander Philae si è separato dalla sonda Rosetta ed ha iniziato la sua discesa verso la superficie della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Dell'atterraggio abbiamo parlato molte volte: le cose non andarono esattamente come previsto e Philae finì fuori dell'ellisse, in un luogo freddo e buio chiamato Abydos, dove tutt'oggi lo stiamo ancora cercando con la speranza di riuscire a stabilire un ultimo contatto.

Albydos, ripreso dal sistema panoramico di imaging CIVA dopo l'atterraggio

Albydos, ripreso dal sistema panoramico di imaging CIVA dopo l'atterraggio
CREDIT: ESA/Rosetta/Philae/CIVA. Processing: Elisabetta Bonora & Marco Faccin / aliveuniverse.today

I dati raccolti in quelle ore dagli strumenti di bordo, della sonda e del lander, hanno aiutato a ricostruire il drammatico volo di Philae, durato due ore con il rischio di perdersi nello spazio (qui trovate due articoli di approfondimento scritti da Marco Di Lorenzo: "Il dietro le quinte del risveglio di Philae - prima parte", "Il dietro le quinte del risveglio di Philae - seconda parte").

Quei momenti concitati dal primo touchdown nel sito prestabilito, Agilkia, ai vari rimbalzi senza controllo sulla superficie di Chury, fino all'atterraggio in Abydos alle 16:02 UT, sono stati ora presentati in una suggestiva animazione.


Fonte: https://youtu.be/rJ2eqH3Bz4c

Come abbiamo ricordato, Philae sarebbe dovuto atterrare il Agilkia, un'area della regione Ma'at di circa 1 chilometro quadrato sul piccolo lobo della cometa, scelta per il suo aspetto geologico diversificato (qui, un post sulle regioni di Chury).

Agilkia: primo touchdown di PhilaeA sinistra, un particolare del sito Agilkia. Il cerchio indica il punto del primo touchdown di Philae.
La linea tratteggiata indica l'equatore della cometa. La grande depressione in basso a destra, è la regione Hatmehit.
Credit: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Ma'at e le zone limitrofe sono caratterizzate da depositi lisci di materiale a grana fine, nell'ordine di alcuni centimetri, come hanno mostrato le immagini di ROLIS (Rosetta Lander Imaging System), la fotocamera a bordo del lander utilizzata durante la discesa. Questo strato sembra avere uno spessore molto vario sulla superficie della cometa, da diversi metri a pochi centimetri. Si formerebbe quando il materiale viene espulso dal nucleo ma non ha abbastanza velocità per sfuggire nello spazio e quindi ricade disomogeneo in superficie. Le caratteristiche simili a dune, quasi parallele, presenti in Agilkia potrebbero essere proprio il risultato di un vento direzionale prevalente generato dall'attività cometaria. Un fatto piuttosto inusuale parlare di vento per un corpo "senza aria" come una cometa! Tale teoria sembra tuttavia supportata dalla mappa della gravità locale studiata da Fiorangela La Forgia dell'Università di Padova e colleghi, che mostra valori praticamente nulli in tutta l'area Agilkia e quindi ininfluenti sugli accumuli.

La zona presenta anche alcuni pozzi, più piccoli rispetto ad altri osservati sulla superficie di Chury originati dai collassi superficiali legati all'attività cometaria (la stessa grande depressione, Hatmehit, in basso a destra è considerata il risultato di un collasso, piuttosto che un bacino da impatto). In questo caso, invece, potrebbero dipendere dalla sublimazione del ghiaccio venuto allo scoperto in alcuni punti. Un qualcosa di simile è stato osservato dalla sonda della NASA New Horizons su Plutone dove, la grande pianura Sputnik Planum, nel "cuore" del pianeta nano, è costellata da pozzi a grappolo causati probabilmente dall'evaporazione o sublimazione dell'azoto ed altri volatili.

Agilkia: mappa geomorfologica

Copyright: Image courtesy of F. La Forgia et al., 2015 (doi:10.1051/0004-6361/201525983)

Il team ha anche esaminato le proprietà fotometriche di Agilkia, per misurare la luce riflessa dalla superficie alle diverse lunghezze d'onda, scoprendo una riflettanza media di appena lo 0,96% nell'arancione (a 649,2 nm, la lunghezza d'onda di uno dei filtri di OSIRIS). Queste letture sarebbero compatibili con il materiale organico individuato dallo spettrometro VIRTIS.

Ma se da un lato Agilkia è rimasto uno dei siti più studiati, con o senza Philae, su Albydos sono arrivate testimonianze dirette dal lander.

Philae finì oltre il bordo della depressione Hatmehit, vicino al confine della regione Bastet. Il sistema di imaging OSIRIS a bordo di Rosetta, immortalò uno degli ultimi momenti del rocambolesco volo.

Del luogo di per sé non si conosce molto: considerata la scarsa illuminazione e la posizione scomoda, le fotocamere erano riuscite a riprendere ben poco. Tuttavia, il Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment (CASSE) ha ascoltato il suono di MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science) mentre tentava di misurare la densità e le proprietà termiche e meccaniche del suolo della cometa.

CASSE fa parte della suite SESAME (Surface Electrical, Sounding and Acoustic Monitoring Experiment), uno dei laboratori interni del lander. Il suo scopo è studiare con l'acustica le proprietà meccaniche degli strati superficiali superiori della cometa, compreso il contenuto d'acqua. E' formato da tre accelerometri, ciascuno dei quali registra l'accelerazione in tre direzioni (una verticale e due orizzontali), posti nei piedi del lander. L'esperimento era stato attivato anche durante il primo touchdown.

MUPUS aveva iniziato la sua attività durante la sequenza di scienza del 14 novembre 2014, senza però riuscire a penetrare la cometa.
Tuttavia, il suo meccanismo di percussione è stato utilizzato come sorgente sonora per CASSE che, misurando la velocità di propagazione del suono, ha potuto analizzare la composizione del sottosuolo.

CASSE ha ascoltato il martellamento di MUPUS per 2 ore 15 minuti.
A causa di limitazioni di memoria, non è stato in grado di prendere una registrazione continua ma solo pochi secondi alla volta. In tutto sono stati registrati 15 colpi di martello: nel primo file si possono ascoltare due colpi a 3 e 9 secondi rispettivamente; il secondo file contiene invece la traccia di un solo colpo, quello più energico tentato da MUPUS per cercare di andare in profondità.

La forza e la qualità dei segnali ricevuti da ciascun piede ha aiutato ad ipotizzare l'orientamento di Philae sulla superficie.
Considerata la quantità del segnale ricevuta dai sensori e il suo ritardo, la squadra di CASSE ha concluso che tutti e tre i piedi di Philae devono essere in contatto con la cometa.
"L'esperimento di ascolto CASSE è stato il primo esperimento sismico attivo condotto su un corpo celeste da quello degli astronauti dell'Apollo 17 sulla Luna nel 1972", ha detto Martin Knapmeyer del DRL.

Tuttavia, mentre la missione Rosetta continua a regalare risultati e ad impegnare gli scienziati con una grande mole di dati, il team sta pianificando le ultime fasi dell'avventura, che si concluderà con un impatto controllato sulla superficie di Chury il 30 settembre 2016.

Mentre le traiettorie e il luogo dello schianto sono ancora in discussione (ma è probabile che venga scelta una zona simbolica), il project scientist Matt Taylor ed il mission manager Patrick Martin hanno condiviso alcuni dettagli sul blog di missione.
Passato il perielio la cometa e Rosetta si stanno allontanando dal Sole, spingendosi verso l'orbita di Giove e questo comporterà una serie di sfide, come una minore quantità di energia disponibile.
Tra settembre ed ottobre 2016, Rosetta e la cometa si troveranno molto vicine al Sole viste dalla Terra, fino ad entrare in congiunzione, cioè Rosetta finirà dietro al Sole dal nostro punto di vista, il 1 ottobre 2016. Le comunicazioni diventeranno complicate e ridotte al minimo: il tasso dei dati diminuirà drasticamente, sia a causa della congiunzione che per la distanza dalla Terra, fino ad arrivare a 91 kbps per le stazioni del DSN della NASA e soli 22 kbps per quelle dell'ESTRACK dell'ESA a luglio 2016. A settembre i tassi scenderanno ancora a 57 kbps via DSN ed a soli 14 kbps via ESTRACK. Queste difficoltà con il calo di energia disponibile, comporteranno problemi nell'avviare qualsiasi attività scientifica.

In linea di principio, Rosetta potrebbe tornare in letargo ed essere risvegliata qualche anno più tardi quando la cometa si avvicinerà nuovamente al Sole. In pratica, però, non sembra una strada percorribile.
In primo luogo, l'afelio della cometa (cioè la maggiore distanza dal Sole) è ancora più lontano rispetto al precedente letargo di Rosetta del 2011 - 2014. Non ci sarà energia sufficiente per controllare il veicolo spaziale e mantenere la sua temperatura a livelli accettabili, il che significa che potrebbe congelare e non essere in grado di uscire dall'ibernazione.
In secondo luogo, il propellente che Rosetta usa per muoversi attorno alla cometa si sta esaurendo, per cui ogni operazione sarebbe limitata.
Al contrario, condurre lentamente la sonda verso la superficie, attivando tutta la scienza possibile a quote molto basse, permetterà di ottenere ancora grandi risultati. Gli ultimi due mesi, Rosetta volerà a meno di 1 chilometro dalla superficie riuscendo a catturare dati senza precedenti e con grande abilità del team, arriverà ad impattare delicatamente il 30 settembre 2016 (anche se questa data non è ancora da considerarsi definitiva).
Durante gli ultimi istanti, l'antenna ad alto guadagno sarà puntata verso la Terra per recuperare tutta la telemetria ed i dati disponibili.

Alla data di fine missione nominale prevista, Rosetta e la cometa saranno a 573 milioni di chilometri (3,8 UA) dal Sole e a 720 milioni di chilometri (4,8 UA) dalla Terra. Il tempo di percorrenza del segnale unidirezionale sarà di circa 40 minuti.

Altre info su questo post:

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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