Martedì 25 Settembre 2018
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Minacce spaziali

Infografica che illustra la missione HERA
Infografica che illustra la missione HERA Credit: ESA - Processing: M. Di Lorenzo

Il cinema ha affrontato più volte negli anni il problema: dal vecchio film "Meteor" degli anni '70, ai più recenti "Armageddon" e "Deep impact", per arrivare all'odierna serie TV "Salvation",  il tema dell'impatto spaziale è stato trattato più volte, ma solo con quest'ultima  serie è stato affrontato, forse per la prima volta, in modo scientifico.

A Hollywood

Il cinema ha affrontato più volte negli anni il problema: dal vecchio film "Meteor" degli anni '70, ai più recenti "Armageddon" e "Deep impact", per arrivare all'odierna serie TV "Salvation",  il tema dell'impatto spaziale è stato trattato più volte, ma solo con quest'ultima  serie è stato affrontato, forse per la prima volta, in modo scientifico.

Nella realtà

La minaccia costituita da corpi celesti vaganti nel Sistema Solare è meno improbabile di quanto si possa pensare: basta osservare questo video per rendersi conto che il Sistema Solare non è il posto tranquillo che studiamo a scuola, con solo qualche pianeta lontano decine di milioni di km l'uno dall'altro. Il video mostra come si è evoluta nel tempo quella che oggi è nota come "Space Situation Awareness – SSA", ossia "Consapevolezza della situazione spaziale", man mano che venivano costruiti nuovi strumenti più potenti in grado di rilevare sempre più "Minor Bodies", i corpi celesti più piccoli di qualunque luna planetaria che vagano nel Sistema Solare in orbite più o meno prevedibili.

Passato e futuro

Oggi si sta passando allo step successivo: piuttosto che continuare a costruire telescopi sempre più potenti per studiare il fenomeno da lontano, si è passati a costruire sonde in grado di arrivare a studiare gli asteroidi e le comete direttamente sul posto.

La prima volta è stata con Rosetta, la sonda ESA del 2014: essa trasportava anche un piccolo lander, Philae, che per la prima volta ha tentato l'atterraggio su un corpo celeste estremamente piccolo rispetto a pianeti e lune con diametri di migliaia di km: la cometa Churyumov-Gerasimenko 67P, larga appena 3km. Purtroppo, come ogni "prima volta", non è andata benissimo: nonostante tutte le precauzioni prese dagli ingegneri per garantire un buon atterraggio, il lander non è riuscito a fermarsi nella posizione stabile programmata, ma ha iniziato a rotolare e rimbalzare per tutta la cometa, fino a fermarsi dentro a un crepaccio, da dove ha potuto solo parzialmente usare i suoi strumenti scientifici.

Phiale final rest position

Posizione finale di Philae ( https://space.stackexchange.com/questions/26018/where-on-comet-67p-is-the-philae-lander)

Quanto accaduto è dovuto al fatto che corpi celesti così piccoli hanno una gravità così minuscola (centesimi o millesimi di quella terrestre) che non si può fare affidamento su di essa per mantenere il contatto tra sonda e superficie; Rosetta stessa, a causa della bassissima gravità, non poteva propriamente "orbitare" intorno a 67P, ma percorreva invece traiettorie rettilinee intorno alla cometa, restando in realtà in orbita non intorno ad essa ma intorno al Sole; qualcosa di analogo a ciò che sta facendo la sonda giapponese Hayabusa 2, attualmente in missione intorno all'asteroide Ryugu, intorno al quale vola restando però di fatto in orbita intorno al Sole piuttosto che all'asteroide.

Percorsi orbitali di Rosetta

Percorsi orbitali di Rosetta da https://www.newscientist.com/article/dn25995-comet-mapping-rosetta-spacecraft-prepares-for-duty/

Atterrare su un asteroide

Imparando dalla lezione di Rosetta+Philae, gli ingegneri hanno progettato i rover/lander a bordo di Hayabusa 2 , “MASCOT” e “MINERVA-II”, in modo molto diverso: anziché dotarli di arpioni di ancoraggio, motori di spinta e zampe con piedi autoavvitanti, hanno rinunciato a priori ad un atterraggio stabile, volgendo invece a proprio favore la tendenza naturale di qualunque MB-lander(8)  a rimbalzare e rotolare; i lander sono infatti dotati di speciali dispositivi meccanici – tutti sperimentali e mai provati prima – che consentiranno ai lander di spostarsi di nuovo dopo aver raggiunto una prima posizione stabile al momento del primo atterraggio: si tratta quindi di "lander" nel senso che non hanno ruote, quindi in teoria non potrebbero muoversi, ma anche un po' "rover" perché possono scorrazzare a piacimento sulla superficie

NASA ed ESA insieme per difendere la terra

Corpi celesti vaganti colpiscono in continuazione la "sfera terrestre", che include il pianeta e la sua atmosfera, ma, appunto, nella maggior parte dei casi vengono bloccati dall'atmosfera, nella quale si dissolvono non avendo sufficiente massa, velocità ed energia per attraversarla per intero ed arrivare a terra.

Ma qualche volta accade: nel 2013 un piccolo asteroide di 15 metri di diametro lanciato alla velocità di 54.000 km/h è entrato nell'atmosfera sopra la città russa di Čeljabinsk; nonostante l'enorme effetto frenante che ha subìto, e che ne ha comportato la disintegrazione in molti frammenti, esso non si è dissolto del tutto ma alcuni pezzi sono riusciti ad arrivare a terra, diventando così "meteoriti", come appunto si chiama un corpo celeste che riesce ad arrivare a contatto col terreno.

Pur essendosi disintegrato a una cinquantina di km di altezza, l'onda d'urto dell'esplosione è stata capace di distruggere 200.000 metri quadri di finestre, ferendo migliaia di persone.

Per questo motivo NASA ed ESA stanno approntando la missione congiunta AIDA - Asteroid Impact And Deflection Assessment; inizialmente essa doveva essere composta dalle due sonde distinte “AIM, Asteroid Impact Mission”, dell'ESA e “DART, Double Asteroid Redirection Test” della NASA, ma la gestazione di questa missione è stata molto lunga (1).

Una storia travagliata

Si può dire che la missione AIDA sia nata nel 1996, con la Risoluzione 1080 del Consiglio Europeo che sanciva la necessità di un programma di difesa contro i NEO (Near Earth Objects – Corpi celesti prossimi alla Terra); nel corso degli anni si susseguirono numerose proposte di missioni sull’argomento: Earthguard-1, Euneos (European Near-Earth Object Survey) , NERO (NEO Remote Observations), SIMONE (Smallsat Intercept Missions to Objects Near Earth), ISHTAR (Internal Structure High-Resolution Tomography by Asteroid Rendezvous), Don Quijote. Da quest’ultima, che prevedeva il lancio contemporaneo delle due sonde distinte Sancho e Hidalgo (un orbiter e un proiettile) è successivamente derivata la missione congiunta AIDA, economicamente più fattibile in quanto divide i costi dell’impresa tra USA e UE.

Nei progetti iniziali, AIM doveva arrivare in orbita intorno all’obiettivo, l’asteroide binario (2) Didymos, fotografarlo e mapparlo a fondo; 4 mesi dopo sarebbe poi giunta la sonda DART della NASA, che si sarebbe scagliata ad alta velocità contro la piccola luna di Didymos in una “missione suicida”; in seguito AIM avrebbe misurato nuovamente i parametri orbitali di Didymoon per verificare i cambi causati dall’impatto, e valutare così l’effettiva fattibilità di deviare un asteroide in rotta di collisione con la Terra.

Anche dividendo la missione in due parti, però, la “parte europea” fu comunque giudicata nel 2017 troppo costosa  (250 milioni di euro) in sede di Consiglio Europeo, e non fu finanziata (3),(6); ESA tuttavia ha continuato a perorare presso il Consiglio Europeo la causa di questa importante missione, modificandola in una missione più economica battezzata “HERA”, del costo stimato di 150 milioni di euro, che verrà sottoposta ufficialmente per approvazione al Consiglio Europeo a inizio 2019; questa volta ESA adotterà l’accortezza di presentare la documentazione della missione quasi un anno prima del successivo Consiglio Europeo, piuttosto che solo due mesi come accadde per la missione AIM, dando così più tempo per valutare l’effettiva utilità della missione; al contempo già adesso sta cercando di sensibilizzare la classe politica all’importanza di istituire un programma di difesa dall’impatto di grossi meteoriti.

In questa nuova variante della missione, la sonda, con un carico di strumenti scientifici ridotto rispetto all’originale AIM, arriverà dopo l’impatto, quando intorno all’asteroide saranno anche presenti un po’ meno detriti rispetto ai momenti immediatamente successivi all’impatto stesso, in modo da ridurre i rischi di danni alla sonda. A riprendere l’asteroide prima dell’impatto provvederà invece DART stessa, servendosi di un payload mobile che potrebbe essere fornito da ESA: un piccolo “cubesat” che si staccherebbe dalla sonda principale e fotograferebbe l’impatto(4), in modo simile a quanto dovrebbe fare la “Deployable camera (DCAM)” montata sulla sonda giapponese Hayabusa 2 attualmente in orbita intorno all’asteroide Ryugu, che tra qualche mese verrà colpito da un proiettile lanciato dalla sonda stessa. Tale minisatellite è stato già informalmente battezzato “Selfiesat”.

Non è la prima volta che si cerca di “bombardare” un corpo celeste: nel 2005 la sonda Deep Impact della NASA colpì con un proiettile ad alta velocità la cometa Tempel 1, allo scopo di studiarne la composizione analizzando la nuvola di detriti.

                                                                                                       

Qualche dettaglio tecnico

La sonda HERA non si limiterà a misurare la nuova orbita di Didymoon, ma sorvolerà a bassa quota il cratere artificiale creato da DART, fornendo immagini con risoluzione di 10cm, grazie a una telecamera gemella di quella che ha volato sulla missione Dawn in orbita intorno all’asteroide Ceres.

La missione HERA avrà costi minori perché non trasporterà i 3 payload mobili inizialmente programmati su AIM: il lander MASCOT-2 (successore del MASCOT-1 montato su Hayabusa 2) e due piccoli “cubesat”(5).

DART potrebbe partire tra il 2020 e il 2021, raggiungendo Didymos nel 2022, nel momento del suo massimo avvicinamento alla Terra (10.9 milioni di km), cosa che dovrebbe permettere di osservare gli effetti dell’impatto su Didymoon anche tramite telescopi terrestri.

HERA potrebbe essere lanciata nel 2023 e arrivare sull’asteroide nel 2026, mentre inizialmente il lancio di AIM era pianificato per il 2020.

I dettagli di HERA devono ancora essere finalizzati, e resta disponibile uno slot di 40 kg per un payload ancora da definire: potrebbe trattarsi di un LIDAR miniaturizzato, oppure di un proiettile uguale all’SCI a bordo della missione Hayabusa 2, oppure un piccolo lander (7).

Al momento non è ancora definitiva la scelta di lanciare le due sonde ad anni di distanza; c’è infatti la possibilità che il lancio di DART venga appositamente rinviato per permettere ad HERA di arrivare prima e di osservare l’impatto in diretta (7).

A cosa serve la missione?

Se un asteroide delle dimensioni della piccola luna Didymoon dovesse in futuro schiantarsi sulla superficie terrestre, produrrebbe l’equivalente dell’esplosione di 150.000 bombe atomiche come quella di Hiroshima, che devastò un’area di 41 km2, distrusse 267.000 edifici e uccise 100.000 persone sul colpo (l’asteroide che 65 milioni di anni fa creò il cratere di Chixulub e provocò l’estinzione dei dinosauri  aveva invece probabilmente un diametro di 1500 metri).

esa.int

Dettagli e differenze HERA/AIM: researchgate.net

 

Note e riferimenti:

  • 1) esa.int
  • 2) Un asteroide binario è un sistema di due corpi celesti: l’asteroide principale, e un corpo più piccolo che gli orbita intorno; ne esistono diversi esempi nel sistema solare; il primo di questi fu fotografato nel 1993 dalla sonda Galileo in viaggio verso Giove. Il corpo principale del sistema binario Didymos ha un diametro di 780m, mentre la sua luna ha un diametro di 160m.
  • 3) esa.int
  • 4) spacenews.com
  • 5) spacenews.com
  • 6) esa.int
  • 7) dailymail.co.uk
  • 8) hou.usra.edu
  • 9) Minor-Body lander; con “minor body” si intendono asteroidi, comete e pianeti nani.

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Luca Cassioli

Sono laureato in ingegneria elettronica e appassionato di qualunque moderna tecnologia: dall'aerospazio alla realtà virtuale, dall'elettronica ai droni, dalle auto elettriche alla stampa 3d, passando per realtà aumentata ed energie alternative....
Costruisco modellini 3d delle sonde interplanetarie che negli anni si avventurano ad esplorare il sistema solare, ma ho anche un'impianto solare autocostruito in giardino, e un'auto elettrica nel posto-macchina...
Sono anche un inventore a tempo perso, e sono comparso in TV col mio "famoso" bicchiere gonfiabile, prima a "I fatti vostri" nel 2000 e poi a "SOS uno mattina" nel 2003, per poi finire nel 2004 a GEO&GEO col mio "stereovisore a specchi".
Non c'è limite a quello che mi interessa sapere, scoprire e inventare! 


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