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Le discese ardite di Hayabusa 2

A sinistra l'andamento di altezza e velocità verticale di Hayabusa-2 rispetto a Ryugu (con ingrandimento sulla fase di massimo avvicinamento); a destra l'immagine ONC-W scattata alle 13:52 UT
A sinistra l'andamento di altezza e velocità verticale di Hayabusa-2 rispetto a Ryugu (con ingrandimento sulla fase di massimo avvicinamento); a destra l'immagine ONC-W scattata alle 13:52 UT Credit: JAXA - Data extraction - Processing: L. Cassioli / M. Di Lorenzo

Oggi Hayabusa-2 ha compiuto l'ennesima impresa, avvicinandosi come mai prima alla superficie di Ryugu fin quasi a toccarla. E all'inizio dell'anno prossimo lo farà davvero!

  Facendo onore al suo nome che significa "falco", ieri pomeriggio intorno alle 17:15 la sonda Hayabusa ha iniziato una nuova "picchiata" verso l'asteroide Ryugu. L'operazione, la cui schedula è mostrata di seguito, è iniziata con l'accensione di quattro dei 12 motori di manovra (quelli designati da T1 a T4) per una durata complessiva di 12,3 secondi. Questo ha impartito alla sonda una velocità di discesa di 40 cm/s verso Ryugu, facendolo scendere da 19,5 km (la "Home Position") a 4,5 km nell'arco di circa 10 ore. Verso le 3:35 di questa mattina, una ulteriore accensione ha ridotto la velocità a soli 10 cm/s.

 Come pianificato, alle 15:44 (ora italiana) la sonda è giunta a soli 22,3 metri dalla superficie (qualcosa mai avvenuta prima) e adesso sta risalendo ad una velocità di 58 cm/s. 

TD1 R1 A operation schedule

 

TD1 R1 A op

 Rappresentazione grafica della discesa odierna (con orario giapponese, 7 ore avanti al nostro), con la spiegazione delle due diverse modalità di navigazione usate. - Credit: JAXA

 Come al solito, Jaxa ha messo a disposizione una galleria contenente le immagini pubblicate in tempo reale durante la discesa e riprese da una camera grandangolare di navigazione (la ONC-W1). Partendo da 24 di esse, ho realizzato la seguente navigazione (accelerata nelle fasi iniziali e rallentata negli ultimi fotogrammi):

20181015d

Credit: JAXA - Processing/animation: Marco di Lorenzo

 Come si ricorderà, la prima prova di touchdown (TD1-R1) era stata condotta tra il 10 e il 12 settembre ma, durante la discesa, un problema con la misurazione della distanza tramite il LIDAR (altimetro laser) impedì al veicolo spaziale di scendere sotto i 600m d'altezza. Il problema è stato ora risolto regolando le impostazioni sull'altimetro del laser e, in effetti, durante le successive operazioni di separazione di MINERVA-II1 e MASCOT è stato confermato che non vi erano ulteriori problemi.

 Lo scopo di questo nuovo tentativo, denominato TD1-R1-A ("TouchDown-1 Rehearsal-1 attempt A") è quello di verificare il corretto funzionamento del sistema LRF (Laser Range Finger), usato per misurare l'altitudine in prossimità della superficie, cosa impossibile nel primo tentativo a causa dell'abort prematuro nella discesa. Di fatto, il nome potrebbe essere anche TD1-R2 dato che la prossima e ultima prova si chiamerà TD1-R3 (un nome che porebbe vagamente ricordare quello di un droide di una saga fantascientifica!) e avverrà il 25 Ottobre. A seguito di queste prove generali, JAXA effettuerà il primo touchdown vero e proprio all'inizio del prossimo anno, con il prelievo dei primi campioni da riportare a Terra tra 2 anni; la tempistica esatta verrà stabilita nei prossimi mesi di congiunzione solare, quando i contatti con la sonda subiranno un temporaneo black-out.

 La decisione di posticipare il primo touchdown (inizialmente fissato per fine Ottobre) ha due motivazioni principali. La prima è legata alla necessità di comprendere meglio la natura della superficie di Ryugu, la seconda è quella di migliorare la precisione di navigazione del veicolo spaziale nel corso di una operazione così delicata.

 In effetti, la superficie di Ryugu si è mostrata disseminata da numerosi massi, senza le aree larghe e piatte che ci si aspettava. I siti di atterraggio dei candidati L08, L07 e M04 erano stati inizialmente selezionati come località che offrono zone relativamente sicure per il touchdown su questa superficie difficile e un ulteriore esame ha rivelato che, in base ai dati fino ad ora disponibili, una sezione di L08 sembra essere il punto migliore; il team del progetto ha chiamato questa area L08-B, quella evidenziata dal cerchio rosso nella Immagine ONC-T sottostante, ripresa da 3 km d'altezza lo scorso 3 Settembre (durante il primo Touchdown Rehearsal, il TD1-R1).

L08b

A sinistra, i siti L08, L07 e M04, con un ingrandimento dell'area L08-B (cerchio a destra) - Image credit: JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST. - Processing: Marco Di Lorenzo

 Nell'area in cui atterrerà il veicolo, è pericoloso avere massi con un'altezza superiore a circa 50 cm. Questo perchè la proboscide del campionatore è lunga circa 1m ma la sonda sarà leggermente inclinata durante il touchdown; quindi, c'è la possibilità che un masso più alto di mezzo metro possa colpire il corpo principale di Hayabusa-2 o i suoi pannelli solari, compromettendo la missione. Ebbene, all'interno del sito di atterraggio L08, l'area L08-B è la più ampia che soddisfa questo requisito, avendo un diametro di 20 metri; di conseguenza, l'errore massimo di posizionamento che Hayabusa-2 potrà commettere è di ±10 metri, cinque volte più piccolo di quanto inizialmente pianificato. Si tratta di un requisito severo, anche se durante i recenti rilasci di Minerva-II e Mascot (da un'altezza di circa 50 metri) la sonda si è rivelata capace di ottenere una accuratezza di questo tipo, il che è incoraggiante.

Fig3e

Credits: JAXA

 La figura qui sopra mostra le traiettorie seguite finora durante le operazioni di discesa. Il TD1-R1 è avvenuto direttamente sull'equatore, mentre per il rilascio di MINERVA-II ci si è avvicinati alle medie latitudini settentrionali e per MASCOT le medie latitudini meridionali. Come appena detto, si è verificato che, su tutta la fascia evidenziata in giallo (tra le latitudini ±30°), è possibile raggiungere una precisione di posizionamento di circa 10 m ad un'altitudine di 50 m. Tuttavia, rimane la questione se questa precisione possa essere mantenuta quando il veicolo spaziale scende sulla superficie, un aspetto essenziale per il touchdown; proprio questo è lo scopo delle operazioni TD1-R1-A e TD1-R3.
 Per fare questa verifica, è necessario testare le prestazioni del LRF, cosa inizialmente prevista durante la TD1-R1. Tuttavia, durante questa operazione il LIDAR (altimetro laser) non era riuscito a passare dalla modalità di funzionamento remoto alla modalità "near" e il funzionamento dell'LRF non potè essere confermato. Il LIDAR si è confermato efficace nelle operazioni successive, ma rimaneva la LRF da testare ed è quanto fatto durante TD1-R1-A.
 Se, come sembra, TD1-R1-A ha confermato il pieno funzionamento dell'LRF, i risultati delle misurazioni fatte saranno utilizzati durante il controllo dell'operazione TD1-R3 e, se possibile, un "marker target" (TM) verrà sganciato sulla superficie per  posizionare esattamente il punto di discesa. Questo speciale bersaglio marcatore, inerte e dotato di un rivestimento catarinfrangente, venne utilizzato con successo già nella missione Hayabusa-1.
 I risultati di queste operazioni saranno esaminati in dettaglio e anche i dati dalla superficie di Ryugu presi dai rover MINERVA-II1 e dal lander MASCOT forniranno informazioni importanti per il touchdown. Sebbene il piano originale sia stato modificato, ci sono sufficienti margini di tempo per completare l'esplorazione di Ryugu rispettando l'obiettivo di un funzionamento affidabile e sicuro da parte di Hayabusa-2.

Riferimenti:
http://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20181014e_TD1-R1-A/
http://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20181014e_TD/

 

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

Sito web: https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58
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