Rappresentazione artistica di Rosetta mentre sorvolava l'asteroide Steins il 5 settembre, 2008 Immagine di C. Carreau, per gentile concessione dell'ESA In agguato nel remoto entroterra del nostro sistema solare ci sono due raccolte di corpi ghiacciati, i resti congelati degli anni formativi del nostro sistema solare. Uno, il fascia di Kuiper , suona il sole appena oltre l'orbita di Nettuno. L'altro, il nuvola di Oort , circonda lo spazio locale da qualche parte tra 5, 000 e 100, 000 unità astronomiche di distanza dal sole (1 UA è uguale alla distanza media Terra-Sole, circa 93 milioni di miglia, o 150 milioni di chilometri). Quando un gelido abitante di una gelida comunità parte per cercare l'avventura nel sistema solare interno, la chiamiamo cometa.
Gli antichi greci diffidavano di queste "stelle" hippy "dai capelli lunghi" come erratici presagi di sfortuna, ma gli astronomi moderni apprezzano le comete per gli scorci che offrono sul passato del sistema solare. come congelato, oggetti primitivi ricoperti di sostanze volatili, agiscono come celle frigorifere per gli elementi costitutivi del nostro sistema solare. Come depositari del carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto che costituiscono nucleici e amminoacidi, potrebbero anche aiutare a spiegare come è nata la vita sul nostro pianeta [fonte:ESA].
La nostra conoscenza delle comete è decollata negli ultimi decenni, alimentato da una successione di veicoli spaziali che volano verso, incontrarsi e persino speronare le palle di ghiaccio sporche [fonte:ESA]:
Più ci avviciniamo e meglio è:la luminosità di una cometa impallidisce di fronte alla brillantezza del suo sfondo stellato, quindi sfida la facile osservazione da osservatori terrestri o orbitali. Si illumina cortesemente da degassamento , materiale di scarico mentre oscilla verso il sole, ma ormai una nuvola circostante di gas e polvere, o coma , oscura la vista del suo nucleo.
Con la Missione Internazionale Rosetta, abbiamo fatto atterrare un veicolo spaziale sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko nel novembre 2014 con l'intenzione di percorrerlo intorno al sole.
Il velivolo doveva essere agile come un pilota di navetta e autosufficiente quasi quanto un equipaggio di scagnozzi per la trivellazione petrolifera, poiché il suo approccio doveva stare alla larga da qualsiasi cosa la cometa avesse lanciato e la sua connessione radio al controllo della missione si avvicinava a un ritardo di 50 minuti [fonte:ESA]. Ora schierato, il duo di orbiter e lander tenterà di affrontare alcune delle molte domande senza risposta che circondano le comete e la formazione del nostro sistema solare.
Rappresentazione artistica di Rosetta che arriva alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko nell'agosto 2014 Immagine di C. Carreau, per gentile concessione dell'ESA Catturando una cometa in corsa, figuriamoci atterrare su uno, richiede biliardi da tiro su scala astronomica. Immagina di montare un cuscinetto a sfera in un cerchio all'estremità di una corda. Ora immagina di provare a colpire il cuscinetto con un'altra corda e un cuscinetto a sfere. Ora prova questo per le dimensioni:se quella corda misura 1 iarda (0,9 metri) di lunghezza, quindi i due cuscinetti a sfera misurerebbero una scala equivalente di 10 nanometri e 4 picometri, più piccolo di una molecola di anticorpo e di un atomo di idrogeno.
Ora parliamo di velocità e potenza. Rosetta è una scatola di alluminio che misura 9,2 x 6,9 x 6,6 piedi (2,8 x 2,1 x 2,0 metri) e pesa circa 6, 600 libbre (3, 000 chilogrammi) al momento del lancio. Gli scienziati del volo avevano bisogno del velivolo per catturare la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, un grumo sbilenco che misura circa 2 x 3 miglia (3 x 5 chilometri) e viaggia a una clip fino a 83, 885 miglia orarie (135, 000 km/h) [fonti:ESA; ESA].
C'è solo un problema:non rendiamo i veicoli spaziali in grado di farlo. Anziché, Rosetta è stata lanciata per la prima volta in un'orbita di parcheggio attorno alla Terra su un razzo Ariane 5. Successivamente è partito per una missione loop-the-loop di 10 anni attraverso il sistema solare, prendendo in prestito la velocità dalle fionde gravitazionali oltre Marte (nel 2007) e la Terra (nel 2005, 2007, 2009). Durante l'attraversamento della fascia principale degli asteroidi, Rosetta fece anche osservazioni sugli asteroidi 2867 Steins (5 settembre, 2008) e 21 Lutetia (10 luglio, 2010) [fonti:ESA; ESA; ESA; ESA].
Urlando lungo una rotta di intercettazione curva, il letargo Rosetta si è risvegliato mentre si avvicinava al suo appuntamento a circa 3,5 UA dal sole. Perché è arrivato caldo, ha trascorso da gennaio a maggio 2014 toccando periodicamente i suoi propulsori frenanti, scendendo a una velocità relativa di 6,6 piedi al secondo (2 metri al secondo). Entro agosto, quando si inseriva nell'orbita, quella velocità scese ulteriormente, a pochi centimetri al secondo [fonti:ESA; ESA].
Quindi, come un fotografo di matrimoni, l'imbarcazione ha passato un po' di tempo a schivare, scattare foto e cercare le migliori condizioni di illuminazione. Il controllo della missione dell'Agenzia spaziale europea ha utilizzato questi scatti per calcolare la posizione della cometa, dimensione, forma e rotazione. Una volta in orbita, Rosetta ha mappato la cometa e ha osservato l'orientamento dell'asse di rotazione, velocità angolare, punti di riferimento principali e altre caratteristiche di base:tutto il necessario per tracciare cinque potenziali siti di atterraggio [fonti:ESA; NASA].
A novembre, Rosetta ha rilasciato il suo lander da circa 0,6 miglia (1 chilometro) sopra la cometa. Philae doveva atterrare alla velocità del passo umano, usando le sue gambe flessibili per smorzare il suo rimbalzo e un arpione per ancorarlo contro la bassa gravità della cometa, ma l'atterraggio non è andato come previsto. Da li, cavalcherà la cometa dentro e intorno al sole, effettuare osservazioni il più a lungo possibile. Il completamento della missione è previsto per dicembre 2015 [fonti:ESA; ESA; NASA].
Primi della missione cometaNel novembre 2014, Il lander Philae di Rosetta ha effettuato il primo atterraggio controllato su una cometa. Ecco alcuni altri primati cometari:
Quando il lander di Philae atterrò, è diventato il primo velivolo in assoluto ad effettuare un atterraggio controllato su un nucleo di cometa, ma questo è lontano dall'unico record che stabilirà. Sorprendentemente, sarà il primo velivolo ad avventurarsi oltre la fascia principale degli asteroidi solo grazie all'energia solare, nonostante il fatto che, a 500 milioni di miglia (800 milioni di chilometri), la luce del sole scende a uno scarso 4% dei livelli della Terra. Il lander scatterà anche i primi scatti mai effettuati sulla superficie di una cometa, mentre Rosetta diventerà la prima navicella spaziale ad orbitare attorno al nucleo di una cometa, il primo a far volare un gregario su una cometa in arrivo e il primo ad assistere da vicino ai suoi cambiamenti indotti dal sole [fonti:ESA; ESA].
L'orbiter ospita vari gadget progettati per funzionare in tandem con l'attrezzatura del lander. Spettrometri ultravioletti e ad immagini termiche, insieme a uno strumento a microonde, analizzerà il coma e aiuterà il lander a studiare il nucleo della cometa e il degassamento correlato al coma. Un ecoscandaglio a onde radio a bordo aiuterà anche Philae a studiare la struttura interna della cometa. Rosetta analizzerà ulteriormente la polvere del coma utilizzando un analizzatore di massa ionica, un analizzatore di impatto del grano e un accumulatore di polvere, e un sistema di analisi delle polveri mediante micro-imaging. Altri strumenti studieranno l'atmosfera della cometa, ionosfera e ambiente plasmatico, compresa la temperatura, velocità, densità del flusso di gas e campo magnetico. Rosetta sfoggia anche una doppia fotocamera grandangolare/stretta che vede nel visibile, lunghezze d'onda del vicino infrarosso e del vicino ultravioletto.
Il lander porta 10 esperimenti da osservare, campionare e analizzare la composizione della cometa, supportato da un sottosistema di perforazione che può forare fino a 9 pollici (23 centimetri) e fornire materiale agli strumenti di bordo. Tra questi c'è uno spettrometro a raggi X con protoni alfa, che distingue gli elementi chimici esponendo un campione a una sorgente radioattiva e analizzando gli spettri energetici delle particelle alfa rimbalzate, protoni e raggi X [fonti:ESA; NASA].
Philae dispone anche di un sistema di telecamere panoramiche nel visibile e nell'infrarosso, insieme a un imager di atterraggio. Utilizzerà un sistema di sondaggi a onde radio per mappare la struttura centrale della cometa e un sistema di sondaggi elettrici e di monitoraggio acustico per ottenere un'idea delle caratteristiche meccaniche ed elettriche della cometa. Un sensore multiuso studierà le proprietà della superficie e del sottosuolo, e un magnetometro e un monitor al plasma seguiranno il campo magnetico del corpo e l'ambiente delle particelle cariche [fonti:ESA].
Due analizzatori di gas risolveranno la composizione superficiale della cometa. Uno, COSAC, combina un gascromatografo e uno spettrometro di massa. L'altro, TOLOMEO, utilizza uno spettrometro di massa a trappola ionica per analizzare solidi superficiali e gas atmosferici [fonti:ESA; NASA].
È un sacco di attrezzatura da inserire in due piccole scatole, ma decenni di lancio di sonde hanno insegnato all'ESA e alla NASA una o due cose sull'imballaggio.
Asteroidi:cugini cometariGli scienziati considerano gli asteroidi e le comete come parenti stretti. Infatti, alcuni asteroidi, del tipo formato da depositi di polvere sciolti, un tempo potrebbero essere stati comete. Gli astronomi pensano anche che le comete de-volatilate di breve periodo dalla fascia di Kuiper possano finire per girare intorno al sole come masse rocciose. Questa ipotesi è meglio illustrata da Chirone, un massiccio, asteroide mezzo congelato, o oggetto centauro , girando intorno al sole appena oltre l'orbita di Saturno.
Per aiutare a far luce su queste e altre domande, Rosetta ha usato il suo tempo volando attraverso la fascia principale degli asteroidi per studiare due asteroidi poco conosciuti, 21 Lutezia e 2867 Stein.
Per saperne di più
Ho scritto in articoli precedenti sulla sbalorditiva complessità del lancio di un veicolo spaziale verso uno specifico sito planetario o lungo una particolare traiettoria nello spazio. Anche se sappiamo - o, almeno, studio - le orbite di molti oggetti, pianeti e lune, le distanze e le velocità coinvolte sono, bene, astronomico, per non parlare degli strattoni gravitazionali esercitati dalle varie masse che circondano il sole.
Per quanto sorprendenti siano tali risultati, spesso la parte più difficile di una missione spaziale è non arrivarci, ma piuttosto sopravvivere al viaggio. Tendiamo a dare per scontato che, supponendo che il lancio vada bene e nessuno confonda la metrica con le unità inglesi, l'imbarcazione funzionerà. Vi garantisco gli scienziati e gli ingegneri che progettano, costruire, (test, test, test) e lanciare questi mezzi non sono così ottimisti al riguardo. Come illustra il record imprevedibile delle prime sonde planetarie, progettare un'imbarcazione per sopravvivere ai rigori dello spazio e del letargo per mesi, figuriamoci un decennio (!), è ancora considerata una delle imprese ingegneristiche più straordinarie mai tentate - e questo prima di legare la tua collezione di strumenti meticolosamente assemblata, sistemi di controllo e propulsione su una di quelle esplosioni controllate che chiamiamo razzi.
