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    Progettare esploratori di asteroidi migliori

    Credito:CC0 Dominio Pubblico

    Le recenti missioni della NASA sugli asteroidi hanno raccolto dati importanti sulla prima evoluzione del nostro Sistema Solare, formazione del pianeta, e come la vita potrebbe aver avuto origine sulla Terra. Queste missioni forniscono anche informazioni cruciali per deviare gli asteroidi che potrebbero colpire la Terra.

    Missioni come la missione OSIRIS-REx sull'asteroide Bennu e la missione Hyabusa II su Ryugu, sono spesso condotti da esploratori robotici che inviano immagini sulla Terra che mostrano complesse superfici di asteroidi con crepe, massi appollaiati e campi di macerie.

    Per comprendere meglio il comportamento del materiale degli asteroidi e progettare esploratori robotici di successo, i ricercatori devono prima capire esattamente come questi esploratori impattano sulla superficie degli asteroidi durante il loro atterraggio.

    In un articolo pubblicato sulla rivista Icaro , ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Rochester, tra cui Alice Quillen, professore di fisica e astronomia, ed Esteban Wright, uno studente laureato nel laboratorio di Quillen, condotto esperimenti di laboratorio per determinare cosa succede quando esploratori e altri oggetti toccano complessi, superfici granulari in ambienti a bassa gravità. La loro ricerca fornisce informazioni importanti per migliorare l'accuratezza della raccolta dei dati sugli asteroidi.

    "Controllare l'esploratore robotico è fondamentale per il successo della missione, " Wright dice. "Vogliamo evitare una situazione in cui il lander è bloccato nel proprio sito di atterraggio o potenzialmente rimbalza sulla superficie e va in una direzione non voluta. Potrebbe anche essere desiderabile che l'esploratore salti attraverso la superficie per percorrere lunghe distanze".

    I ricercatori hanno usato la sabbia per rappresentare la superficie di un asteroide in laboratorio. Hanno usato le biglie per misurare l'impatto degli oggetti sulle superfici sabbiose con diverse angolazioni, e ha filmato le biglie con video ad alta velocità per seguire le traiettorie delle biglie e la rotazione durante l'impatto con la sabbia.

    "I materiali granulari come la sabbia sono generalmente abbastanza assorbenti all'impatto, " Dice Quillen. "Simile a una palla di cannone che rimbalza sull'acqua, la sabbia spinta può agire come una neve davanti a uno spazzaneve, sollevando il proiettile, facendolo saltare fuori dalla superficie."

    I ricercatori hanno costruito un modello matematico che include il numero di Froude, un rapporto adimensionale che dipende dalla gravità, velocità, e dimensioni. Scalando il modello con il numero di Froude, i ricercatori sono stati in grado di applicare le conoscenze acquisite dai loro esperimenti con i marmi ad ambienti a bassa gravità, come quelli trovati sulle superfici degli asteroidi.

    "Abbiamo scoperto che a velocità vicine alla velocità di fuga, la velocità con cui un oggetto sfuggirà all'attrazione gravitazionale, molte, se non la maggior parte delle rocce e dei massi, potrebbero rimbalzare sugli asteroidi, " dice Wright.

    I risultati forniscono una spiegazione del motivo per cui gli asteroidi hanno massi disseminati e rocce arroccate sulle loro superfici, e influenzano anche l'angolo con cui le missioni robotiche dovranno atterrare con successo sulla superficie di un asteroide.

    "Le missioni robotiche che atterrano sulla superficie di un asteroide dovranno controllare il momento dell'atterraggio in modo che non rimbalzino, " Dice Quillen. "I robot possono farlo rendendo il loro angolo di impatto quasi verticale, riducendo la velocità di impatto a un valore molto piccolo, o rendendo la velocità dell'impatto abbastanza grande da formare un profondo cratere da cui l'esploratore robotico non rimbalzerà fuori".


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