Le comete sono le reliquie viventi del primo sistema solare, formatosi circa 4,6 miliardi di anni fa quando la nascita del Sole soffiò polvere e gas nello spazio. Quelle particelle si sono coalizzate lontano dal Sole in corpi ghiacciati e polverosi che sono sopravvissuti attraverso i secoli.
Si ritiene che le comete siano ammassi consolidati di ghiaccio, polvere, composti organici e forse roccia, formatisi circa 4 miliardi di anni fa. Mentre attraversano il sistema solare, accumulano ulteriori detriti, rendendo ogni cometa una capsula temporale di formazione planetaria. Tuttavia, con diametri che possono raggiungere i 100 km, restano fuori dalla portata del campionamento tradizionale.
Per penetrare questi corpi antichi, la NASA ha lanciato la missione Discovery Deep Impact il 12 gennaio 2005. Sei mesi dopo, il 4 luglio 2005, la navicella spaziale si incontrò con la cometa Tempel1.
Cometa Tempel1 e navicella spaziale Deep Impact
Foto per gentile concessione della NASA
In questo articolo esploreremo come si formano le comete, quali segreti custodiscono e come Deep Impact li ha rivelati.
Al momento dell’incontro, il nucleo di Tempel1 misurava circa 6 km di diametro:il suo stadio più solido. L'obiettivo principale della missione era sondare sia la superficie che l'interno della stessa cometa, consentendo un confronto diretto degli strati.
La navicella spaziale Deep Impact era composta da due moduli:un veicolo di sorvolo che trasportava strumenti di imaging ad alta risoluzione e spettroscopia a infrarossi e un piccolo dispositivo di simulazione dotato di un sistema di navigazione di precisione. Quando i due si separarono 24 ore prima dell'impatto, il dispositivo di simulazione si diresse verso il lato illuminato dal sole della cometa, colpendone la superficie e scavando un cratere che rivelò materiale incontaminato.
Concept artistico:l'Impattatore (a sinistra) si separa dal flyby e si dirige verso Tempel1
Foto per gentile concessione della NASA
Studiando sia il pennacchio espulso che l'interno del cratere, gli scienziati hanno ottenuto una visione senza precedenti dell'infanzia del sistema solare.
L'animazione del viaggio di Deep Impact verso Tempel1, inclusa la separazione e il targeting dei dispositivi di simulazione, può essere visualizzata qui .
Foto per gentile concessione della NASA
Quando è stato concepito il team Deep Impact, sono stati delineati quattro obiettivi chiave:
Questi dati avevano lo scopo di rispondere a tre domande fondamentali sulle comete:
Si ritiene che i nuclei delle comete abbiano una struttura a due strati:un mantello esterno e un nucleo interno incontaminato. Quando una cometa si avvicina al Sole, il ghiaccio del mantello sublima e la cometa può accumulare ulteriori detriti, mentre il nucleo rimane sostanzialmente invariato dalla formazione. Il confronto di questi strati fornisce informazioni sia sull'origine del sistema solare che sulla sua evoluzione.
Modello generato dal computer del sistema di imaging di Deep Impact durante l'incontro con Tempel1 visualizza .
Foto per gentile concessione della NASA
Un’altra domanda chiave è se le comete diventano dormienti – dove il mantello sigilla l’interno, impedendo la fuoriuscita di gas – o estinte, dove il nucleo non contiene sostanze volatili. I risultati di Deep Impact aiutano a determinare lo stato di attività di Tempel1.
Le dinamiche dell'impatto (forma del cratere, velocità di formazione e caratteristiche dei materiali espulsi) offrono indizi sulla porosità del mantello, sulla densità del nucleo e sulla massa totale della cometa, migliorando la nostra comprensione della composizione e dell'evoluzione della cometa.
Lancio:la navicella spaziale Deep Impact è decollata da Cape Canaveral il 12 gennaio 2005 alle 13:47 EST a bordo di un razzo Boeing DeltaII.
Foto per gentile concessione della NASA
Il velivolo in sorvolo, grosso modo delle dimensioni di un SUV, trasportava uno strumento ad alta risoluzione (HRI) e uno strumento a media risoluzione (MRI) per l'imaging, la spettroscopia e la navigazione ottica. Si basava su un pannello solare fisso e una batteria NiH₂ per l'alimentazione. Il dispositivo di simulazione è rimasto attaccato fino a 24 ore prima dell'impatto.
Dopo il rilascio, il dispositivo di simulazione ha utilizzato un inseguitore stellare ad alta precisione, l'Impactor Target Sensor (ITS), e algoritmi di navigazione automatica personalizzati per guidarsi verso la cometa. Un piccolo sistema di propulsione a idrazina forniva una traiettoria precisa e un controllo dell'assetto. Insieme, HRI, MRI e ITS hanno consentito al velivolo in sorvolo di osservare la cometa prima, durante e dopo l'impatto.
Veicolo spaziale in sorvolo (a sinistra) e dispositivo di simulazione (a destra)
Foto per gentile concessione della NASA
Il sistema di volo di Deep Impact era un carico utile su un razzo DeltaII, che incontrò Tempel1 all'inizio di luglio 2005. Ventiquattro ore prima dell'impatto, il dispositivo di simulazione si separò, consentendo al velivolo in fase di sorvolo di posizionarsi per un'immagine ottimale dell'evento di impatto.
Una volta partito, il dispositivo di simulazione ha preso di mira il lato illuminato dal sole della cometa, garantendo immagini di qualità superiore.
Gli strumenti del flyby hanno registrato il nucleo per più di dieci minuti dopo l’impatto, catturando l’evoluzione del cratere ed eseguendo la spettroscopia della superficie e del cratere. Tutti i dati sono stati trasmessi alla Terra tramite la Deep Space Network.
Animazione del percorso orbitale di Deep Impact e del rilascio del dispositivo di simulazione visualizza .
Foto per gentile concessione della NASA
L’idea ebbe origine quando Alan Delamere e Mike Belton, studiando la cometa di Halley, scoprirono che la superficie della cometa era più scura del previsto:“più nera del carbone”. Ciò li ha spinti a indagare su come potrebbe accumularsi uno strato così scuro.
Nel 1996, Delamere, Belton e Mike A’Hearn presentarono una proposta alla NASA per studiare una presunta cometa morta, Phaethon, utilizzando un dispositivo di simulazione. La NASA era scettica sia sulla natura cometaria del bersaglio che sulla fattibilità di un impatto.
Persistendo, il team ha perfezionato il proprio piano. Nel 1998, sotto la guida di A’Hearn, proposero di impattare una cometa attiva, la Tempel1, con un sistema di guida migliorato. La NASA ha approvato la proposta e la missione Deep Impact ha avuto il via libera.
Deep Impact è una collaborazione tra l'Università del Maryland, il Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology e Ball Aerospace &Technology Corporation.
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Fonti
