Due squadre della NASA vogliono schierare un altamente compatto, termometro sensibile che potrebbe caratterizzare le comete e persino assistere nel reindirizzamento o nella possibile distruzione di un asteroide in rotta di collisione con la Terra.

In due sforzi di sviluppo tecnologico, ricercatori del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, stanno basando l'uso di una fotocamera microbolometrica a infrarossi progettata da Goddard, la cui sezione trasversale è solo leggermente più grande di un quarto, per studiare vicino a oggetti primitivi formati durante l'origine del sistema solare 4,5 miliardi di anni fa.

Lo strumento multispettrale, chiamato la Comet CAMera, o ComCAM, è stato progettato in parte dallo scienziato Goddard Shahid Aslam. Ha lavorato a stretto contatto con il produttore del dispositivo, il National Optics Institute con sede in Canada, progettare l'ottica compatta e i filtri integrati che rendono il dispositivo sensibile ai composti chimici, come acqua e anidride carbonica, che interessano gli scienziati delle comete.

Sensori termici, come ComCAM, misurare la radiazione infrarossa o termica, e sono, in sostanza, termometri molto sensibili. Quando la radiazione colpisce un elemento assorbente, l'elemento si riscalda e subisce una variazione della resistenza elettrica, che è proporzionale e può essere utilizzato per ricavare la temperatura. Queste misurazioni forniscono informazioni sulle proprietà fisiche dell'oggetto studiato. Gli scienziati li usano spesso per studiare stelle e galassie molto distanti nell'universo.

I microbolometri utilizzati per studiare le galassie e il mezzo interstellare nelle bande di lunghezze d'onda del lontano infrarosso e submillimetrico richiedono un super raffreddamento, che in genere viene eseguita posizionando il sensore all'interno di un contenitore raffreddato criogenicamente.

In netto contrasto, i microbolometri a infrarossi come quello sviluppato in parte da Aslam funzionano con un raffreddamento minimo e non richiedono il posizionamento all'interno di un contenitore. Di conseguenza, queste fotocamere sono più leggere, più piccoli, eppure ancora in grado di rilevare e registrare il calore a infrarossi emanato dagli oggetti nel sistema solare.

A causa di questi attributi, scienziato Tilak Hewagama, che è affiliato con l'Università del Maryland-College Park, e la sua squadra - che include Aslam, Nicolas Gorius dell'Università Cattolica, e altri da Goddard, l'Università del Maryland, Morehead State University, il laboratorio di propulsione a getto, e la York University - ora vogliono far volare ComCAM e una tradizionale telecamera a luce visibile su una potenziale missione CubeSat chiamata Primitive Object Volatile Explorer, o DIMOSTRARE.

Scelto da Planetary Science Deep Space SmallSat Studies della NASA, o PSDS3, programma per ulteriori studi, PROVE è diverso dalle altre missioni comete.

Sotto questo concetto, la minuscola imbarcazione sarebbe parcheggiata in una stalla, orbita nello spazio profondo con la possibilità di accedere a una cometa periodica nota o a una nuova cometa che si avventura nelle vicinanze.

"Un CubeSat dispiegato da un'orbita parcheggiata può produrre scienza di alta qualità viaggiando verso qualsiasi cometa che passa attraverso la gamma accessibile, piuttosto che una missione dedicata che non può essere preparata in tempo per indagare su un nuovo, cometa incontaminata che viene alla vista, "Ha detto Hewagama.

Con il supporto PSDS3, il team sta identificando orbite di parcheggio a lungo termine o "waypoint, " trasferire traiettorie a questi waypoint, longevità del veicolo spaziale, intercettare traiettorie, e requisiti di propulsione per raggiungere specifiche comete conosciute e gamme pratiche per missioni su nuove comete, tra gli altri argomenti.

Dato che PrOVE è composto da componenti commerciali già esistenti, compreso un bus CubeSat da 6 o 12 unità e la telecamera del microbolometro, Hewagama crede che la missione possa essere completata e lanciata come carico utile secondario in un tempo relativamente breve.

"Il nostro studio ovviamente sosterrà importanti questioni riguardanti la traiettoria e l'orbita di ProvOVE, tra le altre questioni tecniche, ma questa è una missione che potrebbe essere dispiegata rapidamente. PROVE rappresenta un'eccezionale opportunità per far progredire la scienza delle comete e di altri corpi primitivi studiandoli a distanza ravvicinata. Farebbe avanzare gli obiettivi scientifici della NASA con dati che possono essere ottenuti solo con un veicolo spaziale".

Difesa planetaria

La scienza delle comete non è l'unico potenziale beneficiario di una fotocamera microbolometrica simile a ProvOVE.

Sotto un altro sforzo di ricerca, I tecnologi Goddard Josh Lyhoft e Melak Zebenay stanno valutando diversi sistemi di sensori necessari per l'immagine e la caratterizzazione di un asteroide in rotta di collisione con la Terra. Questi sensori potrebbero fornire a un veicolo spaziale le misurazioni di guida necessarie per deviare o distruggere l'oggetto.

Come Hewagama, Lyhoft è incuriosito dalle possibilità offerte da un sistema di rilevamento del microbolometro. Per rilevare con precisione la posizione dell'asteroide mentre la navicella si avvicina, "i microbolometri possono svolgere il compito, " ha detto Lyzhoft. "Crediamo che siano abbastanza sensibili per una missione di intercettazione terminale."

Da quando Lyhoft ha iniziato la sua indagine, La NASA ha annunciato che i team che sviluppano la prima missione di deviazione degli asteroidi dell'agenzia, il Double Asteroid Redirection Test, o DART:inizierebbe i progetti preliminari. Sotto questa missione, guidato da scienziati del Laboratorio di fisica applicata Johns Hopkins, con il supporto di Goddard e di altre organizzazioni, DART impiegherebbe un dispositivo di simulazione cinetica per condurre un test che aiuterebbe a dimostrare le capacità che potrebbero essere necessarie un giorno per allontanare un asteroide dal suo percorso verso la Terra. Un test con un piccolo, un asteroide non minaccioso, il più piccolo dei due asteroidi che compongono il sistema Didymos, è previsto per il 2024.

"La NASA quasi certamente volerà altre missioni di intercettazione di asteroidi per la scienza, difesa planetaria, o entrambi, " ha detto lo scienziato di Goddard Brent Barbee, che sta lavorando con Lyhoft. "Così, è molto concepibile che il lavoro di Josh andrà a beneficio delle future missioni di asteroidi della NASA, e questo è certamente l'intento del suo lavoro."