Countdown per il risveglio di Rosetta: la sonda che sbarcherà sulla cometa Churyumov-Gerasimenko

Countdown per il risveglio di Rosetta: la sonda che sbarcherà sulla cometa Churyumov-Gerasimenko

ROSETTA è la missione Cornerstone del programma ESA Horizon 2000 dedicata all’esplorazione dei corpi minori del Sistema Solare. E’ stata lanciata il 2 marzo 2004, ha effettuato con successo il fly-by dell’asteroide Steins (2008) e ha effettuato un fly-by dell’asteroide Lutetia il 10 luglio 2010, ma il suo obiettivo primario è quello di effettuare una serie di indagini dettagliate sulle caratteristiche della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko che avvicinerà nel 2014 e scorterà nel suo avvicinamento al Sole fino alla fine del 2015. La navicella di ROSETTA è composta di un orbiter, dove sono situati i sensori per gli esperimenti di remote sensing e di un lander chiamato PHILAE che verrà rilasciato sulla superficie della cometa per effettuare una serie di misure delle caratteristiche fisiche della superficie e per studiare la struttura interna del nucleo.

Obiettivi Scientifici
Il principale obiettivo scientifico della missione è la comprensione dell’origine delle comete e delle relazioni tra la loro composizione e la materia interstellare quali elementi fondamentali per potere risalire alle origini del Sistema Solare. La ricerca di materiali inalterati si ottiene tramite l’esplorazione cometaria poiché le zone esterne del Sistema Solare contengono materiale ricco di sostanze volatili che non è stato processato nelle zone interne caratterizzate da alte temperature.

L’esplorazione della cometa consiste nella caratterizzazione del suo nucleo e della chioma, la determinazione delle loro proprietà dinamiche, lo studio della morfologia e della composizione. In particolare, lo studio della mineralogia e dei rapporti isotopici degli elementi volatili e refrattari del nucleo fornirà informazioni preziose sulla composizione della nebulosa che, nei modelli correnti, si pensa sia stata all’origine del Sistema Solare.

Per raggiungere questi obiettivi la navicella orbiterà a lungo attorno alla cometa, seguendola nel suo viaggio verso l’interno del sistema planetario, mentre il lander Philae permetterà di effettuare misure in-situ e di campionare del materiale alla superficie del nucleo per una analisi chimico-mineralogica dettagliata.



Contributo Italiano
La partecipazione italiana alla missione ROSETTA consiste di tre strumenti scientifici dell’orbiter: VIRTIS (Visual InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) il cui PI è il dott. Fabrizio Capaccioni dell’IAPS (INAF Roma), GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) il cui PI è il dott. Luigi Colangeli dell’INAF-OAC (Napoli), e la WAC (Wide Angle Camera) di OSIRIS del prof. Cesare Barbieri dell’università di Padova (PI dr. Uwe Keller, MPInstitute fur Sonnensystem). A bordo del lander, è italiano il sistema di acquisizione e distribuzione dei campioni (SD2), realizzato da Galileo Avionica ed il cui PI è la prof.sa Amalia Ercoli Finzi del Politecnico di Milano, ed il sottosistema dei pannelli solari (Politecnico di Milano). L’Italia ha anche fornito Manpower al Lander Project Team.

VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer): combina 3 canali di osservazione in un unico strumento, due dei quali saranno utilizzati nella ricostruzione della mappa spettrale del nucleo. Il terzo canale è dedicato alla spettroscopia ad alta risoluzione. Con queste osservazioni si cercherà di risalire alla natura delle parti solide che compongono il nucleo della cometa e tracciare le sue caratteristiche termiche. I dati ottenuti, combinati con i dati acquisiti da altri strumenti, saranno utilizzati per selezionare la zona sulla quale far posare il lander.

GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) è uno strumento in grado di analizzare le polveri e piccoli grani di materiale presente nella chioma della cometa misurandone le proprietà fisiche e dinamiche, tra le quali la dimensione, il rapporto tra materiale granuloso e quello gassoso, la velocità delle particelle.

OSIRIS/WAC (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System): OSIRIS è lo strumento principale della missione Rosetta per la raccolta delle immagini della cometa. È composto da due canali: NAC (Narrow Angle Camera), ottimizzato per ottenere mappe ad alta risoluzione del nucleo della cometa, fino a 2cm per pixel, con una capacità di messa a fuoco da 2 km a infinito e da 1 a 2 km; WAC (Wide Angle Camera), ottimizzato per ottenere una mappa panoramica ad alta risoluzione del materiale gassoso e delle polveri nei dintorni del nucleo della cometa.
Il canale WAC di OSIRIS è di responsabilità italiana ed è progettato per lo studio accurato delle emissioni gassose della cometa sia nel visibile che nella banda UV. Le immagini acquisite da questo canale, saranno utilizzati per selezionare la zona in cui si dovrà posare il lander.

A bordo del lander di Rosetta sono presenti i seguenti sistemi italiani:

SD2 – Sample Drill&Distribution: SD2 rappresenta un elemento di elevata miniaturizzazione, condensando in appena 4Kg tecnologie ad altissime prestazioni. SD2 è in grado di resistere alle condizioni ambientali proibitive in cui si troverà ad operare mentre cercherà di penetrare il nucleo della cometa sino a 20 cm di profondità. Un meccanismo sofisticato consentirà di distribuire i campioni prelevati (diametro di circa 2,5mm) in appositi contenitori in modo da rendere possibile lo studio delle proprietà mediante alcuni degli strumenti a bordo del lander. Il funzionamento del sistema SD2 è regolato da un software sofisticato, installato nel computer di bordo del lander.

Un altro elemento “made in Italy” è il Solar Array costituito da celle solari ad alta efficienza in grado di garantire la potenza elettrica necessaria anche a distanze dal Sole superiori a 2 AU.

Accordi Internazionali
Per quanto concerne il lander Philae, è stato costituito un Consorzio Internazionale di cui l’ASI fa parte; oltre alla realizzazione di SD2 e dei Solar Array (SA), l’ASI ha cogestito il progetto attraverso un Project Manager Deputy, ha partecipato allo Steering Committee e fornisce supporto per le attività sul lander a livello di sistema e di sottosistemi. [ASI]


Rosetta è una scatola in alluminio con dimensioni 2.8 x 2.1 x 2.0 metri. E’ composta da un orbiter e da un lander. A bordo ha due strumenti scientifici: Module Support Payload e Module Support Bus. Ha un’antenna orientabile ad alto guadagno. Due enormi ali costituite da pannelli solari che si estendono sui lati con una superficie di 32 metri quadrati. Ciascuna di esse comprende cinque pannelli, ed entrambi possono essere ruotato di +/- 180 gradi per catturare la massima quantità di luce solare. Al contrario, i pannelli laterali e posteriori dell’orbiter sono in ombra per gran parte della missione. Dal momento che questi pannelli ricevono poca luce solare, sono il luogo ideale per radiatori e griglie della navicella.

After a ten year journey through space, ESA’s Rosetta spacecraft will reach comet 67P/Churyumov-Gerasimenko in August 2014. After catching up with the comet Rosetta will slightly overtake and enter orbit from the ‘front’ of the comet as both the spacecraft and 67P/CG move along their orbits around the Sun. Rosetta will carry out a complex series of manoeuvres to reduce the separation between the spacecraft and comet from around 100 km to 25-30 km. From this close orbit, detailed mapping will allow scientists to determine the landing site for the mission’s Philae lander. Immediately prior to the deployment of Philae in November, Rosetta will come to within just 2.5 km of the comet’s nucleus.
This animation is not to scale; Rosetta’s solar arrays span 32 m, and the comet is approximately 4 km wide.

Credit: ESA — C. Carreau


Il lander è situato sul lato dell’orbiter fin quando la sonda non arriva in prossimità della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Una volta che l’orbiter è allineato correttamente, il lander viene espulso dalla navicella principale per aprire le sue tre gambe, pronto per un atterraggio dolce alla fine della discesa balistica. Le gambe possono ruotare e inclinarsi affinché il lander possa assumere sempre una posizione perfettamente verticale.

Subito dopo l’atterraggio, viene lanciato un arpione per ancorare il lander a terra per evitare che sfugga via a causa della bassa gravità della cometa. L’obiettivo minimo della missione è di una settimana ma potrebbe continuare per molti mesi.


OGGI ANALIZZIAMO in DETTAGLIO il LANDER

APXS (Alpha X-ray Spectrometer) entrando nel sottosuolo per 4 centimetri, rileva le particelle alfa e raggi X, che forniscono informazioni sulla composizione elementare della superficie della cometa.

ÇIVA sei micro-telecamere per scattare foto panoramiche della superficie. Uno spettrometro che studia la composizione e la struttura di campioni prelevati dalla superficie.

CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) analizza la struttura interna del nucleo.

COSAC (Cometary Sampling and Composition experiment) è uno dei uno dei due analizzatori di gas evoluti, rileva e identifica le molecole organiche complesse nella loro composizione elementare e molecolare.

MODULUS PTOLEMY è un analizzatore di gas evoluto, che ottiene misure accurate di rapporti isotopici degli elementi leggeri.

MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science) utilizza dei sensori sul Lander e una sonda posta all’esterno per misurare la densità e le proprietà termiche e meccaniche della superficie.

ROLIS (Rosetta Lander Imaging System) è una fotocamera CCD per ottenere immagini ad alta risoluzione durante la discesa e immagini panoramiche stereo di aree campionate da altri strumenti.

ROMAP (Rosetta Lander Magnetometro e Plasma Monitor) è un magnetometro per lo studio del campo magnetico locale e l’interazione cometa/vento-solare.

SD2 (Sample and Distribution Device) un trapano che arriva a 20 centimetri dalla superficie, raccoglie campioni e li consegna a diversi forni o per l’ispezione al microscopio.

SESAME (Surface Electrical, Seismic and Acoustic Monitoring Experiments) tre strumenti di misura per gli strati esterni della cometa. L’esperimento Surface Acoustic Sounding Cometary misura il modo in cui il suono viaggia attraverso la superficie e indaga le sue caratteristiche elettriche.



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