Rosetta, scoperte molecole organiche su 67/P ma la superficie è un blocco di ghiaccio

Rosetta, scoperte molecole organiche su 67/P ma la superficie è un blocco di ghiaccio

La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko è un osso duro. Se ne è accorto il piccolo ed eroico lander Philae, che si è scontrato con una superficie inaspettata: 10-20 centimetri di polvere durissima, a una temperatura di 170 gradi sotto lo zero. Ne ha fatto le spese il martello Mupus, che, come racconta lo stesso strumento dal suo profilo Twitter, si è trovato di fronte a una superficie più ostica di quanto preventivato. Le cronache raccontano che l’intensità del martello ha dovuto scavalcare i tre livelli previsti e fare appello al ‘desperate mode’, che però ha comportato la rottura dello strumento. Riassumendo, le caratteristiche finora note della cometa parlano di un nucleo di ghiaccio durissimo e di un’atmosfera, ‘annusata’ dallo strumento Cosac, che contiene molecole organiche. Non è stato specificato quali, e lo studio degli spettri prosegue. Il risveglio di Philae, fanno sapere gli scienziati, è previsto (e sperato) per marzo, quando il Sole potrebbe riattivare il lander con la sua energia, raccolta dai pannelli. La sua fida compagna Rosetta continuerà ad orbitare introno alla cometa, inseguita per dieci anni.

ASI – “Il trapano – spiega la professoressa Amalia Ercoli Finzi, del Politecnico di Milano, responsabile dello strumento SD2, riferendo quanto si desume dalla telemetria – ha raggiunto la distanza di 468,5 mm sotto il piano inferiore del corpo di Philae (560mm dal suo reference point, ndr).

E’ stato dunque eseguito il comando di estrazione del sampling tube, il trapano è stato richiamato all’interno, il carosello di distribuzione è stato ruotato in maniera da sottoporre il sampling tube al giusto fornetto, il carosello ha ruotato di nuovo per portare il fornetto alla portata di COSAC.” (strumento guidato dal Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung di Göttingen).



SD2 al lavoro : la successione degli avvenimenti
La sera del 13 novembre si è presa la decisione di far operare SD2. La sequenza è stata trasferita a Philae nella mattina del 14 novembre. Alla sera, in corrispondenza della finestra di visibilità successiva, i dati relativi a quelle operazioni sono stati scaricati a Terra.
La telemetria di SD2 ha mostrato che sia il trapano che il carosello di distribuzione hanno funzionato in maniera nominale eseguendo le operazioni meccaniche comandate.
Tuttavia, SD2 ha operato in condizioni non nominali, in quanto Philae non è assicurato alla superficie. La telemetria mostra un comportamento nominale dello strumento, sebbene ciò non garantisca che SD2 sia stato in grado di raccogliere un campione: lo strumento infatti non possiede dei sensori dedicati che possano confermare se il suolo sia stato raggiunto, se un campione sia stato effettivamente raccolto nel sampling tube e se questo sia stato poi scaricato all’interno del fornetto.
Il team di SD2 presso il Politecnico di Milano sta analizzando la telemetria per trovare chiare indicazioni del fatto che ci sia stata un’interazione tra il trapano e il suolo in modo di poter contribuire a dare una risposta alla domanda fondamentale: se, cioé, SD2 abbia toccato il suolo.

Uno strato di polvere spesso 10-20 cm. a circa 170 gradi sotto zero. We were desperate, activated, were punished… Il martello che avrebbe dovuto saggiarne la consistenza era programmato per tre livelli d’intensità crescente: il modo 1, il modo 2 e il modo 3. Fallita la prima serie di martellate, fallita la seconda e fallita pure la terza, è però saltato fuori che in realtà il team aveva pronto anche un “piano B”, un livello di potenza segreto al quale il libretto d’istruzioni non faceva cenno: il misteriosissimo modo 4, conosciuto dagli addetti ai lavori con il nome in codice: desperate mode.

Il progettista del martello, Jerzy Grygorczuk, aveva avvisato il resto della squadra: lasciate perdere, del modo 4 io non vi ho detto nulla, fate finta che non ci sia. Ma le batterie si stavano esaurendo, loro disperati lo erano davvero… così l’hanno attivato. E sono stati puniti: nel giro di sette minuti il martello s’è rotto.


Rappresentazione schematica del retro di Philae, con evidenziati gli strumenti ROMAP e MUPUS. Crediti: DLR

Il lander Philae è stato in grado di completare la prima sequenza degli esperimenti a bordo, facendo affidamento sulla batteria primaria e raccogliendo una grande quantità di dati preziosi, acquisibili solo attraverso il diretto contatto con la superficie. Ora, è il momento di analizzarli per raggiungere una maggiore comprensione della cometa ma già da ora, possiamo dire che la sua superficie e alcune delle sue proprietà, sembrano essere molto diverse di quanto si pensasse in precedenza.

ASI – Uno dei primi aggiornamenti ci viene comunicato dai sensori diMUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science).MUPUS è dotato di un braccio meccanico vibrante con una sonda alla sua estremità che è stata martellata all’interno della superficie, riuscendo a perforarla però solo di pochi millimetri nonostante la massima potenza attivata. Questa risultato comparato con le mappature termiche rilevate dai sensori situati nel corpo del lander fa ragionevolmente pensare che ci troviamo davanti a una superficie dura, comparabile alghiaccio coperta da uno strato di 10-20 centimetri di polveri. Le temperatura registrata dallo strumento dal balcony del lander era di -153 gradi, dopo l’attivazione è scesa di 10 gradi in circa mezz’ora. Anche SESAME (Surface Electrical, Sismic and Acoustic Monitoring Experiment) che ha ascoltato le rilevazioni sismiche della superficie conferma le rilevazioni di MUPUS sullo strato di polveri che ricoprono il ghiaccio e sul basso livello di attività cometaria del luogo in cui si trova Philae.


Confermato anche il funzionamento di COSAC che ha fiutato l’atmosfera di 67P determinando la presenza di molecole organichee di CIVA la camera che ha realizzato la prima panoramica a 360 gradi del punto in cui si trova Philae.
Alla lista di esperimenti attivati si aggiunge anche l’autore degli scatti mozzafiato della superficie, ROLIS (Rosetta Lander Imaging System). La fotocamera, montata sulla parete inferiore di Philae ci ha regalato le immagini dalla separazione alla discesa, con in primo piano il sito Agilkia. Dopo il brusco e movimentato triplo atterraggio nel luogo in cui Philae si è arrestato, ROLIS ha continuato a svolgere i suoi compiti acquisendo dettagli a distanza ravvicinata della superficie della cometa, ora il team dello strumento ha a disposizione i dati per ben due diverse posizioni da analizzare.

Anche CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission experiment) ha avuto modo di raccogliere molti dati: il radar sounder a bordo di Rosetta e Philae è stato fatto operare in una modalità messa appunto nell’immediato, non prevista prima: ha cercato di misurare la distanza tra orbiter e lander per tre volte, in maniera di poter triangolare le misure e restringere notevolmente il campo di ricerca. Nonostante l’esaurimento della batteria di Philae tutti i dati sono stati scaricati correttamente dal team a terra che garantirà il completamento del processo di analisi.

E Philae? In questi giorni sono state fatte molte ipotesi sul futuro della sua vita operativa. Il team del lander è ottimista al riguardo: il sito prescelto toccato nel primo touchdown garantiva sicuramente una migliore illuminazione, il lander è in ombra e c’è bisogno di più tempo per ricaricare le batterie secondarie.
Ma appunto il vantaggio di avere un sito più ombreggiato è che Philae non si surriscalderà così rapidamente come era stato previsto all’inizio. Grazie alla manovra di rotazione fatta in extremis nella notte di venerdì scorso, si è ottimizzata la posizione dei pannelli solari verso il Sole.
Nel frattempo Rosetta continua a seguire la cometa da una distanza di circa 30 chilometri dalla superficie e così farà fino adagosto prossimo, quando raggiugerà il perielio: per quel periodo secondo gli esperti, ci sono buone possibilità per la ripresa delle attività di Philae.


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.



Una collaborazione internazionale ricchissima, in cui c’è anche tanta Italia. A partire dai due dell’Esa, Andrea Accomazzo, direttore di volo di Rosetta, e Paolo Ferri, responsabile delle operazioni. Ma soprattutto ci sono loro, gli strumenti. SD2, il trapano di Philae che scalfirà l’ignoto perforando la cometa, realizzato da Galileo Avionica. E poi Giada e Virtis, realizzati sotto la guida di Finmeccanica Selex ES. Di responsabilità italiana anche la Wide Angle Camera (Wac) dello strumento Osiris e , naturalmente, il complesso sistema di pannelli solari che ha permesso a Rosetta di arrivare fin laggiù, così lontana da noi, in un viaggio durato 10 anni.

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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.


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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