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DART per salvare la Terra – Il punto sulla missione e i prossimi passi.

Coelum Astronomia n°259

livello di difficoltĂ  đź”´â­•â­•â­•â­• semplice

Double Asteroid Redirection Test DART è la prima missione lanciata dalla NASA per colpire un asteroide e dimostrare che è realmente possibile ridurre il rischio di un impatto pericoloso per la Terra. Al lancio la DART aveva una massa di 610 kg e  portava con se un solo strumento, la camera DRACO (basata su LORRI, la camera a bordo della missione New Horizons che ha esplorato Plutone). DRACO aveva un massa di 8.66 kg (al momento in cui scriviamo questo articolo la sonda DART si è già schiantata sul suo obiettivo e quindi il passato è doveroso) e una lunghezza focale di 2.6 m, il che determina una risoluzione spaziale di 20 cm poco prima dell’impatto. Le ultime immagini trasmesse da questo strumento, per altro estremamente importanti, hanno messo in mostra una superficie piena di piccoli sassi, simili a quelle ottenute dalla camera OSIRIS a bordo della missione Rosetta poco prima dell’impatto con la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. (..)

Gli obiettivi Scientifici della missione e la ricerca

Come target della missione DART è stato scelto l’asteroide binario Didymos. Intorno all’asteroide piĂą grande, Didymos, con diametro di 780 metri, orbita la luna piĂą piccola, Dimorphos, di 160 metri di diametro. Prima dell’impatto di DART, il periodo orbitale di Dimorphos attorno a Didymos era di 11 ore e 55 minuti e la distanza tra i due corpi di 1,18 chilometri. Per dichiarare che lo scontro frontale della sonda DART fosse un meccanismo valido, e quindi un meccanismo in grado di raggiungere gli scopi di deviazione,  essa doveva modificare il periodo orbitale di Dimorphos. L’impatto è avvenuto con una precisione sorprendente il giorno 26 settembre 2022, a una velocitĂ  di circa 22.000 chilometri orari.

DART cablaggio elettrico e i sottosistemi sui pannelli del veicolo spaziale Crediti: NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman

L’osservatore speciale è stato posto a bordo di DART. LICIACube Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids, un nanosatellite dell’Agenzia Spaziale Italiana realizzato dalla Argotec e a guida scientifica di INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, ha ripreso lo schianto della sonda americana da una distanza ravvicinata di circa 51 km grazie a due camere: LEIA e LUKE. LEIA è una telecamera pancromaticaad alta risoluzione, mentre LUKE è una camera a colori a 3 bande grandangolari RGB (LICIACube è descritto con dovizia nel box a seguire)

 

Durante le fasi di avvicinamento a Dimorphos la camera pancromatica DRACO a bordo di DART ha acquisito fino a poco prima dell’impatto un’immagine al secondo del sistema binario. Le immagini che ci sono giunte hanno mostrato la vera natura dei due corpi. La fig. 1,  mostra una delle immagini ad alta risoluzione ottenute pochi secondi prima dell’impatto, Dimorphos ha una struttura cosiddetta “rubble pile”, ovvero è un aggregato disorganizzato di frammenti di rocce di varie dimensioni tenute insieme dalla loro gravità.

 

Ma come si forma un oggetto di questo tipo? Oggi non è ancora chiaro se gli asteroidi binari si formino tutti allo stesso modo o seguano processi diversi. Sappiamo che quando due corpi vengono distrutti da una collisione, i loro detriti non solo si disperdono nello spazio in frammenti monolitici, ma ci si aspetta che le varie rocce disperse si riaccumulino sotto la forza di gravità, formando nuovi corpi. Questo processo dipende da vari fattori, in particolare dalle masse e velocità di collisione relative tra asteroide bersaglio e proiettile. La frantumazione causata da una collisione del corpo genitore e il riaccumulo dei frammenti potrebbero essere stati i passaggi essenziali nella storia passata del sistema binario Didymos-Dimorphos. Ma questo non è il solo meccanismo in grado di spiegare la natura di Dimorphos. Un’altra ipotesi ritiene che la rapida rotazione di Didymos abbia causato una fissione rotazionale, in cui frammenti dell’asteroide principale sono stati rilasciati nello spazio. Nel corso di milioni di anni tale materiale si è accumulato formando la luna Dimorphos. Da qui Didymos  potrebbe aver iniziato a ruotare più velocemente a causa di un meccanismo di nome effetto YORP, in cui la luce infrarossa emessa in modo non uniforme dalla superficie dell’asteroide riscaldata dal Sole provoca una forza di torsione o coppia che può aumentare la velocità di rotazione. (..)

Questa immagine ripresa dal satellite italiano LICIACube mostra i getti di materiale espulso dall’asteroide Dimorphos dopo l’impatto della sonda DART. Ogni rettangolo rappresenta un diverso livello di contrasto ottenuto per migliorare la visionedella struttura fine dei getti. Studiando questi flussi di materiale, saremo in grado di saperne di piĂą sulla natura dell’asteroide e sul processo di impatto.
Credit: ASI/NASA/APL.

DON CHISCIOTTE NELLO SPAZIO

L’utilizzo di un impattore cinetico – termine tecnico per indicare una sonda che si schianti contro un asteroide cambiandone la traiettoria quel tanto che basta perché la Terra non sia più nel mirino – ci permetterebbe di giocare d’anticipo e viene considerata l’opzione più realistica. I tempi sono maturi per approfondire la questione: l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) lancia una competizione per determinare quale sia il miglior concetto originale di una missione spaziale in grado di contribuire in maniera significativa a prevedere e mitigare il rischio asteroidale. A luglio 2004 un comitato di esperti  nomina il vincitore con la seguente motivazione:

 

“Il comitato ritiene che la missione Don Chisciotte risponda al meglio ai requisiti della competizione. Don Chisciotte ha la capacitĂ  di fornire informazioni essenziali non solo sulla struttura interna di un NEO ma anche di come si possa interagire meccanicamente con un oggetto di questo tipo. Don Chisciotte è l’unica proposta in grado di fornire l’anello mancante nella catena di azioni che lega l’individuazione di un rischio asteroidale alla sua mitigazione. Delle sei missioni analizzate il comitato raccomanda che l’ESA dia la massima prioritĂ  alla realizzazione dello scenario proposto da Don Chisciotte”. (…)

HERA: il gran finale

La Missione Hera è attualmente in fase di realizzazione nell’ambito del programma Space Safety dell’Agenzia Spaziale Europea, con lancio previsto nell’ottobre 2024. Per soddisfare le condizioni necessarie a immettersi in orbita attorno al suo obiettivo il viaggio durerà poco più di 2 anni e Didymos verrà raggiunto a dicembre 2026. Hera completerà lo scenario dell’iniziativa AIDA Asteroid Impact and DeflectionAssessment il cui scopo è effettuare il primo esperimento di deflessione asteroidale nello spazio. Rimanendo per ben 6 mesi all’interno del sistema binario di Didymos la sonda europea potrà studiare in dettaglio gli effetti dell’impatto dell’americana DART testimoniato da LICIACube dell’ASI. Dall’analisi della forma e delle dimensioni del cratere formatosi si potrà risalire alle proprietà fisiche di Dimorphos, come ad esempio alla sua struttura interna, la cui conoscenza è di fondamentale importanza per mettere a punto la tecnica della deflessione cinetica in modo che possa essere impiegata efficacemente nel caso una minaccia diventi reale. I principali obiettivi di Hera sono:

  • misurare la massa di Dimorphos per calcolare accuratamente l’impulso ricevuto da DART;
  • analizzare il cratere prodotto da DART per comprendere le modalitĂ  di craterizzazione delle superfici asteroidali;
  • osservare effetti dinamici come la variazione della rotazione di Dimorphos che risulterebbero difficilmente rilevabili da osservazioni da terra; (…)

Uno sguardo da vicino a LICIACube

Un ruolo cruciale nella missione DART è giocato da LICIACube Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids, interamente realizzato in Italia: LICIACube è il primo CubeSat europeo a volare nello spazio profondo, fuori dalla protezione dell’atmosfera e della magnetosfera della Terra, nonché il primo CubeSat in assoluto a visitare un sistema di asteroidi.

I CubeSat sono satelliti miniaturizzati, costruiti in gran parte con moduli standard di tipo commerciale, molto piĂą economici dei componenti sviluppati ad hoc per lo spazio: un aspetto essenziale per una missione a basso costo come quella di DART.

LICIACube è un CubeSat contenente 6 moduli e grande come una scatola di scarpe se si escludono i pannelli solari, progettato, costruito e testato dall’azienda torinese Argotec, che ha un’esperienza preziosa nel campo dei satelliti miniaturizzati: tra le altre cose ha costruito anche il CubeSat Argomoon, che volerà con Artemis 1 e trasmetterà a terra immagini mirate a dimostrare il corretto svolgimento della missione diretta alla Luna.

Il team scientifico di LICIACube è guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica, con la partecipazione del CNR, dell’Università Parthenope di Napoli, dell’Università di Bologna e del Politecnico di Milano. Tutto il programma è coordinato dall’Agenzia Spaziale Italiana.

Dopo essere stato rilasciato da DART lo scorso 12 settembre, LICIACube ha sorvolato l’asteroide Dimorphos a poche decine di chilometri, con una traiettoria accuratamente studiata che gli permettesse di assistere da vicino all’impatto di DART, evitando allo stesso tempo la nuvola di frammenti generati dalla collisione. (…)

L’articolo completo è pubblicato su Coelum Astronomia n°259 dicembre 2022/ gennaio 2023

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