Rosetta, guida alla missione sulla cometa

Per la prima volta nella storia dell’uomo, mercoledì 12 novembre qualcosa costruito sulla Terra atterrerà su una cometa. Centinaia di ricercatori della missione Rosetta dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) osserveranno con apprensione l’esito della manovra, il frutto di oltre dieci anni di duro lavoro per compiere a 510 milioni di chilometri da noi qualcosa mai tentato prima: fare posare sulla superficie turbolenta di una cometa il lander Philae, un cubo di un metro per lato con una massa di 100 chilogrammi e pieno di strumentazioni per analizzare le caratteristiche di uno dei corpi celesti osservati fino dall’antichità.

La cometa scelta dall’ESA si chiama 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C–G) ed è grande circa 3,5 chilometri per 4 chilometri nei punti di massima estensione. Fu scoperta nel 1969 e dopo qualche traversia, nei primi anni Duemila fu selezionata come obiettivo per la missione di Rosetta, la sonda spaziale che negli ultimi dieci anni ha viaggiato per miliardi di chilometri per raggiungerla, portandosi dietro il lander Philae, che sarà il protagonista dell’atterraggio. Rosetta deve il suo nome alla stele di Rosetta, la lastra di pietra che permise agli archeologi di decifrare i geroglifici degli antichi egizi. L’ESA ha deciso di chiamarla così perché confida che la sonda possa essere una sorta di stele del nostro tempo: un mezzo per rendere comprensibili i meccanismi che portano alla formazione dei pianeti in generale, e più in particolare ai fenomeni che resero possibile la formazione del nostro sistema solare per come lo conosciamo oggi.

Il lander Philae, invece, si chiama così per ricordare l’isola di Philae (in italiano File), dove fu trovato un obelisco le cui iscrizioni furono utilizzate per decifrare parte delle cose scritte sulla stele di Rosetta. Avrà il compito di trasmettere dati e informazioni registrati sulla superficie di 67P/C–G per interpretarne meglio le caratteristiche.

6,5 miliardi di chilometri
Rosetta ha iniziato il suo viaggio nel 2004 e da allora ha percorso oltre 6,5 miliardi di chilometri per raggiungere la sua cometa. Ha seguito un tragitto piuttosto tortuoso, sfruttando la spinta data dalle orbite di alcuni pianeti per i suoi spostamenti. La sonda ha eseguito tre passaggi ravvicinati alla Terra e uno a Marte, compiendo parte del viaggio da spenta per risparmiare energia. Quando si trovava a 800 milioni di chilometri dal Sole, e alle spalle dell’orbita di Giove, è stata quasi totalmente disattivata. Per 31 mesi i ricercatori non ne hanno più avuto notizia e sono rimasti in attesa del suo risveglio, che è avvenuto a gennaio di quest’anno grazie a una sua sveglia interna.

Agilkia
Il punto di atterraggio previsto per Philae si chiama Agilkia (dal nome dell’isola dove è stato trasferito il tempio egizio che prima si trovava a File) ed è stato selezionato dopo 6 settimane di attente analisi delle fotografie scattate da Rosetta, che dallo scorso agosto orbita intorno a 67P/C–G. La scelta non è stata semplice: i ricercatori hanno avuto poco tempo per decidere perché la cometa si sta avvicinando al Sole ed essendo composta per lo più da ghiaccio il calore tende a renderla meno stabile. Philae deve atterrarci sopra prima che l’attività di vapori d’acqua dovuta al calore sia troppo intensa, altrimenti potrebbe avere problemi ad ancorarsi sulla sua superficie. Il lander ha però bisogno di luce solare a sufficienza per ottenere energia dai suoi pannelli, quindi i ricercatori dell’ESA hanno dovuto trovare un compromesso per il punto di atterraggio. Dopo avere isolato una serie di possibili candidati, hanno scelto Agilkia, che si trova in una depressione della cometa nel suo lobo più piccolo (67P/C–G ha una forma che ricorda un 8).

Atterraggio
Il lander Philae sarà la prima cosa costruita dall’uomo a eseguire un atterraggio su una cometa, senza nulla togliere alla parte della sonda spaziale Deep Impact della NASA che nel 2005 fu fatta scontrare contro la cometa Tempel 1, facendo emergere alcuni frammenti del suo nucleo. L’operazione di Philae sarà molto più delicata perché l’obiettivo è che il lander resti sulla superficie di 67P/C–G per studiarla con i suoi strumenti.

Alle 9:35 di mercoledì mattina (ora italiana), Rosetta sgancerà Philae mentre si troverà a una distanza di circa 22,5 chilometri dalla cometa. Dal momento del rilascio, il lander impiegherà 7 ore per raggiungere Agilkia. Philae può comunicare solo con Rosetta, quindi sarà la sonda a inviare verso la Terra le informazioni sull’atterraggio. Un segnale inviato da Rosetta impiega 28 minuti e 20 secondi per raggiungere il nostro pianeta, e viceversa: dopo essere stato sganciato, Philae dovrà fare tutto da solo e non ci potranno essere interventi dal centro di controllo sulla Terra. La conferma dell’avvenuta separazione tra la sonda e il lander arriverà all’ESA intorno alle 10.

Philae cadrà lentamente verso 67P/C–G senza l’utilizzo di propulsori o sistemi di guida, guadagnando velocità man mano che si avvicinerà al campo gravitazionale della cometa. Rosetta sorveglierà l’operazione dall’alto, scattando di continuo fotografie con le sue fotocamere, che serviranno per analizzare i movimenti di Philae. Il lander arriverà sulla superficie della cometa molto lentamente, intorno al metro al secondo (3,6 km/h), ma essendo la forza di gravità su 67P/C–G circa 100mila volte inferiore rispetto a quella terrestre, c’è il rischio concreto che Philae possa rimbalzare e fallire nell’atterraggio.

Per questo motivo il lander è dotato di tre piedi ammortizzati che serviranno per assorbire la forza dell’impatto. Ogni piede ha inoltre una vite che si pianterà rapidamente sulla superficie di 67P/C–G per ancorare Philae. Come ulteriore precauzione, dalla parte inferiore del lander saranno sparati due arpioni che si conficcheranno nella cometa, mentre un piccolo razzo sulla sommità di Phiale spingerà verso il basso per contrastare l’eventuale rinculo dovuto al lancio degli arpioni. Alle 17 un messaggio che avrà viaggiato per oltre 510 milioni di chilometri ci farà sapere come saranno andate le cose e se Philae sarà regolarmente su 67P/C–G pronto per analizzarla.

64 ore
Dopo essere atterrato, Philae non potrà comunque perdere tempo perché le sue batterie gli potranno offrire un’autonomia di appena 64 ore. La missione potrà essere estesa grazie alla ricarica data dai pannelli solari, ma solo se questi riusciranno a cogliere luce a sufficienza nel punto in cui si troveranno e se non si sarà depositata troppa polvere sulle loro celle. Le strumentazioni a bordo del lander serviranno per raccogliere campioni e analizzarli, studiare la composizione della cometa, le sue principali caratteristiche fisiche e l’influsso del calore sul suo comportamento. Philae scatterà anche fotografie grazie alle sue numerose fotocamere, che permetteranno di realizzare anche immagini panoramiche di ciò che il lander ha intorno. Philae invierà man mano i dati raccolti a Rosetta, che continuerà a orbitare intorno alla cometa, facendo da ponte radio verso la Terra grazie alle sue antenne più potenti.

2015
Terminata la missione principale, Philae continuerà a raccogliere dati mentre 67P/C–G si avvicinerà al Sole, fino a quando le sue batterie e gli altri sistemi glielo consentiranno. Nel frattempo, Rosetta orbiterà intorno alla cometa come ha fatto in questi ultimi mesi, scattando fotografie e raccogliendo informazioni sul suo comportamento man mano che la temperatura aumenta a causa dell’avvicinamento alla nostra stella. Le osservazioni proseguiranno per mesi perché 67P/C–G si troverà nel suo punto di maggiore vicinanza al Sole (perielio) nell’agosto del 2015. In quel periodo le cose sulla cometa diventeranno piuttosto turbolente a causa del calore che scioglierà parte del suo ghiaccio.

Italia a bordo
Nell’ambito della missione dell’ESA, l’Italia ha contribuito molto per realizzare la sonda Rosetta e il lander Philae. L’Agenzia Spaziale Italiana ha coordinato lo sviluppo e la realizzazione per Rosetta degli strumenti VIRTIS, per studiare il nucleo di 67P/C–G, GIADA, per lo studio delle polveri della chioma della cometa, e OSIRIS/WAC, per mappare la superficie. Su Philae ci sono altri due strumenti sviluppati in Italia: DS2, che servirà per trapanare e raccogliere i campioni, e la serie di pannelli solari che dovranno ricaricare le batterie del lander.

Comete
Le comete hanno di solito dimensioni relativamente piccole e sono formate quasi completamente da ghiaccio. La maggior parte degli astronomi ipotizza che siano residui rimasti dopo la condensazione della grande nebulosa da cui ha avuto origine il nostro sistema solare. Semplificando, una nebulosa è un grande ammasso di polvere, idrogeno e plasma le cui dinamiche possono portare alla formazione di stelle e pianeti. Le zone periferiche della “nostra” nebulosa erano fredde a tal punto da permettere all’acqua di trovarsi allo stato solido, quindi ghiaccio, cosa che portò alla formazione delle comete.

Ogni cometa segue una propria orbita intorno al Sole che la porta quindi ad avvicinarsi periodicamente alla stella: il grande calore fa sublimare gli strati più esterni di ghiaccio (la sublimazione è il passaggio dallo stato solido a quello gassoso senza passare per quello liquido). È in questa fase che intorno al nucleo delle comete si forma una “chioma” di vapori. Il vento solare e la pressione della radiazione del Sole spingono parte del vapore portando alla formazione della “coda”, che punta quindi in direzione opposta rispetto a quella in cui si trova il Sole. In molti casi il fenomeno rende visibile la cometa anche dalla Terra, talvolta a occhio nudo come accadde nel 1997 con Hale-Bopp.