30 novembre 2018

OSIRIS-REx: la missione che ci regalerà un pezzo di asteroide

Intervista a Maurizio Pajola

Se l’obiettivo del futuro dell’esplorazione spaziale è quello di colonizzare e costruire miniere su asteroidi ricchi di minerali, allora la missione della NASA OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretations, Resource Identification, Security – Regolith EXplorer) fa al caso nostro. Partita dalla base di Cape Canaveral (Florida) nel settembre del 2016, la sonda arriverà sull’asteroide 101955 Bennu il 3 dicembre di quest’anno (le manovre sono iniziate ad agosto). Dopo i successi di sample return del Giappone con la missione Hayabusa, ora tocca all’Agenzia spaziale americana riportare a casa, nel 2023, un frammento di regolite (un “pezzetto” di asteroide di circa 1 kg). L’obiettivo degli scienziati è quello di analizzare questo asteroide primitivo e ricco di materiale organico scoperto nel 1999. La sonda, che atterrerà sull’asteroide e raccoglierà il pezzo di roccia con il suo braccio robotico, ora si trova a centinaia di milioni di chilometri dalla Terra.

 

Maurizio Pajola, ricercatore all’Istituto nazionale astrofisica (INAF) di Padova, fa parte del team di esperti che partecipa alla missione e ha il compito di studiare la superficie di Bennu dalle immagini che ha scattato la sonda durante l’avvicinamento per valutare poi il punto migliore per l’atterraggio. A lui abbiamo fatto qualche domanda per conoscere meglio OSIRIS-REx.

 

 

Una svolta epocale per l’esplorazione spaziale e per l’astrofisica. Emozioni a pochi giorni dall’arrivo?

Questa missione per me è un’emozione grandissima. Ho fatto parte del team scientifico della fotocamera OSIRIS a bordo di Rosetta e ricordo come fosse ieri l’emozione che ho provato per l’arrivo sulla cometa 67P ad agosto 2014. Questa missione però è differente: prevede di riportare a Terra i campioni più grandi in massa dalle missioni Apollo. Ciò che stiamo per compiere permetterà di avere a Terra, toccare con mano, materiale direttamente prelevato dalla superficie di un asteroide. Le scienziate e gli scienziati di oggi, ma non solo, avranno la possibilità di fare analisi con strumentazione all’avanguardia aiutandoci a comprendere meglio le origini del nostro Sistema Solare. Si ritiene infatti che gli asteroidi che oggi vediamo (insieme alle comete) siano dei superstiti di quei “mattoni primordiali” che hanno portato alla formazione dei pianeti come il nostro. Portare quindi a Terra una piccola parte di questi ci permetterà di conoscere in dettaglio il materiale primordiale che ha portato alla formazione della Terra e di noi stessi.

 

Che cos'è Bennu e perché è stato scelto per questa missione?

L’asteroide 101955 Bennu è un Near-Earth Object (NEO) di circa 510 m di diametro. È cioè un oggetto appartenente a quel gruppo di asteroidi che arrivano ad avvicinarsi fino a 1,3 Unità Astronomiche (AU, 1 Unità Astronomica è la distanza media che c’è tra il Sole e la Terra, cioè 150 milioni di chilometri) dal Sole. Per una missione che prevede di riportare a Terra dei campioni, i più accessibili asteroidi sono quelli che si trovano tra 1,6 e 0,8 AU. Bennu fa parte di questo gruppo, ed ha inoltre un’orbita che è quasi circolare, è cioè simile a quella terrestre, ed una inclinazione di solo 6° rispetto a questa. Queste caratteristiche permettono quindi di poter raggiungere Bennu dalla Terra in maniera più semplice, rispetto agli asteroidi che orbitano tra Marte e Giove.

In aggiunta a questo Bennu ruota attorno al proprio asse in poco più di 4 ore. È quindi abbastanza “lento” da permettere alla missione OSIRIS-REx di scendere sulla superficie “tranquillamente” ed in tutta sicurezza. Infine Bennu è un asteroide ricco di materiale organico (composti del carbonio) sulla sua superficie, è quindi considerato un oggetto primitivo con una composizione simile ai meteoriti conosciuti come condriti carbonacee: il target giusto per studiare i mattoni primitivi che hanno formato la Terra.

   

Quali le prime fasi della missione al momento dell’incontro con Bennu?  

Dopo l’arrivo che avverrà il 3 dicembre 2018, OSIRIS-REx si “parcheggerà” a circa 20 chilometri dalla superficie. Già a partire dal giorno dopo inizierà le cosiddette “operazioni di prossimità”. Tra il 4 ed il 17 dicembre 2018 compirà cinque avvicinamenti alla superficie chiamati fly-by. Precisamente OSIRIS-REx sorvolerà il polo nord, l’equatore ed il polo sud di Bennu a circa 7 chilometri di distanza. Una volta fatto ciò la sonda spaziale entrerà nella fase orbitale A, si metterà cioè su un’orbita a 1,5 chilometri dalla superficie di Bennu. Solo dopo aver compreso appieno il campo gravitazionale dell’asteroide, OSIRIS-REx si avvicinerà ulteriormente alla superficie, ma bisognerà aspettare fino a luglio 2020 per arrivare al momento dell’atterraggio sulla superficie ed al prelievo dei campioni.

 

Parliamo del sample return, che è forse la parte più emozionante e interessante della missione. Come si procederà? E cosa accadrà al campione una volta arrivato sulla Terra?

Dopo aver orbitato per un anno e mezzo attorno a Bennu, il team di ingegneri e di scienziati di cui faccio parte avrà selezionato quello che è il più sicuro ed interessante sito di atterraggio sull’asteroide. Su di questo quindi si scenderà a passo d’uomo con il braccio robotico allungato e pronto a prelevare i campioni dalla superficie. Questo braccio, chiamato TAGSAM, possiede alla sua estremità una sorta di “aspirapolvere” spaziale. Per la precisione, non appena il braccio robotico toccherà la superficie verrà soffiato del gas ad alta pressione che ha come scopo quello di agitare la polvere sulla superficie. Questo gas agiterà i grani di polvere che andranno a depositarsi all’interno di una ghiera circolare di 25 cm di diametro. Questa manovra sarà rapidissima e durerà 5 secondi esatti, da qui il nome di Touch and Go, cioè toccata e fuga. Se qualcosa dovesse andare storto ed i campioni non venissero raccolti ci sono fino a 3 possibilità previste. La quantità di polvere e grani asteroidali che ci aspettiamo di raccogliere varia tra i 65 grammi ed i 2 chili. Una volta che questi arriveranno a Terra verranno per la maggior parte preservati in camere sigillate e pulite al centro NASA Johnson Space Center, a Houston, Texas, per la seguente analisi con sofisticatissima attrezzatura di laboratorio. Della massa totale il 5% verrà dato all’Agenzia spaziale canadese, per aver partecipato alla realizzazione di uno strumento chiamato OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter, cioè Laser Altimetro della missione OSIRIS-REx) fondamentale per la ricostruzione 3D della superficie dell’asteroide. I campioni di Bennu verranno quindi studiati in dettaglio per comprenderne tutte le proprietà chimiche e mineralogiche, ma quasi la metà di questi verranno preservati per studi di future generazioni di scienziati.

 

 Qual è il suo ruolo nella missione?

Il mio ruolo nella missione è quello di identificare il maggior numero di massi presenti sulla superficie di Bennu e ricavarne la distribuzione in taglia di questi. Questo tipo di studio ha un doppio scopo: ingegneristico e scientifico. Dal punto di vista ingegneristico io fornirò le distribuzioni di densità di massi con determinate dimensioni, aiutando nell’identificazione del più sicuro sito di atterraggio sull’asteroide. Consiglierò al team se è più sicuro atterrare su una certa regione dell’asteroide oppure su un’altra, minimizzando quindi il rischio di una mancata cattura di campioni superficiali, o peggio, di uno schianto sulla superficie e conseguente fallimento della missione. Siccome però sono uno scienziato, precisamente un Astronomo-Planetologo, lo studio della distribuzione in taglia dei massi e dei grani sulla superficie di Bennu mi permetterà di capire quali sono i processi che li hanno generati. Si ritiene infatti che lo studio della distribuzione in dimensione dei massi presenti su un qualunque corpo del Sistema Solare sia identificativo dei processi di formazione e di degradazione di questi. Questo tipo di analisi l’ho già compiuto per l’identificazione del migliore sito di atterraggio della sonda spaziale Philae che, trasportata da Rosetta, è poi atterrata sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko nel novembre 2014. Ho inoltre applicato questa metodologia anche per l’identificazione della migliore area di atterraggio del futuro rover dell’Agenzia spaziale europea ExoMars, che atterrerà su Marte nel 2020 sulla pianura di Oxia.

 

Crediti immagine: NASA

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