La missione DART (Double Asteroid Redirection Test) offrirà un banco di prova fondamentale per la costruzione di una strategia di difesa planetaria. Essa ha come obiettivo un sistema di asteroidi binari: il più grande, Didymos ha undiametro di 780 metri mentre quello lunare più piccolo, Dimorphos di 160 metri. La navicella spaziale DART avrà un impatto quasi frontale su Dimorphos, riducendo di diversi minuti il tempo impiegato dal piccolo asteroide per orbitare attorno a Didymos. Il suo scopo è quello di cambiare la sua traiettoria, sebbene esso non sia ovviamente in rotta di collisione con la Terra e quindi non rappresenti una minaccia reale per il pianeta. Il lancio della missione Dart è previsto per il 24 novembre alle ore 07:21, orario italiano, mentre lo schianto è previsto il 2 ottobre del 2022.
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Il fine ultimo è verificare se far schiantare intenzionalmente un veicolo spaziale contro un asteroide sia un modo efficace per cambiarne la rotta. In tal caso, la tecnica potrebbe essere riprodotta in futuro, se un asteroide diventasse un pericolo per la Terra. Dimorphos al momento orbita attorno al suo asteroide primario con un periodo di 11.9 ore e con un semi asse maggiore di 1.1 Km. DART navigherà per schiantarsi contro Dimorphos a una velocità di circa 6,6 km/s. La massa totale del veicolo spaziale DART è di circa 610 kg al momento del lancio e 550 kg all’impatto.
L’impatto
Nelle simulazioni si è ipotizzato un impatto ideale, in cui il momento di DART viene interamente trasferito al target ed esso viene colpito centralmente. In realtà, il vettore del momento sarà nominalmente disallineato rispetto al piano dell’orbita di un angolo compreso tra 5° e 30°, impartendo un moto non planare all’orbita stessa. Inoltre, l’impatto di DART difficilmente sarà perfettamente allineato con il baricentro. Per questo ci aspettiamo che questi effetti portino allo sviluppo d’instabilità.
Le conseguenze dell’urto in fatto di traiettoria ci saranno fornite dai telescopi a terra. Tramite l’osservazione dell’eclissi di Didymos da parte della sua luna, si riuscirà a calcolare con esattezza la deviazione di traiettoria. Le conseguenze dell’impatto sull’asteroide, invece, saranno osservate e discusse da LICIACube, un Cubesat dotato di due camere, il cui compito sarà quello di osservare lo schianto, il materiale espulso e il successivo cratere d’impatto.
La sonda DART
La sonda DART è stata costruita dalla NASA per essere semplice e conveniente. L’intera missione è infatti costata 324 milioni di dollari. 308 milioni sono serviti per lo sviluppo della sonda, 68.8 milioni per il lancio e 16.5 milioni per le operazioni di controllo della sonda e di analisi dati. Il corpo principale di DART è infatti una “scatola” di 1.2 x 1.3 x 1.3 metri di dimensioni, al cui interno sono contenute tutte le componenti elettroniche, avioniche e i serbatoi. All’esterno sono posizionate le antenne, i pannelli solari e i propulsori. Questi ultimi sono di due tipi diversi, elettrici e chimici.
Il motore elettrico è chiamato NASA Evolutionary Xenon Thruster Commercial (NEXT-C) e rappresenta uno dei principali progressi tecnologici di questa sonda. È un motore elettrico a Xenon e alimentato dai due pannelli solari. Il NEXT-C è basato sul motore montato sulla sonda Dawn ed è stato sviluppato dal Glenn Research Center della NASA.
Il motore elettrico verrà usato per effettuare i flyby necessari a raggiungere Didymos e per aggiungere flessibilità alla data di lancio. In aggiunta, sulla sonda sono disposti 12 piccoli motori chimici a idrazina, necessari per tutte le manovre di assetto. La sonda è alimentata da due pannelli solari di 8.5 metri ciascuno, costruiti con la tecnologia Roll-Out Solar Arrays (ROSA). Si tratta della stessa tipologia di quelli che stanno venendo montati ora sulla ISS, cioè pannelli in grado di srotolarsi. Nell’immagine poco sopra, i pannelli solari sono i due cilindri bianchi posti ai lati della sonda. Questi pannelli così grandi sono necessari in particolare per far funzionare il motore NEXT-C.
Le camere e il navigatore di DART
L’ulteriore grande innovazione tecnologica della sonda DART è il Maneuvering Autonomous Rendezvous and Targeting Navigation (SMART Nav). Questo sistema è un insieme di algoritmi, software e firmware che vengono elaborati direttamente dalla sonda per centrare il bersaglio. Essa è infatti in grado di eseguire piccole variazioni di velocità in autonomia per rimanere centrata sulla luna di Didymos.
Dart è inoltre dotata di una fotocamera, chiamata DRACO (Didymos Reconnaissance & Asteroid Camera for OpNav). DRACO è basata sulla fotocamera LORRI montata sulla sonda New Horizons e servirà per scattare foto dell’obbiettivo che verranno analizzate dal software di bordo e inviate anche a Terra. Questo DART lo farà con una altissima velocità di trasmissione per essere una sonda interplanetaria, che arriva fino a 3 Mbit/s. Questo valore così alto è necessario per permettere alla sonda d’inviare una ultima foto prima dello schianto, scattata circa 17 secondi prima dell’urto.
Il fotografo LICIACube
Una volta che la sonda DART sarà arrivata in orbita attorno a Didymos, un passeggero che ha viaggiato agganciato a essa verrà rilasciato circa 10 giorni prima dell’impatto. Si chiama LICIACube (Light Italian CubeSat for Imaging Asteroids) ed è un piccolo cubesat del peso di 15 kg, interamente costruito e progettato in Italia. L’obbiettivo di LICIACube sarà quello di fotografare l’impatto di DART sull’asteroide, osservando il cratere che si originerà e il getto di detriti che verrà espulso.
Per fare questo LICIACube è dotato di due diverse fotocamere, che lavoreranno in automatico anche per guidare il satellite. Anch’esso è infatti dotato di un sistema di navigazione autonoma, in grado di fotografare l’asteroide e rimanere focalizzato sulla zona d’impatto. Anche la campagna scientifica di LICIACube è tutta italiana dato che ha coinvolto diverse università italiane (INAF, Università di Bologna, Politecnico di Milano). LICIACube avrà a bordo due camere diverse per fotografare l’asteroide e l’impatto di DART.
- La prima si chiama LUKE (LICIACube Unit Key Explore). È una camera pancromatica a campo stretto, necessaria per acquisire immagini da grande distanza con un alto livello di definizione.
- La seconda è invece LEIA (LICIACube Explorer Imaging Asteroid). È una camera RGB a campo largo, per un’analisi multicolore dell’ambiente asteroidale.
L’intero satellite è stato progettato e costruito dall’azienda italiana Argotec nei loro stabilimenti di Torino. In questo video abbiamo intervistato Emilio Fazzoletto, Head of Electronics Unit di Argotec.
Il futuro di DART nelle mani di Hera
Hera, contributo dell’ESA alla missione, ne sarà la ciliegina sulla torta. Partirà nel 2024 e raggiungerà gli asteroidi alla fine del 2026, con lo scopo di fornire informazioni dettagliate sulle conseguenze dello scontro. I sui compiti principali saranno verificare il cambio di traiettoria e studiare il cratere d’impatto su Dimorphos.
Hera, inoltre, dimostrerà l’efficacia di nuove tecnologie, come la navigazione autonoma intorno a un asteroide (analoga alle auto moderne senza conducente sulla terra) e raccoglierà dati scientifici cruciali. Eseguirà la mappatura visiva, laser e radio ad alta risoluzione di Dimorphos, da cui gli scienziati costruiranno la mappa dettagliata della sua superficie e della sua struttura interna. Tali informazioni saranno fondamentali per comprendere meglio le composizioni chimiche e le strutture degli asteroidi, nell’ottica di costruire un’efficiente strategia di difesa planetaria.
Prevenire è meglio che curare
La Terra condivide il suo sistema solare con miliardi di asteroidi e comete. La stragrande maggioranza orbita intorno al Sole lontano dal nostro pianeta e, pertanto, non rappresenta una minaccia per noi. Tuttavia, conosciamo bene l’asteroide che 65 milioni di anni fa ha devastato il pianeta, causando un’estinzione di massa. E, senza essere così catastrofici, i danni sarebbero comunque molto ingenti se un meteorite di grande portata si abbattesse su una città popolata o nel mare, vicino alle coste, causando inondazioni massicce. Tali impatti comporterebbero danni diffusi, lesioni, perdite di vite umane e crisi umanitarie senza precedenti, con rifugiati in tutto il mondo.
Per questa ragione, nel 2016, la NASA ha istituito il Planetary Defense Coordination Office (PDCO) per gestire i suoi sforzi di difesa planetaria. Lo scopo principale di tale ente è quello di trovare, tracciare e caratterizzare almeno il novanta percento dei Near-Earth Objects (NEO) con un diametro maggiore o uguale a 140 m. I NEO sono oggetti le cui orbite si avvicinano alla nostra e che, se la loro dimensione è eccessiva, possono esporre la Terra a un grande rischio.
L’importanza di scoprire e studiare gli asteroidi NEO
A proposito di questo, c’è una notizia buona e una brutta. La buona è che non conosciamo nessun asteroide di queste dimensioni la cui orbita intersechi quella terrestre da qui ai prossimi cento anni. Quella cattiva è che conosciamo le orbite di meno della metà dei 25000 NEOs di 140 m di cui abbiamo evidenza. La PDCO sta lavorando proprio in questo senso e i compiti che si è prefissata sono:
Fornire il rilevamento precoce di oggetti potenzialmente pericolosi (PHO), il sottoinsieme di NEO le cui orbite prevedono che arriveranno entro 5 milioni di miglia dall’orbita terrestre; e di dimensioni sufficientemente grandi (30-50 metri) da causare danni significativi sulla Terra;
- Tracciare e caratterizzare le PHO ed emettere avvisi sui possibili effetti di potenziali impatti;
- Svolge un ruolo guida nel coordinamento della pianificazione del governo degli Stati Uniti per la risposta a una minaccia d’impatto reale;
- Studia strategie e tecnologie per mitigare gli impatti del PHO.
Con DART, dunque la NASA sta mantenendo le sue promesse e questo dovrebbe essere sufficiente per tranquillizzarci.
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