L’ESA ha comunicato oggi, 17 luglio 2024, che tra aprile e maggio 2024 il satellite europeo Gaia ha dovuto affrontare due importanti problemi: l’impatto di un micrometeoroide e il cedimento di una componente dell’hardware.

Gaia si trova nel punto Lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole dal 2013. La sua missione è astrometrica: si occupa cioè di mappare con estrema precisione la posizione e i movimenti di oltre un miliardo di stelle della Via Lattea. Gaia si trova attualmente nella sua seconda missione estesa, che dovrebbe terminare nel 2025.

Purtroppo negli ultimi mesi, i micrometeoroidi e la tempesta solare più forte degli ultimi 20 anni hanno minacciato la capacità di Gaia di effettuare le operazioni scientifiche e inviare i dati corretti a Terra. Ad aprile, una minuscola particella più piccola di un granello di sabbia ha colpito il satellite ad alta velocità, e con un’angolazione tale da danneggiarlo. A maggio invece, ha ceduto un componente elettronico, forse a causa della tempesta solare.

Space is a dangerous place! Our ‘billion-star surveyor’ @ESAGaia was recently struck by a high-speed micrometeoroid and the strongest solar storm in 20 years. But thanks to the hard work of the Gaia teams on Earth, routine operations have been restored.https://t.co/3bwgKKGAiu

— ESA Operations (@esaoperations) July 17, 2024

L’impatto di un micrometeoroide

Il punto L2 è un punto di equilibro instabile a circa 1.5 milioni di chilometri dalla Terra, in direzione opposta al Sole. L’ambiente spaziale intorno a L2 contiene detriti spaziali, particelle di polvere e micrometeoroidi: piccoli oggetti, spesso millimetrici o ancora più piccoli, che viaggiando ad alta velocità possono causare danni significativi ai satelliti e alle sonde se li colpiscono.

Le agenzie spaziali tengono conto di questo rischio durante la progettazione e l’operazione dei satelliti, utilizzando scudi protettivi e altre tecnologie per mitigare i potenziali danni. Ad esempio, il James Webb Space Telescope, posizionato in L2, è stato progettato con una schermatura speciale per proteggersi da questi micrometeoroidi, ma ha comunque subito piccoli impatti che sono stati monitorati e gestiti dagli ingegneri.

La probabilità di impatti significativi è bassa, ma il rischio non è completamente assente. Anche Gaia è stata progettata per resistervi, tuttavia il micrometeoroide che l’ha colpita ad aprile l’ha fatto a una velocità elevatissima e con l’angolazione sbagliata, danneggiando la copertura protettiva del satellite.

L’impatto ha creato una piccola fessura che ha permesso a della luce solare parassita, in quantità pari a circa un miliardesimo dell’intensità della luce solare diretta percepita sulla Terra, di interferire occasionalmente con i sensori molto sensibili di Gaia.

Il danno a un CCD

Sempre nella primavera di quest’anno, Gaia è rimasta vittima delle raffiche di particelle energetiche rigettate dal sole durante una delle tempeste solari più forti finora registrate. Il satellite è stato costruito per resistere alle radiazioni, ma in quel periodo di intensa attività solare la sua resistenza è stata messa a dura prova.

Il team di missione pensa sia questo il motivo del cedimento di uno dei CCD della fotocamera di Gaia. Questa fotocamera si basa su una serie di 106 CCD (Charge-Coupled Device), sensori che convertono la luce in segnali elettrici.

Ognuno di questi ha un ruolo diverso. Il sensore che gli ingegneri di Gaia hanno scoperto avere dei problemi era fondamentale per le capacità di Gaia di confermare il rilevamento delle stelle. Senza questo sensore per convalidare le osservazioni, Gaia ha iniziato a registrare migliaia di falsi rilevamenti.

L’ESA non è sicura al 100% che sia stata la tempesta solare la principale responsabile del guasto elettronico, anche se è molto probabile. Va ricordato che Gaia è stata progettata per trascorrere fino a sei anni nello spazio, ed è sopravvissuta quasi il doppio del tempo in condizioni difficili. Questa è la prima volta che un componente dell’hardware cede.

Gaia continuerà a fare scienza

I team di Gaia presso il centro operativo ESOC dell’ESA , il centro tecnologico ESTEC e il centro astronomico ESAC, insieme al produttore Airbus Defence and Space e agli esperti del carico utile del Data Processing and Analysis Consortium, hanno lavorato a stretto contatto in questi mesi per indagare, analizzare e cercare di risolvere questi problemi.

Dall’inizio dei problemi infatti, Gaia non inviava più a Terra “solo” 25 Gigabyte di dati al giorno, ma un numero enorme di dati, compresi falsi rilevamenti che hanno sopraffatto i sistemi di ricezione a Terra.

“Non possiamo riparare fisicamente il satellite da 1.5 milioni di km di distanza” ha affermato Edmund Serpell, ingegnere operativo di Gaia presso ESOC. “Tuttavia, modificando attentamente la soglia in cui il software di Gaia identifica un debole punto di luce come una stella, siamo stati in grado di ridurre drasticamente il numero di falsi rilevamenti generati sia dai problemi di luce diffusa che da quelli CCD”.

Attualmente, Gaia è tornata alle sue normali operazioni. Gli ingegneri hanno anche rimesso a fuoco l’ottica dei telescopi gemelli di Gaia, per l’ultima volta prima della fine della seconda missione estesa, aumentando la qualità dei dati raccolti dal satellite.

Questo il sito ufficiale della missione.