È iniziato il conto alla rovescia per il lancio della missione BepiColombo, previsto il 20 ottobre alle 3.45 (ora italiana) dalla base europea di Kourou in Guyana Francese. La missione congiunta dell'agenzia spaziale europea (ESA) e dell'agenzia spaziale giapponese (JAXA) partirà per Mercurio a bordo di un vettore Ariane V che avrà il compito di portare fuori dall'atmosfera terrestre ben tre sonde agganciate tra loro in un’unica configurazione: due orbiter scientifici - l'europeo MPO (Mercury Planetary Orbiter) e il giapponese MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) e un modulo europeo di trasferimento (MTM, Mercury Transfer Module) alimentato rigorosamente da pannelli solari.
BepiColombo è senza dubbio una delle missioni di esplorazione interplanetaria più ambiziose mai programmate dall’ESA, con lo scopo di studiare il campo magnetico di Mercurio, ma anche forma, struttura, geologia, origine ed evoluzione del pianeta. Le large mission - come BepiColombo e Gaia - richiedono un ingente investimento finanziario (oltre un miliardo di euro) e hanno la caratteristica fondamentale di coinvolgere una vastissima comunità scientifica.
Saranno necessari nove miliardi di chilometri e sette anni di viaggio per raggiungere l'orbita di Mercurio e poter studiare da vicino il primo pianeta del Sistema Solare, cercando di risolvere alcuni dei suoi misteri ancora irrisolti. Mentre l’orbiter giapponese (MMO) sarà dedicato prevalentemente allo studio della magnetosfera di Mercurio, il Mercury Planetary Orbiter (MPO) - progettato e costruito interamente sotto la direzione europea - avrà il compito di analizzare la superficie e la composizione del pianeta. Il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) si posizionerà in orbita polare da dove invierà dati sul campo magnetico di Mercurio, sul vento solare e sulla chimica dell’esosfera. L'orbiter MPO osserverà il pianeta da un'orbita bassa (da una quota compresa tra i 480 e i 1.500 km), con 11 strumenti scientifici incentrati sul telerilevamento e la radioscienza. Degli undici payload scientifici, ben quattro sono a guida italiana: Isa, Serena, More e Simbio-Sys. Il quartier generale di tutto lo strumento Simbio-Sys è Padova. In particolare, la stereo-camera (uno dei tre strumenti di Simbio-Sys) si basa su un disegno ottico originale che è stato realizzato a Padova ed è costituita da due canali che osservano la superficie da due angoli di vista diversi. Le immagini ad alta risoluzione e in 3D genererà il Digital Terrain Model, il quale servirà per studiare i processi tettonici, l’attività vulcanica, i crateri d’impatto.
Le due sonde opereranno infatti autonomamente una volta raggiunta la loro orbita intorno a Mercurio. A portare le sonde fin lì in un questo incredibile viaggio sarà il Mercury Transfer Module (MTM), anche lui progettato e costruito in Europa.
Il modulo di trasferimento non ha un carico scientifico, ma è un elemento chiave della missione, fondamentale durante la fase di viaggio e per l'inserimento in orbita. Quest'ultimo permetterà di compiere le complesse manovre orbitali, inclusi i nove flyby della Terra, di Venere e di Mercurio, che porteranno infine le sonde nell'orbita definitiva del piccolo pianeta roccioso. La configurazione di volo verrà mantenuta per l’intera durata del viaggio, dal momento del lancio fino a quello della separazione, fra sette anni, quando la sonda avrà raggiunto Mercurio.
Foto: Esa
La missione è il fiore all’occhiello dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), dell'Istituto nazionale di astrofisica (INAF) e del mondo industriale italiano, con Thales Alenia Space alla guida di 35 aziende europee.
Parliamo di BepiColombo con uno degli scienziati coinvolti nella missione dal 2001: Gabriele Cremonese, ricercatore dell’INAF Osservatorio Astronomico di Padova e Principal Investigator di Simbio-Sys, uno degli strumenti a bordo del modulo europeo.
Perché BepiColombo è una missione innovativa?
Una missione spaziale richiede sempre il top della tecnologia e dei materiali, ma nel caso di BepiColombo l’85% delle tecnologie e dei sottosistemi sono stati realizzati apposta. Progettare una missione su Mercurio significa affrontare difficoltà davvero notevoli: da un lato le temperature molto elevate sia per la vicinanza al Sole sia della stessa superficie, e poi la quantità di radiazioni a cui lo spacecraft è esposto, circa dieci volte in più rispetto alla Terra.
Sono infatti stati realizzati appositi sistemi per schermare la strumentazione affinché possa resistere a questo tipo di sollecitazioni e possano permettere in particolare ai pannelli solari di restare efficienti per tutta la durata della missione.
Un’altra prerogativa di BepiColombo è il sistema di telecomunicazioni. A bordo abbiamo posizionato un’antenna mobile che sarà capace di trasmettere una grande quantità di dati. Inoltre, lavorerà ad altissime frequenze per due motivi: da un lato per il trasferimento dei dati e dall’altro per validare le previsioni della Relatività Generale. Conosceremo la posizione del satellite rispetto a Luna-Mercurio-Terra con una accuratezza dell’ordine di pochi centimetri: teniamo conto che stiamo parlando di oggetto che si troverà a cento milioni di chilometri dalla Terra.
Cosa implica andare verso Mercurio?
È più difficile andare su Mercurio che su Giove e Saturno. Viaggiare in direzione del Sole vuol dire avvicinarsi alla buca di potenziale del campo di gravità solare. È infatti molto difficile inserire un satellite in orbita intorno a Mercurio. Messenger (missione del programma NASA Discovery, Ndr) non è riuscita a entrare perfettamente in orbita e dalla sua posizione molto inclinata molti strumenti hanno lavorato quasi esclusivamente guardando l’emisfero nord. BepiColombo avrà orbita meno eccentrica. Ricordiamo che BepiColombo usufruisce di due tipi di propulsioni, una chimica per uscire dalla terra e una elettrica per entrare in orbita. La fase più delicata è sicuramente la fase di sgancio.
La strumentazione è sottoposta a sollecitazioni impressionanti, tanto che per rendere possibile l’operazione l’agenzia spaziale europea e l’Airbus hanno studiato una soluzione differente per il dispositivo di sganciamento.
Cosa farà lo strumento Simbio-Sys?
Si tratta di una suite di tre strumenti ottici di remote-sensing che lavoreranno insieme, condividendo l’elettronica principale di controllo e con lo stesso rivelatore per le diverse camere. Una camera ad alta risoluzione osserverà il 20% della superficie, una stereo-camera ci fornirà immagini 3D dell’intera superficie e uno spettrometro coprirà l’intervallo spettrale dal visibile al vicino infrarosso. Questi tre strumenti insieme riusciranno a caratterizzare la superficie di Mercurio in modo assolutamente unico rispetto a qualsiasi altra missione planetaria. E’ la prima volta che si tenta un’impresa del genere: si tratta di un’operazione molto complicata perché gli strumenti ottici sono quelli più demanding in termini di operazioni, risorse, sequenze, telecomandi. Inoltre dobbiamo tenere presente che il 50 % di tutto il volume di dati trasmessi da BepiColombo sarà proveniente da Simbio-Sys: è un record. La stereo-camera su Mars Express in dieci anni ha ottenuto circa la stessa quantità di dati che invierà Simbio-Sys in un anno solo.
Quando vedremo le prime immagini?
Non vedremo nulla per tutti i sette anni di viaggio, in cui la configurazione dello spacecraft sarà la stessa del lancio con strumenti sono uno sopra l’altro. Solo dal momento della separazione gli strumenti inizieranno a raccogliere dati. Nel frattempo potremo fare solo dei regolari checkout ma senza raccogliere alcun dato scientifico. Sappiamo però che una copia del detector delle camere di Simbio-SYS è su Cassis su ExoMars e sta funzionando bene.
Cosa si prova a vedere partire verso Mercurio lo strumento su cui si ha lavorato 17 anni?
Nella progettazione di questo strumento sono impegnate oltre 70 persone provenienti da dodici 12 Paesi diversi. L’80% del progetto è finanziato dall’Agenzia spaziale italiana e il restante 20% dalla Francia. È un’emozione incredibile vedere partire lo strumento su cui abbiamo lavorato così tanto. Abbiamo superato difficoltà, problemi, superato emergenze e ritardi. Siamo pronti. Vedere la propria vita lavorativa concentrata sulla rampa di lancio è un’emozione indescrivibile.
