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giovedì 20 luglio 2017

La missione spaziale LISA Pathfinder è stata un successo

Missione compiuta per LISA Pathfinder

Martedì 18 luglio la sonda europea LISA Pathfinder è stata spenta definitivamente. I comandi di spegnimento sono stati inviati dalla Deep Space Antenna 2 (DSA 2) presso la stazione di Cebreros, in Spagna, alle 20:00 ora italiana. Le operazioni sono state dirette dallo European Space Operations Centre (ESOC) a Darmstadt, in Germania, con l’ausilio di esperti in trasmissioni via Terra.

Dopo 16 mesi di attività, la conclusione della missione LISA Pathfinder apre quindi la strada al futuro rivelatore spaziale di onde gravitazionali LISA (Laser Interferometer Space Antenna), il cui lancio è previsto non prima del 2030. Infatti LISA Pathfinder altro non era che un laboratorio spaziale finalizzato a testare la capacità di rilevare le onde gravitazionali con la futura missione LISA.

La sonda, lanciata nel dicembre del 2015 a bordo di un VEGA, aveva già lasciato il punto lagrangiano L1 a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra per entrare in orbita intorno al Sole dopo una lunga operazione iniziata ad aprile e durata alcuni mesi. Adesso il suo periodo di rotazione è di pochi giorni più breve rispetto a quello della Terra.

La missione è terminata ufficialmente il 30 giugno e lo spegnimento dei trasmettitori servirà a silenziare LISA Pathfinder in modo che non disturbi le missioni future.

Ian Harrison, manager delle operazioni presso l’ESOC a Darmstadt, si è dichiarato più che soddisfatto dei risultati. «Abbiamo affrontato molte sfide durante la missione – ha detto – ma grazie alla stretta collaborazione tra i gruppi di ricerca coinvolti, dall’Europa agli Stati Uniti, ogni obiettivo è stato raggiunto. I risultati hanno persino superato le attese».



LISA Pathfinder si è avvalsa anche del contributo della NASA e dell’apporto fondamentale dei singoli Stati europei, con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) in prima linea.

All’Italia è stata affidata la leadership scientifica della missione, con il ruolo di principal investigator ricoperto da Stefano Vitale (leggi l'intervista), professore ordinario di Fisica sperimentale all’Università di Trento e membro del Trento Institute for Fundamental Physics and Applications (TIFPA) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

Via Fly Orbit News

Immagine: ESA

lunedì 9 gennaio 2017

IXPE, una nuova finestra sull'Universo


La NASA ha deciso di avviare la IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), una missione che permetterà agli astronomi di esplorare, attraverso i raggi X, i dettagli di alcuni fra gli oggetti astronomici più potenti e misteriosi, come i buchi neri supermassicci, le stelle di neutroni e le pulsar. L’Italia parteciperà con alcuni strumenti. Il lancio ufficiale è previsto per il 2020.

I buchi neri possono riscaldare i gas circostanti fino a oltre un milione di gradi e i raggi X, emessi da questi gas surriscaldati, possono essere polarizzati, propagandosi cioè in una particolare direzione.

La IXPE prevede la messa in orbita di tre telescopi spaziali capaci di misurare la polarizzazione dei raggi X di natura cosmica, consentendo agli scienziati di rispondere ad alcune domande fondamentali su oggetti astronomici molto lontani da noi, a livello dei quali si raggiungono livelli estremi di campi gravitazionali, elettrici e magnetici. In altre parole, livelli estremi di energia.

La missione IXPE vedrà una cospicua partecipazione del nostro paese attraverso l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). «Sono molto contento che si stia concretizzando una missione pensata già molti anni fa da Enrico Costa dell’INAF con il contributo decisivo di Ronaldo Bellazzini dell’INFN, che permetterà finalmente di aprire una nuova finestra nell’astronomia dei raggi X», ha dichiarato al notiziario dell’INAF Paolo Soffitta, a capo del team che coordina le attività di IXPE per l’INAF.

Anche secondo Paul Hertz, direttore della divisione di astrofisica ai quartier generali della NASA a Washington, IXPE aprirà una nuova finestra sull’Universo. E gli scienziati possono solo immaginare cosa scopriranno guardando il Cosmo attraverso i raggi X.

A cosa servono missioni di questo tipo l’ha raccontato, in un’intervista per Fly Orbit News, l’astrofisica Donatella Cea, dottoranda esperta della missione Swift, che si prefigge l’obiettivo di studiare le emissioni cosmiche di raggi gamma.

«L’Universo è il laboratorio per eccellenza, il laboratorio fondamentale», ha spiegato la scienziata. «Lì avvengono eventi a livelli di energia che non sono riproducibili sulla Terra. Osservando questi eventi possiamo testare tutti i nostri modelli, possiamo capire meglio la fisica intorno a noi. Capire come l’Universo riesce a produrre certe energie può aiutare anche nella vita quotidiana, nel senso che si potrebbe capire come poter utilizzare determinati processi nella vita quotidiana ma, soprattutto, nello sviluppo tecnologico».

Via Fly Orbit News

Immagine: Pixabay

martedì 20 dicembre 2016

LISA Pathfinder, missione (quasi) compiuta


La sonda LISA Pathfinder ha avviato l’ultima pionieristica fase della missione che durerà sei mesi. Gli scienziati e gli ingegneri eseguiranno esperimenti estremi fino al 31 maggio prima di lavorare, finalmente, all’osservatorio spaziale LISA, futuristico rivelatore di onde gravitazionali che sarà lanciato verso il 2030.

Le onde gravitazionali, va ricordato, sono increspature dello spazio-tempo teorizzate da Albert Einstein un secolo fa e osservate per la prima volta nel settembre 2015 e per la seconda volta nel dicembre 2015. Rappresentano un modo davvero unico per studiare l’Universo e sono destinate a rivoluzionare l’astrofisica.

L’osservatorio spaziale LISA (Laser Interferometer Space Antenna) andrà a caccia di onde gravitazionali con una sensibilità straordinaria e lo farà grazie a LISA Pathfinder, la sonda sviluppata con enorme successo dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per testare le tecnologie su cui basare, appunto, il futuro rivelatore.

LISA Pathfinder si avvale anche del contributo della NASA e dell’apporto fondamentale dei singoli stati europei, con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) in prima linea. L’Italia detiene la leadership scientifica della missione, con il ruolo di principal investigator affidato a Stefano Vitale, professore ordinario di Fisica sperimentale all’Università di Trento e membro del Trento Institute for Fundamental Physics and Applications (TIFPA) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

Lanciata il 3 dicembre 2015 a bordo di un VEGA, dopo sei settimane di viaggio LISA Pathfinder si è stabilita in orbita intorno al punto lagrangiano L1, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra in direzione del Sole.

«Il satellite orbita intorno a un piano che è più o meno ortogonale alla linea che congiunge il Sole con la Terra», chiarisce Stefano Vitale. «In questo modo i pannelli solari sono sempre puntati al Sole e l’antenna è sempre puntata alla Terra. Si tratta di un’orbita molto pratica».

L’inserimento nell’orbita è avvenuto alla fine di gennaio, mentre l'1 marzo il satellite è diventato operativo. Con grande sorpresa degli scienziati l’obiettivo principale è stato raggiunto dopo il primo giorno di lavoro, quando due cubi di oro e platino sono stati posizionati nel vuoto, in «caduta libera» all’interno del satellite, con una precisione mai vista.


I due cubetti in caduta libera connessi da
un laser all'interno di LISA Pathfinder.

«Sostanzialmente, l’onda gravitazionale avvicina e allontana corpi in caduta libera messi a una certa distanza fra loro», spiega Vitale. «Se prendiamo due oggetti e li mettiamo in orbita, in caduta libera nel vuoto, quando passa l’onda gravitazionale la loro distanza subisce una variazione e le masse accelerano l’una rispetto all’altra, segnalando il passaggio dell’onda. Ma trattandosi di una variazione di distanza molto piccola, qualunque altro disturbo può simulare il passaggio dell’onda gravitazionale. Questi disturbi – continua Vitale – possono essere una forza elettrica o magnetica, oppure una collisione tra molecole, che può agitare i corpi l’uno rispetto all’altro».

LISA rivelerà le onde gravitazionali con frequenze che vanno da 1 Hz a 0.1 mHz, che in altre parole significa rivelare il passaggio di onde gravitazionali debolissime, da un centinaio a un milione di volte più deboli delle onde misurate per la prima volta con l’osservatorio terrestre LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Onde gravitazionali così deboli sono ancora più soggette ai rumori di fondo. «Con LISA Pathfinder abbiamo dimostrato di poter realizzare le condizioni ideali affinché questi corpi restino completamente immobili in assenza di onde gravitazionali», aggiunge Vitale. «Questo significa che nessun altro evento può spostare i due corpi l’uno rispetto all’altro ad eccezione delle onde gravitazionali, quindi non potranno verificarsi dei falsi positivi».

Nel futuro osservatorio gravitazionale, che prevede tre coppie di cubetti in tre satelliti disposti a formare un triangolo equilatero, secondo le stime i satelliti saranno distanti da 1 a 5 milioni di chilometri l’uno dall’altro e saranno connessi da raggi laser. Ogni satellite “inseguirà” le masse in caduta libera al suo interno e le manterrà, quindi, perfettamente al centro senza toccarle. «Lo stesso avviene con LISA Pathfinder, solo che abbiamo due cubetti in un solo satellite», sottolinea Vitale.

Il livello di precisione raggiunto finora è stato elevatissimo, ma esistono ancora molti fenomeni fisici, anche interessanti, che possono disturbare una massa in caduta libera. «Siamo già andati ben oltre i requisiti di LISA Pathfinder e vicini a quelli necessari alla realizzazione di LISA – sostiene lo scienziato – e quello che abbiamo pianificato di fare per i prossimi sei mesi è estendere tutte le misure fino a frequenze ancora più basse, perché più riusciamo ad andare a bassa frequenza, più potente sarà l’osservatorio gravitazionale che costruiremo».


I tre satelliti connessi da raggi laser nel
futuro osservatore gravitazionale LISA.

Gli esperimenti a bassa frequenza richiedono tempi di misura assai lunghi. Anche per questo, nei prossimi sei mesi, verranno ridotte le manovre di mantenimento dell’orbita o di station keeping. «Nelle fasi iniziali» racconta Vitale, «una volta alla settimana bisognava interrompere le misure per fare manovra. Adesso qualche manovra di station keeping la dobbiamo fare, ma molte di meno. Questo ci dà la possibilità di fare misure tranquille, in un arco di tempo molto lungo, senza interruzioni, per poter esplorare i disturbi a frequenze molto basse».

Dopo l’ultima ed eroica fase di esperimenti, verso la fine di maggio LISA Pathfinder non sarà più utile. «Useremo il carburante residuo per mandare il satellite in un’orbita solare, intorno al Sole, in modo che non rientri sulla Terra e non generi detriti spaziali», garantisce Vitale. «Le orbite come la L1 sono instabili e il satellite potrebbe anche tornare sulla Terra, quindi bisogna dargli una spinta aggiuntiva in modo da essere sicuri che entri definitivamente in orbita intorno al Sole».

A quel punto, l’ESA inizierà a lavorare alla realizzazione di LISA. «L’attuale data di lancio ricade intorno al 2033 – fa sapere Vitale – ma è probabile che si possano accorciare un po’ i tempi se consideriamo anche il grande successo della missione LISA Pathfinder e la rivelazione delle onde gravitazionali. Parliamo sempre degli anni Trenta del secolo, però la fase A del progetto LISA dovrebbe partire all’inizio dell’anno prossimo. Il bando della missione, appena emesso dall’ESA, si chiuderà entro gennaio, e intorno a marzo o aprile comincerà la fase A». Lo sviluppo di una missione spaziale richiede anni di lavoro, ricorda Vitale. Prima di tutto deve esserci una fase di studio, che per LISA inizierà sicuramente nella primavera del 2017.

Articolo pubblicato il 16 dicembre su Fly Orbit News

Immagini: ESA

mercoledì 14 dicembre 2016

Il tuffo di Cassini tra gli anelli di Saturno


Una manovra non adatta ai deboli di cuore, quella eseguita dalla sonda Cassini il 4 dicembre. La navicella ha infatti sfiorato il bordo più esterno degli anelli di Saturno, il pianeta intorno al quale orbita dal 2004. Si tratta della prima di una serie di manovre che si concluderanno tra circa un anno con un Grand Finale, quando la sonda si tufferà per sempre nell’atmosfera del gigante gassoso.

Cassini, la cui missione si svolge in collaborazione tra NASA, Agenzia Spaziale Europea (ESA) e Agenzia Spaziale Italiana (ASI), ha attraversato il piano degli anelli di Saturno più o meno in corrispondenza di un anello sbiadito, e poco luminoso, formato dai piccoli satelliti Giano – anche noto come Saturno X – ed Epimeteo – o Saturno XI. Questa regione si trova tra gli anelli esterni F e G, a circa 91 mila chilometri dalla superficie di Saturno.

«Ci sono voluti anni di programmazione, ma ora siamo arrivati finalmente lì dove volevamo», ha detto Linda Spilker, project scientist della missione Cassini al Jet Propulsion Laboratory della NASA. «Tutto il team della missione è ansioso di elaborare i dati che arriveranno durante le ultime orbite della sonda vicino agli anelli. Si prospetta un viaggio davvero emozionante».

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Immagine: NASA

martedì 18 ottobre 2016

A caccia di vita su Marte con ExoMars


Uno degli obiettivi principali delle due missioni ExoMars è la ricerca di eventuali forme di vita su Marte. Abbiamo quindi chiesto a Enrico Flamini, il coordinatore scientifico dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), di spiegarci come verificheremo la presenza di organismi viventi con ExoMars 2016 e 2020. Ma con lui abbiamo parlato anche delle future missioni alla ricerca di vita aliena, dalla Mars Sample Return fino alla tanto attesa spedizione umana annunciata da SpaceX e dal presidente Obama.

Flamini vanta una lunga esperienza nelle missioni planetarie e ha partecipato a tutti i gruppi di ricerca internazionali per l’esplorazione di Marte. L’ASI è parte integrante di ExoMars insieme a un nutrito gruppo di partner italiani quali ad esempio l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Istituto Nazionale di Astrofisica  (INAF) e Thales Alenia Space Italia, joint venture tra l’italiana Leonardo (33%) e la francese Thales (67%).

In che modo le missioni ExoMars 2016 ed ExoMars 2020 cercheranno forme di vita su Marte?
Exomars, con il lander Schiaparelli è pensata soprattutto per dimostrare che noi europei sappiamo atterrare su Marte. Detto questo il Trace Gas Orbiter (TGO), la parte orbitante della missione  possiede a bordo due strumenti in grado di fare una mappatura accurata del metano nell’atmosfera. La presenza di metano sul Pianeta Rosso è stata scoperta pochi anni fa proprio da uno strumento italiano, il Planetary Fourier Spectrometer (PFS) a bordo del satellite europeo Mars Express. Il gas mostra una certa variabilità stagionale e può essere prodotto in natura da fenomeni di tipo geofisico, cioè da vulcani e da un particolare processo del basalto chiamato serpentinizzazione. Ma il metano può anche derivare dalla presenza di organismi viventi: fare una mappatura accurata del metano e della sua abbondanza stagionale potrebbe quindi fornire un indizio di vita. In questo senso il TGO di ExoMars 2016 darà un contributo importante ma non rileverà direttamente eventuali organismi. Sarà invece ben più attivo il rover da lanciare nel 2020, a bordo del quale ci saranno strumenti specifici dedicati a capire se ci sono catene molecolari organiche nel suolo marziano. Tra questi strumenti avremo il driller italiano che bucherà il terreno, preleverà campioni e li farà analizzare da altri strumenti all’interno del rover. A quel punto se nei primi due metri della superficie di Marte ci fossero catene molecolari organiche più o meno complesse, saremmo teoricamente capaci di vederle: sarebbero chiari indizi di forme di vita, attuali o passate. In sintesi il TGO ci dirà dove è meglio cercare, dopodiché il rover andrà sul posto e cercherà prove di vita nel sottosuolo.

martedì 5 luglio 2016

Juno e l'Italia: a love story

Juno e l'Italia: intervista a Luciano Iess

La sonda Juno è finalmente entrata nell’orbita di Giove. Dopo 5 anni di viaggio e quasi 600 milioni di chilometri percorsi, Juno è pronta per la sua missione di 20 mesi intorno al gigante gassoso. Tutto finirà nel febbraio del 2018 dopo una serie di 37 orbite intorno al pianeta, durante le quali Juno si avvicinerà a Giove più di ogni altra sonda precedente. Ma quali sono gli obiettivi della missione? E perché l’Italia gioca un ruolo determinante?

Ne abbiamo parlato con Luciano Iess dell’Università La Sapienza di Roma, Co-Investigator della missione e responsabile scientifico di KaTS, uno degli strumenti italiani a bordo della sonda.


Professore, che cosa andiamo a fare su Giove?

Giove è il più grande pianeta del sistema solare, ed è quello che ha condizionato maggiormente il suo processo di formazione e di evoluzione. JUNO ha come scopo scientifico primario la determinazione della struttura interna del pianeta e della sua circolazione atmosferica.

Quindi quali saranno i compiti di JUNO?

La sonda osserverà come varia la densità dal centro del pianeta verso gli strati più esterni, e in questo modo potrà chiarire come Giove si sia formato e poi evoluto. Poi la sonda dovrà verificare se esiste un nucleo composto da silicati, ossia dagli stessi elementi che compongono la crosta terrestre. In caso affermativo, dovrà quantificare la massa del nucleo. Giove ha una massa 372 volte maggiore della Terra ed è composto quasi esclusivamente di idrogeno ed elio, ma potrebbe ospitare al suo centro un nucleo di elementi più pesanti, con una massa venti volte superiore a quella terrestre. Conoscere la massa del nucleo permetterebbe di chiarire molti dettagli sulla formazione del pianeta e del sistema solare.

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Credits immagine: Nasa

venerdì 11 marzo 2016

ExoMars: i dettagli della missione su Marte


Il 14 marzo partirà finalmente la missione ExoMars 2016, messa a punto dall’Agenzia spaziale europea (ESA) per studiare a fondo il pianeta Marte e scoprire eventuali tracce di vita organica. In particolare verrà lanciata una sonda chiamata ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) che orbiterà attorno al pianeta rosso e sgancerà un lander al momento opportuno. La missione è in larga parte europea anche se è stata realizzata in collaborazione con l’Agenzia spaziale russa (Roscosmos). Il contributo italiano è enorme: all’Italia è stata affidata la guida di tutte le operazioni, inoltre gli strumenti di produzione italiana sono ben quattro.

La sonda TGO

La sonda orbiterà intorno a Marte per valutare meglio la natura del gas metano, le cui origini sul pianeta rosso rimangono ignote. Il gas è presente nell’atmosfera marziana con una percentuale molto bassa, inferiore all’1%, di conseguenza risulta complicato analizzarlo e valutare se sia rilasciato da organismi viventi – come avviene sulla Terra – oppure da attività geologiche di qualche tipo. Nel primo caso alcuni microrganismi produrrebbero il gas come scarto derivato dal consumo di nutrienti, invece nel secondo caso il metano potrebbe derivare dall’ossidazione di alcuni minerali.

L’orbiter sarà lanciato con un razzo Proton-M/Breeze-M da Baikonur, in Kazakistan, e impiegherà circa sette mesi prima di arrivare a destinazione. A quel punto lavorerà a un’altezza di 400 chilometri dalla superficie marziana analizzando le rare particelle di gas presenti nell’atmosfera, tra metano, vapore acqueo, ossidi di azoto e acetilene.

Gli strumenti a bordo del TGO sono quattro. Il Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) utilizza in combinazione tre spettrometri, due agli infrarossi e uno agli ultravioletti, per rilevare in orbita determinati gas con una sensibilità molto elevata. Invece L’Atmospheric Chemistry Suite (ACS) combina tre apparecchi agli infrarossi che aiuteranno gli scienziati a esaminare la chimica e le altre caratteristiche dell’atmosfera in un’azione del tutto complementare a quella del NOMAD.

Un altro strumento è il Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS), una fotocamera ad alta risoluzione che caratterizzerà i siti identificati come potenziali fonti di metano e altri gas. Ultimo ma non meno importante, il Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) mapperà la presenza di idrogeno sulla superficie fino a un metro di profondità rivelando eventuali depositi di acqua ghiacciata, ed eseguirà questo compito con una precisione che supererà di dieci volte le misure precedenti.



Il lander Schiaparelli

Tre giorni prima di raggiungere l’atmosfera di Marte, esattamente il 16 ottobre 2016, la sonda TGO sgancerà il lander Schiaparelli che a sua volta entrerà in risparmio energetico e si attiverà il 19 ottobre, poche ore prima di entrare nell’atmosfera a un’altezza di 122.5 chilometri e una velocità di 21 mila chilometri orari. A quel punto uno scudo termico proteggerà il modulo dal calore finché, a una quota di 11 chilometri, si aprirà il paracadute e si svolgeranno le ultime fasi dell’atterraggio.

Sia la discesa che l’atterraggio avranno un significato più che altro dimostrativo visto che l’ESA non ha ben chiaro in che modo far atterrare un robot di 600 chili come Schiaparelli. Proprio in virtù di questa incertezza il lander è progettato per lavorare in un arco di tempo molto breve, dai 2 agli 8 giorni.

Schiaparelli (progettato e costruito in Italia da Thales Alenia Space) è di fatto un dimostratore tecnologico che servirà per testare le tecniche da impiegare nella successiva missione ExoMars.

In ogni caso Schiaparelli avrà a bordo diversi strumenti, come il Dust characterization Risk assessment and Environment Analyser on the Martian Surface (DREAMS) che è un insieme di sensori meteorologici di fabbricazione italiana in grado di misurare la pressione (DREAMS-P), la temperatura (MarsTem), l’umidità (DREAMS-H), la velocità e la direzione del vento (MetWind), la radiazione solare (Solar Irradiance Sensor, SIS). Lo strumento possiede anche un sensore in grado di misurare il campo elettrico atmosferico (Atmospheric Radiation and Electricity Sensor, MicroARES).

Un altro strumento, sempre di fabbricazione italiana, affiancherà il DREAMS. Si tratta dell’Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis (AMELIA), che formulerà un modello dell’atmosfera marziana elaborando i dati raccolti dai sensori durante la discesa del lander. A bordo dello Schiaparelli ci sarà anche una fotocamera chiamata Descent Camera (DECA) che si occuperà di fotografare la superficie marziana durante la discesa e di trovare il giusto punto di atterraggio, formulando anche una mappatura in 3D della stessa zona.

ExoMars 2018

La prima parte della missione si concluderà nel 2022. Se tutto andrà come previsto si avvierà la seconda parte del programma che si chiamerà ExoMars 2018 e sarà anch’essa di guida italiana. Nel mese di maggio  del 2018 (o forse nel 2020) l’ESA lancerà nello spazio un vero e proprio rover, un robot capace di muoversi lungo il suolo marziano e di analizzare il terreno fino a due metri di profondità – dove è più facile che vi siano tracce di vita organica – grazie a una trivella costruita in Italia.

Con entrambe le missioni ExoMars, avviate a distanza di due anni l’una dall’altra, l’accoppiata ESA/Roscosmos sta conducendo una sfida senza precedenti che tiene alta la bandiera dell’esplorazione spaziale europea.



Articolo pubblicato il 10 marzo su Fly Orbit News

Credits immagine: ESA

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