Rosetta: la missione che atterrò sulla cometa

Il 12 novembre di sette anni fa un 'lander' dell’Agenzia spaziale europea fu protagonista di un rocambolesco atterraggio sul nucleo di una cometa, un’impresa epica mai ripetuta nella storia dei viaggi siderali

Forse il nome 67P/Churyumov-Gerasimenko non dirà molto alla maggior parte della gente, eppure rappresenta una pietra miliare nella storia delle esplorazioni spaziali. Si chiama così infatti l’unica stella cometa su cui è mai atterrato un artefatto umano. Il 12 novembre del 2014 il lander Philae, un veicolo d'atterraggio sganciato dalla sonda Rosetta, toccò il suolo del corpo celeste, un’impresa mai realizzata prima, e da allora mai ripetuta, che permise di raccogliere un’enorme quantità di dati su questi bizzarri oggetti astronomici che per secoli hanno costituito un rompicapo per gli studiosi del cosmo.

A realizzare quella che è ancora oggi considerata una delle più straordinarie missioni di esplorazione del sistema solare è stata l’Agenzia spaziale europea (ESA). Lo sviluppo di Rosetta richiese otto anni di lavoro preliminare, e il viaggio all’inseguimento di Chury (come viene affettuosamente abbreviato dagli astrofili il nome della cometa) ne durò altri dieci. La missione era nata con l’obiettivo di studiare in modo ravvicinato e prolungato il nucleo di una cometa.

La cometa di Halley fotografata dallo Yerkes Observatory, in Williams Bay, Wisconsin

La cometa di Halley fotografata dallo Yerkes Observatory, in Williams Bay, Wisconsin

Foto: Pubblico dominio

Le comete sono considerate particolarmente importanti per decifrare i misteri della nascita e dell’evoluzione del sistema solare. Si ritiene infatti che questi corpi celesti, formati da varie sostanze ghiacciate, tra cui acqua, e da un mix di polveri e minerali, siano dei residui antichissimi della condensazione della nebulosa da cui si sarebbe sviluppato tutto il sistema solare. Il nome della sonda fu scelto in riferimento alla famosa stele che i francesi trovarono in Egitto durante le campagne napoleoniche e che permise la decifrazione dei geroglifici.

Missione impossibile

Raggiungere una cometa e atterrare sul suo nucleo è una manovra piuttosto complessa, e non alla portata di tutti. Come racconta Paolo Ferri, l’astrofisico dell’ESA che era direttore di volo della missione, negli anni novanta un progetto del genere presentava delle difficoltà apparentemente insormontabili: «Nessuno aveva mai tentato una tale impresa prima di allora. Nessuno aveva idea di come si facesse. Addirittura non si sapeva neppure se fosse possibile farlo con la tecnologia a disposizione alla fine del secondo millennio».

Per capire meglio alcune delle peculiarità dell’operazione, può essere utile un rapido confronto con la recente missione della NASA che ha portato la sonda Perseverance su Marte nel marzo di quest’anno. Il pianeta rosso è a circa 55 milioni di chilometri di distanza dalla terra, e Perseverance ha impiegato grosso modo sette mesi per raggiungerlo. Il viaggio di Rosetta invece è durato dieci anni e ha percorso complessivamente 7 miliardi di chilometri. Vediamo perché.

Distanze siderali

Le comete non solo sono molto distanti, ma si muovono a delle velocità elevatissime, e non esistono razzi capaci di fornire la velocità necessaria per raggiungerle e affiancarle nel loro viaggio orbitale intorno al sole. Rosetta è stata quindi portata nello spazio da un Ariane 5, tra i più potenti lanciatori a disposizione, ma poi, per imprimerle la velocità richiesta a dirigersi verso la cometa, è stato necessario ricorrere a uno dei più comuni trucchetti del volo interplanetario, che consiste nel far passare la sonda vicino a un pianeta e sfruttarne la forza di gravità per accelerarla (una tecnica chiamata “fionda gravitazionale”). Rosetta ha dovuto quindi andare una volta fino a Marte, ripassare due volte per la terra e compiere complessivamente cinque giri intorno al sole prima di essere finalmente pronta per lanciarsi all’inseguimento della cometa.

Ariane 5: lancio della sonda Rosetta

Ariane 5: lancio della sonda Rosetta

Foto: ESA

Un altro grande problema era che Chury non poteva essere raggiunta nel suo momento di massima vicinanza alla terra. Quando una cometa arriva a meno di 450 milioni di chilometri dal sole, infatti, il suo nucleo si attiva, inizia cioè a scaldarsi e a produrre la famosa coda, o chioma, un’emissione di gas e polveri che rende altamente sconsigliabile trovarsi nella sua orbita e ancor di più provare a parcheggiarcisi sopra. Rosetta è quindi dovuta andare a 800 milioni di chilometri dal sole (più o meno la distanza tra la stella e Giove; la terra, per farsi un’idea, è a circa 150 milioni di chilometri dal sole) per poter affiancare Chury e avere il tempo sufficiente a studiarla prima dell’attivazione del nucleo.

Un freddo cane

Quel lungo inseguimento nello spazio siderale è stata probabilmente una delle fasi più delicate del viaggio. Come ben riassume Ferri, «a quelle distanze è buio e fa un freddo cane». Questo in concreto significa che i pannelli solari che garantivano il funzionamento di Rosetta e le comunicazioni con la terra non avrebbero più ricevuto sufficiente energia dal sole. Si decise quindi di mettere la sonda in “ibernazione” per due anni e mezzo, cioè in pratica di spegnerla: un lungo inverno cosmico durante il quale gli scienziati non ricevettero nessun segnale e non avevano possibilità di intervenire con manovre correttive. Tutto quello che si può fare in casi del genere è incrociare le dita e sperare che la sonda venga risparmiata dagli asteroidi, riaccendendosi una volta tornata abbastanza vicina al sole. Il 20 gennaio del 2014, in una sala stampa dell’ESA trepidante e gremita all’inverosimile, un boato di entusiasmo accolse un debole segnale radio proveniente da circa 700 milioni di chilometri dalla terra. Rosetta era sopravvissuta. E si era svegliata.

Foto della superficie della terra scattata da Rosetta il 4 marzo 2005

Foto della superficie della terra scattata da Rosetta il 4 marzo 2005

Foto: ESA

Nell’agosto di quello stesso anno la sonda raggiunse finalmente la cometa. A quel punto iniziava la parte davvero difficile. Bisognava decidere dove sganciare il modulo di atterraggio (battezzato Philae dal nome dell’isolotto egizio dove fu trovato un obelisco che contribuì alla decifrazione dei geroglifici). Le comete sono corpi così piccoli che non possono essere osservati dalla terra (nel caso di Chury parliamo di una specie di fagiolo con due lobi, uno di circa 4,1 × 3,2 × 1,3 km e uno di circa 2,5 × 2,5 × 1,0 km). Per cui alcune decisioni, come per esempio il punto di atterraggio, non possono essere prese con largo anticipo. Si naviga a vista, con i dati forniti dalla sonda.

La parte difficile

Atterrare su una cometa (che, se ve lo state chiedendo, si può dire “accometare”), poi, non assomiglia affatto a ciò che abbiamo in mente se pensiamo alle immagini dell’arrivo di Perseverance su Marte. Sulle comete la forza di gravità è bassissima. Non sono quindi necessari paracaduti, retrorazzi o altri sistemi per attutire la caduta, ma è sufficiente un buon sistema di ammortizzazione. Il problema è semmai l’opposto: evitare che il lander rimbalzi sul suolo e si allontani per sempre nello spazio profondo, non essendoci attrazione gravitazionale sufficiente a trattenerlo. A questo scopo Philae era dotato di un piccolo propulsore ad azoto posto sulla sommità che avrebbe dovuto mantenerlo schiacciato sulla superficie il tempo di sparare due arpioni per ancorarsi stabilmente.

Ma, per motivi sconosciuti, nessuno di questi due sistemi funzionò. Il 12 novembre 2014 il lander finì così davvero per rimbalzare, ma bisogna immaginarsi un rimbalzo al rallentatore, di qualche centinaio di metri, seguito da una ricaduta di esasperante lentezza – circa due ore – e quindi da un secondo rimbalzo, questa volta meno alto, che lo fece finire in una specie di crepaccio (come si scoprì due anni più tardi, quando Rosetta riuscì a fotografarlo). Lì i suoi pannelli solari non poterono entrare in funzione. Ma fortunatamente Philae era dotato di una batteria con un autonomia di tre giorni, che permise ai suoi strumenti di bordo di eseguire la maggior parte delle operazioni scientifiche previste e inviare informazioni preziosissime. Poi entrò in ibernazione. Si sarebbe risvegliato brevemente nel 2015, grazie a una migliore esposizione alla luce solare, ma senza più riuscire a mantenere una comunicazione stabile con la sonda.

Rappresentazione artistica di Philae sulla superficie della cometa

Rappresentazione artistica di Philae sulla superficie della cometa

Foto: DLR, CC-BY 3.0, Pubblico dominio

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Un successo storico

Rosetta, ormai stabilmente posizionata nell’orbita di Chury, ha continuato per altri due anni a raccogliere una enorme quantità di dati. Il loro studio da parte degli scienziati non è ancora del tutto concluso, ma hanno già permesso di conoscere la struttura e l’evoluzione del nucleo delle comete in un modo prima immaginabile, che probabilmente fornirà nuove prospettive sulla formazione del sistema solare.

Mosaico di quattro foto scattate dalla sonda spaziale Rosetta il 19 settembre 2014 a 28,6 km dal centro della cometa

Mosaico di quattro foto scattate dalla sonda spaziale Rosetta il 19 settembre 2014 a 28,6 km dal centro della cometa

Foto: ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0

Nel settembre del 2016 l’ESA ha deciso di mettere fine alla missione di Rosetta, ormai provata da dodici anni di viaggi siderali. Ma neppure in questo caso si è trattato di una faccenda semplice. Rosetta era un osso duro, programmata per resistere alle peggiori situazioni, riattivarsi in presenza della minima luce solare e provare a contattare la terra. Per evitare che i suoi disperati segnali radio continuassero a diffondersi indefinitamente nello spazio, i tecnici hanno dovuto disattivarla tramite una modifica del software e mandarla a posarsi su Chury, dove probabilmente si è schiantata.

Paolo Ferri, in prima fila e circondato dalla squadra di controllo aereo, manda l'ordine di spegnimento a Rosetta il 30 settembre 2016

Paolo Ferri, in prima fila e circondato dalla squadra di controllo aereo, manda l'ordine di spegnimento a Rosetta il 30 settembre 2016

Foto: ESA

E Chury?

Quanto a Chury, continua imperturbabile il suo viaggio attorno al sole, e per una strana coincidenza, proprio oggi, nel giorno dell’anniversario dell’accometaggio, si trova nel suo punto di massima vicinanza alla terra, a soli 61 milioni di chilometri. Perché ripassi di nuovo così vicina a noi bisognerà attendere il 16 novembre 2214, ovvero 193 anni. Per chi in questi giorni volesse provare a osservarla, gli astronomi assicurano che saranno sufficienti telescopi amatoriali o semplici binocoli. Chury sorgerà a nord-est, vicino alla costellazione dei Gemelli, in tarda serata, rimanendo visibile fino a notte inoltrata.

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