La missione Rosetta
	di Marco Murara (Associazione Astrofili Trentini)

L'Agenzia Spaziale Europea (ESA), con la collaborazione di una squadra multinazionale di scienziati, sta completando i progetti per esaminare da vicino un'altra cometa: la missione Rosetta. Il piano scientifico è stato confermato dal Science Programme Committee nel febbraio scorso. Ora gli scienziati devono perfezionare tutta la serie di strumenti in tempo per il lancio di Rosetta con un vettore Ariane 5, previsto per il gennaio 2003.

E anche quando la maggior parte del mondo stava ammirando la Hale-Bopp, alcuni astronomi dell'ESA avevano già cominciato ad esaminare la cometa che sarà l'obiettivo di Rosetta. Sebbene troppo debole per essere vista ad occhio nudo, la cometa Wirtanen passò infatti al perielio il 14 marzo scorso; ed essa ha un periodo di cinque anni e mezzo. Rosetta avvicinerà la Wirtanen, non al prossimo ritorno nel 2002, né nel 2008, ma nel 2013. Il progetto è l'ambizioso tentativo di realizzare l'esame più completo di una cometa che sia mai stato tentato.

La fortunata missione Giotto, grandioso successo dell'ESA, si preparò in sette anni all'incontro con la cometa di Halley e con la cometa Grigg-Skjellerup: Rosetta impiegherà otto anni per posizionarsi. Si muoverà intorno ai pianeti finché si metterà sulle tracce della Wirtanen ben oltre Marte, seguendola quasi sulla sua stessa orbita intorno il Sole. Nel 2011 avverrà l'incontro e l'avvicinamento della cometa. Nell'aprile 2012 Rosetta si posizionerà su un'orbita intorno alla Wirtanen, e la scorterà per diciassette mesi mentre essa si starà dirigendo verso il perielio, che verrà raggiunto nel settembre 2013: e questo sarà senza dubbio il momento culminante di tutta la missione.

"La missione Giotto ci pose all'avanguardia nell'esplorazione cometaria", commenta Roger Bonnet, direttore scientifico all'ESA. "Gli scienziati europei erano profondamente convinti della speciale importanza delle comete per capire il sistema solare. Lo stesso entusiasmo ci guida ora con Rosetta, che assicurerà il nostro primato in questo importante ramo della scienza spaziale".

Compiti scientifici

Durante le operazioni nei pressi del nucleo della cometa, con un nutrito apparato di strumenti Rosetta mapperà ed esaminerà tutta la sua superficie da distanze tra 10 e 50 chilometri. E poiché la sonda si muoverà intorno al nucleo ad una velocità molto bassa, altri strumenti a bordo analizzeranno la polvere e i vapori che emaneranno dalla cometa Wirtanen con un vigore vieppiù maggiore man mano che aumenterà l'intensità dei raggi solari.

Rosetta calerà un lander sulla superficie della cometa, per un esame ravvicinato della sue condizioni fisiche e della sua composizione chimica. Il lander è un'impresa condotta da Germania, Francia e Italia, con la partecipazione di Austria, Finlandia, Ungheria, Polonia e Regno Unito. Simile ad una scatola piena di strumenti scientifici e piantata su tre gambe, il lander sarà in grado di ancorarsi in un punto e perforare la superficie. Potrebbe anche essere capace di saltare come una pulce per visitare un'altra parte del nucleo. Una combinazione di energia solare e batterie elettriche permetterà alle operazioni di durare per molti mesi.

"L'utilizzo di un modulo in orbita intorno alla cometa e di un lander sulla sua superficie è un sistema molto produttivo da un punto di vista scientifico", dice Gerhard Schwehm, scienziato del progetto Rosetta. "Vedremo la cometa Wirtanen ribollire come un vulcano sotto l'azione del calore solare. E al posto di immagini confuse del nucleo, mezzo celato dalle polveri, vedremo tutti i dettagli con una chiarezza senza precedenti".

Domande senza risposte

Durante e dopo la comparsa della Halley nel 1986, la scienza cometaria ha fatto grandi progressi. Le comete più recenti hanno permesso di risolvere importanti interrogativi, grazie all'Infrared Space Observatory dell'ESA e agli altri telescopi spaziali che le hanno esaminate a lunghezze d'onda invisibili dalla Terra. Altre fondamentali questioni circa le comete rimangono ancora senza risposta.

Come la Stele di Rosetta è stata la chiave per svelare il significato dei geroglifici egizi, così la sonda Rosetta è volta a decifrare il significato delle comete e il loro ruolo nell'origine e nella storia del sistema solare. Queste sono alcune delle domande principali.

1. Quanto pesa una cometa? Le ipotesi sulla densità del materiale cometario sono molto varie, e solamente una sonda orbitante può compiere misurazioni esatte del volume e della massa della cometa.
2. Una cometa è una palla di ghiaccio sporco o una palla di polvere ghiacciata? In altre parole, è fatta di ghiacci con tracce di minerale e polveri oppure è un agglomerato di polvere rivestito di ghiaccio?
3. Perché il nucleo di una cometa è così scuro? La Giotto stabilì che il nucleo della Halley è simile ad un velluto nerastro e assorbe il 96 per cento della luce solare ricevuta. Il colore è dovuto a un deposito superficiale di polvere o anche l'interno è scuro?
4. Perché piccole regioni di una cometa sono estremamente attive mentre la maggior parte della sua superficie non lo è? Si è visto che molti getti di polveri fuoriuscivano dalla cometa di Halley e in maniera ancor più spettacolare dalla Hale-Bopp: ciò implica che certi punti differiscono fisicamente o chimicamente dal resto della superficie della cometa.
5. Una cometa è costituita da un unico pezzo oppure consiste di singoli blocchi congiunti, come hanno suggerito le immagini raccolte dalla Giotto? Questa domanda è collegata agli interrogativi su come le comete si formano e perché si rompono in frammenti più piccoli, come si è visto con la cometa Shoemaker-Levy 9 che colpì Giove nel 1994.
6. Una cometa morente evapora e scompare, oppure esaurisce semplicemente le scorte di ghiaccio che provoca le emissioni di gas e polveri in una cometa attiva? Se la seconda risposta è corretta, le comete morte persistono a lungo come masse di minerali scure e inerti, e dunque possono sempre minacciare di collidere con la Terra.
7. Qual è l'esatta composizione di una cometa? Molti ingredienti sono conosciuti, e si sa pure la quantità approssimativa dei costituenti principali. I dati che verranno raccolti da Rosetta diranno come le comete siano state formate da elementi simili alla polvere interstellare e come le comete abbiano contribuito a formare i pianeti, Terra compresa, e a costituire le loro atmosfere.
8. Il materiale ricco di carbonio presente nelle comete è un miscuglio di normali molecole, che processi inorganici possono formare a partire da carbonio, azoto, ossigeno e idrogeno, oppure contiene qualche composto speciale? Ciò è rilevante per valutare il ruolo delle comete nell'origine della vita sulla Terra.

Progettando la missione Rosetta...

Per raggiungere la velocità necessaria per porsi sulla stessa orbita della Wirtanen, Rosetta deve prendere energia dai pianeti, girando una volta intorno a Marte e due volte intorno alla Terra. Durante le sue manovre all'inseguimento della cometa, Rosetta ispezionerà da vicino gli asteroidi Mimistrobell e Rodari.

Quando Rosetta sarà lontana dalla Terra, o dall'altra parte del Sole, le comunicazioni saranno difficili. La sonda avrà perciò un alto grado di autonomia. Sarà anche capace di rimanere inattiva per più di due anni senza dover essere seguita: una tecnica, questa, concepita dall'ESA per le ultime fasi della missione Giotto.

Rosetta potrà contare sull'energia solare, anche quando si troverà ad una distanza dal Sole cinque volte maggiore di quella terrestre; speciali celle solari a bassa intensità sono in corso di progettazione. Le condizioni ambientali in questa fase del viaggio di Rosetta saranno molto fredde, ma gli ingegneri dell'ESA sono convinti che la temperatura all'interno della sonda potrà essere tenuta entro limiti accettabili dalla vernice nera, dai molteplici strati di isolamento e dai caloriferi elettrici. Nonostante sia davvero originale e sofisticata, Rosetta sarà una specie scatola volante, con i pannelli solari simili ad ali, e ricorderà un satellite per telecomunicazioni.

"Fare le cose semplici", è il motto di John Credland, il direttore ESA del progetto Rosetta. "Dalla semplicità deriva l'affidabilità", spiega, "e questa è la mia principale preoccupazione per la progettazione di una sonda che deve sopravvivere e operare lontano dalla Terra per quasi undici anni".

Per inviare i comandi a Rosetta e per ricevere i suoi segnali, l'ESA userà una nuova antenna di 32 metri situata a Perth in Australia, e un'antenna di 15 metri in Spagna. Le operazioni della sonda, specialmente nella fase che la vedrà nei pressi della cometa, saranno un'esperienza del tutto nuova per i controllori all'European Space Operations Centre di Darmstadt (Germania). La gravità della cometa sarà assai debole, e quindi le manovre di Rosetta intorno ad essa saranno come un balletto al rallentatore. A circa 10 chilometri di distanza, la sonda viaggerà a soli 1 o 2 chilometri orari rispetto alla cometa, e impiegherà più o meno una settimana per compiere un'orbita intorno al nucleo. Qualche volta Rosetta potrà anche avvicinarsi alla superficie della cometa, al fine di ispezionare il possibile punto sbarco e poi calare il lander. I propulsori dell'astronave permetteranno di aggiustare opportunamente l'orbita. Per tenere il numero di manovre al minimo, e così risparmiare combustibile ed evitare di inquinare l'ambiente della cometa, saranno compiute delle simulazioni al computer, che aiuteranno i navigatori a prevedere le conseguenze di qualsiasi manovra con settimane in anticipo.

La cometa da raggiungere

Gli attuali sistemi di propulsione spaziale permettono di avvicinarsi solamente ad una cometa con un'orbita prevedibile e relativamente piccola. Tutte le comete di questo tipo sono "vecchie", nel senso che hanno visitato le vicinanze del Sole già per molte volte e quindi non danno più vita a grandi getti di polveri e gas che formano le loro chiome e le loro code. La seconda cometa visitata da Giotto, la Grigg-Skjellerup, era di questo genere.

Tra le molte candidate a corto periodo, l'équipe della missione ha scelto la cometa Wirtanen come obiettivo di Rosetta, perché essa offre il minor intervallo di tempo tra il lancio della sonda e il completamento della missione.

La cometa fu scoperta per caso da Carl Wirtanen nel 1948 su alcune lastre fotografiche al Lick Observatory in California. Nel 1972 e nel 1984 i passaggi vicino al pianeta Giove ridussero le dimensioni della sua orbita e accorciarono l'intervallo tra due perieli da 6,65 a 5,5 anni. Nonostante molte osservazioni, nessuno conosce realmente la massa, le dimensioni e la forma della cometa. Le incertezze si riflettono nelle simulazioni al computer delle manovre di avvicinamento alla cometa. Tali simulazioni coprono un'ampia gamma di possibilità, da una cometa leggera ad una massiccia, da una cometa piccola con un chilometro di diametro ad una grande di 20 chilometri. La stima migliore potrebbe essere 1,5 chilometri: ma è nella natura di un viaggio di esplorazione come quello di Rosetta che non si sappia ciò che si troverà!