Un italiano a capo della Missione Hera: primo test al mondo di deflessione di un asteroide 

L'estinzione dell’umanità, la difesa planetaria e un italiano a capo di una squadra di scienziati provenienti da 18 paesi europei.

In Armageddon, film del 1998 diretto da Michael Bay, l’umanità era in pericolo a causa di un asteroide in “caduta” sulla Terra, e l’unico modo per evitare l’impatto, era quello di inviare una squadra di astronauti in missione per fermarlo, facendolo esplodere. La missione si compì, la bomba esplose e l'asteroide si disintegrò, salvando l’intera umanità! La fantasia cinematografica ha spesso interpretato le nostre paure, ma l'impatto di un asteroide sulla terra, oggi è un pericolo reale? E come possiamo evitarlo?

Ne parliamo con l’ingegnere spaziale Ian Carnelli, italiano e capo della Missione Hera, dell’Agenzia Spaziale Europea, il primo test al mondo di deflessione di un asteroide. La missione congiunta con la NASA e con la partecipazione del Giappone per la dotazione di una telecamera termica.

Quale sarà la missione della sonda Hera nello “spazio profondo”?

Nell'ambito del primo test al mondo di deflessione di un asteroide, Hera eseguirà l'indagine del post-impatto nell'asteroide bersaglio Dimorphos, ovvero la luna orbitante di un sistema binario di asteroidi noto come Didymos. A seguito dell’impatto prodotto dalla missione DART della NASA, che ha preceduto il nostro test. Hera trasformerà l'esperimento su larga scala in una tecnica di difesa planetaria verificata e ripetibile. Utilizzando e perfezionando le nuove tecnologie, dalla navigazione autonoma intorno a un asteroide, alle operazioni di prossimità a bassa gravità. Insomma, Hera sarà la prima sonda dell'umanità a incontrarsi con un sistema binario di asteroidi, e diventerà il “Planetary Defender”, fiore all'occhiello dell'Europa!

Quando nasce l’esigenza di “dotarsi” di programmi di Planetary Defence?

La consapevolezza che gli asteroidi avessero impattato la terra in passato, annientando i dinosauri, formando dei crateri (ancora visitabili, tra l’altro), solo per fare alcuni esempi, c’è sempre stata tra gli scienziati. Ma la data che ha segnato l’inizio della “sperimentazione” per un programma di difesa planetaria, è stata il 1994. Infatti, nel luglio di quell’anno, si osservò, ripreso dal telescopio spaziale Hubble, l’impatto dei frammenti del nucleo della cometa Shoemaker-Levy 9 su Giove. La notizia provocò un allarme sociale, per la possibilità di impatti “simili” sulla terra e le Agenzie Spaziali iniziarono a studiare strumenti di difesa, che fino a quel momento venivano considerati come ipotesi fantascientifiche.

Dagli anni 90 in poi, si è lavorato tanto, fino ad arrivare ai giorni nostri, in cui le agenzie spaziali, principalmente quella Europea e la NASA hanno sviluppato dei veri e propri programmi di difesa planetaria, definiti da tre pilastri di attività:

Il primo, è proprio quello di guardare il cielo e catalogare tutti gli asteroidi possibili. I corpi osservati vengono seguiti nel tempo per migliorare la conoscenza della loro traiettoria e calcolare nei secoli a venire la probabilità di un rischio di impatto con la terra. È questo è il secondo pilastro, ovvero sviluppare modelli matematici per predire le loro orbite future, la posizione futura e quindi le probabilità di impatto con la terra.

Nel caso ci fosse una probabilità alta di impatto sulla terra, bisognerebbe implementare una deviazione, ed è quello di cui mi occupo io, insieme alla NASA, il terzo pilastro. Ovvero i test di validazione tecnologica e tecnica, di deviazione degli asteroidi. Si può affermare che l'umanità oggi è dotata di un'assicurazione vita per il pianeta Terra, in quanto ha le capacità di prevedere un impatto e di evitarlo, deviandolo!

Mi sembra un messaggio molto rassicurante, ma il rischio di impatto, rimane?

Il rischio c'è sempre, statisticamente. Ma a differenza di altri rischi naturali, come alluvioni piuttosto che terremoti o eruzioni vulcaniche, l'impatto con gli asteroidi è un rischio naturale che si può prevedere. Calcolare.

A che punto sono i test di preparazione per il lancio della sonda Hera, oggi?

Sono stati completati con successo i test di comunicazione tra la sonda Hera e i suoi due CubeSats, (piccoli satelliti delle dimensioni di una scatola di cereali) Juventas e Milani, (quest’ultimo prende il nome del matematico e astronomo dell'Università di Pisa scomparso nel 2018, Il professor Andrea Milani Comparetti). I test sono stati realizzati nella Maxwell Test Chamber, basti pensare ad un’enorme gabbia di Faraday che simula l’ambiente spaziale. Juventas avrà un radar per studiare la struttura interna dell’asteroide e un gravimetro per misurarne la gravità. Milani avrà invece una telecamera multispettrale per analizzare la composizione della superficie e uno strumento per analizzare le particelle di polvere. Oggi, siamo nella fase delle certificazioni. Quella relativa alla certificazione al volo è finita. Il satellite è compatibile col volo spaziale, anche se per esperienza si scopriranno bug software anche in volo, tant'è che una delle prime funzioni che si testano è la possibilità di uploadare, mandare a bordo, delle patch per correggere il software con righe di codice anche in volo.

Nei due anni di missione?

Esattamente sì, dobbiamo garantire una ragionevole certezza, che non ci siano “bachi” che possano compromettere la missione. Poi, il resto, si migliora in volo. Perché i tempi sono talmente stretti che fin dall'inizio, un po’ come sulla sonda Rosetta, si è deciso di focalizzare tutta l'attenzione alla parte che chiamiamo trasferimenti interplanetari, cioè il viaggio. La parte funzionale, relativa alle operazioni di prossimità all'asteroide, le testeremo durante i due anni di viaggio perché non c'è fisicamente il tempo. La partenza è prevista per questo ottobre a bordo di un Falcon 9 di SpaceX. Durante il suo viaggio, Hera sorvolerà Deimos, la seconda luna di Marte.

“I progetti spaziali sono progetti lunghi, di per sé intergenerazionali, e per questo abituati a guardare alle generazioni successive” ha affermato una sua collega, l’astrofisica Ersilia Vaudo Scarpetta, in una precedente intervista, E anche la sua esperienza?

Si, concordo! Le nuove generazioni dovranno sostituirci, anche in tempi relativamente brevi. Pensi a Rosetta: è stata una missione costruita, lanciata e operata su più di 25 anni di attività, c'è stato un vero e proprio ricambio generazionale nel team. Anche se guardi al team di Hera, delle 40 persone iniziali, la metà ha cambiato lavoro o ha cambiato vita durante questi quattro anni. Consideri su 20, 25 anni di sperimentazioni. C'è bisogno di formare giovani, di averli pronti ad operare nello spazio profondo.

Le professioni scientifiche spaziali sono ambite dalle nuove generazioni?

Lo spazio genera sempre molto facino e attrae tantissimi talenti, basti guardare all’esplosione del numero di iscritti ad ingegneria aerospaziale. Allo stesso tempo, per quella che è la mia percezione, i giovani in alcuni settori guardano meno allo spazio, ad esempio noi facciamo dei software molto “conservativi”, molto “robusti”, mentre un giovane, magari, ha voglia di lavorare sull’intelligenza artificiale, su tematiche legate all'economia, cose più dinamiche e quindi, per questo in alcune discipline specifiche facciamo veramente fatica a trovare persone che vogliono lavorare nel settore spaziale.

Nella Missione, oltre alla tua presenza, qual è l’apporto italiano?

L’Italia gioca un ruolo fondamentale su Hera, secondo solo a quello tedesco. Perché sono italiane una serie di tecnologie, strumenti e dispositivi essenziali per l’esito della missione. Di assoluto spicco è il CubeSat Milani prodotto da Tyvak International, primo al mondo che volerà diversi mesi in orbita intorno ad un asteroide e testerà sistemi di navigazione completamente innovativi e autonomi ma anche tecnologie nuove stampate in 3D. Il sistema di propulsione, quello che permette alla sonda di raggiugere l’asteroide, ma anche di controllare l’assetto durante le operazioni; tutto il sistema di comunicazione, come le diverse radio che permetteranno di trasmettere i dati a terra, tutto il sistema di potenza. 

Leonardo, ad esempio, ha realizzato i pannelli solari: Due ali con tre pannelli ciascuna per un totale di circa 14 metri quadrati e oltre 1.600 celle, ciascuna grande quasi il doppio di una carta di credito, alimenteranno la sonda. Progettati e qualificati per funzionare a temperature comprese tra -100°C e +140°C, i pannelli continueranno a erogare energia anche con il Sole molto lontano, ricevendo solo il 17% della luce solare rispetto a un satellite posto nell'orbita terrestre. Inoltre, la sonda ha in dotazione Vista (Volatile In-Situ Thermogravimetre Analyser) sviluppato in Italia dall’Istituto Superiore di Astrofisica, che è in grado di rilevare la presenza di polveri anche con particelle da 5-10 micrometri in acqua e monitorare la contaminazione molecolare che circonda il satellite. Infine, il sistema di riflettori laser sviluppati anch’essi in Italia dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) che permetteranno di misurare con esattezza il campo gravitazionale dell’asteroide.

In conclusione, dalla fantasia cinematografica all’interpretazione delle nostre paure: Cos'è fisicamente un asteroide?

Gli asteroidi in generale, possiamo definirli come dei “mattoncini Lego” che hanno formato il sistema solare.

Quattro miliardi e mezzo di anni fa, quando il nostro sistema solare ha cominciato a formarsi, intorno alla stella nascente che era il sole, c'era una nuvola di detriti che ha cominciato ad aggregarsi sotto la forza di attrazione gravitazionale l'uno all'altro, formando i pianeti, del nostro sistema solare. A seguito si sono compattati, si sono anche scontrati ed è un processo durato miliardi di anni. Il materiale che non si è aggregato, è rimasto in orbita intorno al sole, e ha continuato a girare, a muoversi, ma anche a scontrarsi e quindi frantumarsi. Questi frammenti si sono aggregati tra di loro formando quella che è la popolazione degli asteroidi.

A causa della forza di attrazione dei vari pianeti, c’è una concentrazione di questi asteroidi tra Marte e Giove nella cosiddetta fascia degli asteroidi, che resta la famiglia più grande.

Asteroidi nel sistema solare ce ne sono centinaia di milioni, poi c’è una sottoclasse definita Near Earth Object (NEO), “oggetti vicini alla terra”, che ogni tanto attraversano l’orbita terrestre. Di questi oggetti ne conosciamo oltre 30.000. Ma ce ne sono centinaia di migliaia.

Sono fondamentalmente fatti di rocce anche di materia metallica.

Il più grande ha diametro di circa 2000 km e i più piccoli possono essere paragonati a sassolini. Hanno nella loro superfice dei crateri, perché come la nostra Luna, sono stati impattati, e continuano ad esserlo da altri asteroidi.

Infine, le racconto una curiosità nella percezione comune sull’asteroide: Quando entra in atmosfera generano eventi chiamati bolidi o stella cadente, perché a causa della temperatura esplodono, frammentandosi in tanti pezzi che chiamiamo meteoriti. Per questo con il termine meteorite, bolide, stella cadente intendiamo la stessa cosa, perché quello cambia è solo lo “spazio” in cui agiscono.

Credits Copertina: ESA/Science Office