La missione Comet Interceptor di ESA visiterà una cometa ancora da scoprire

Il 19 giugno scorso ESA ha annunciato di aver scelto Comet Interceptor, una sonda multipla destinata allo studio di una cometa dinamicamente nuova, come payload secondario che accompagnerà la missione ARIEL nel suo volo programmato per il 2028.

Una missione “veloce”

Nel gergo dell’agenzia spaziale europea si tratta di una “missione di classe F”, dove “F” sta per fast, veloce. La rapidità riguarda il tempo di implementazione (dalla selezione al via libera al lancio non devono trascorrere più di 8 anni) e porta con sé una serie di limitazioni, che si riflettono sul budget (non più di 150 milioni di euro a carico di ESA, escluso il lancio), sulla massa (contenuta entro i 1.000 kg), sulla data e sulla destinazione del lancio (che dipendono dal payload principale).

Veloce è stata anche la selezione, dal momento che l’iniziale call for mission è stata pubblicata nel luglio 2018. Dalle 23 proposte ricevute è stata scelta una rosa di 6, tra le quali, dopo ulteriori approfondimenti, si è arrivati a identificare il progetto vincitore.

«Ringraziamo la comunità delle scienze dello spazio per le loro eccellenti proposte su una vasta gamma di nuovi argomenti che potevano essere esplorati entro i limiti delle linee guida della classe F» ha dichiarato Günther Hasinger, Science Director di ESA. «Questo tipo di missione innovativa avrà un ruolo importante nell’integrare il programma scientifico dell’ESA, mentre pianifichiamo i prossimi decenni di esplorazione dell’Universo.»

Ancora una cometa?

Ma cosa potrà aggiungere il flyby di una cometa da parte di una sonda “economica” ai grandi risultati ottenuti da missioni storiche di ESA come Giotto, che nel 1986 ha sorvolato la cometa di Halley, o Rosetta, che tra 2014 e 2016 ha esplorato la 67P/Churyumov-Gerasimenko, realizzando, tramite Philae, il primo atterraggio della storia sul nucleo di una cometa?

In realtà, a dispetto del suo profilo apparentemente modesto, e pur sfruttando, a livello di conoscenze e di tecnologie, tale grande eredità, la missione Comet Interceptor non costituirà la ripetizione di esperienze già compiute, ma comprende due importanti elementi di novità.

In primo luogo, obiettivo della sonda non sarà una cometa di corto periodo, come 67P/Churyumov-Gerasimenko, che orbita il sole ogni 6,45 anni terrestri, e 1P/Halley, che ne impiega 76, ma una cometa dinamicamente nuova (Dynamically New Comet o DNL), ossia un oggetto che, per le caratteristiche del suo movimento, è improbabile che abbia già attraversato la parte interna del sistema solare e che potrebbe provenire dalla ipotetica Nube di Oort, agli estremi confini del dominio del nostro Sole, ben oltre la fascia di Kuiper recentemente raggiunta da New Horizons.

Mentre le comete periodiche, avendo compiuto ripetuti passaggi nelle vicinanze del Sole, ne sono state trasformate e alterate (ad esempio risultano coperte da uno spesso manto di polvere, invece che presentare una superficie ghiacciata), le comete “nuove” potrebbero essere del tutto incontaminate e offrire una documentazione della materia originaria da cui si è formato il nostro sistema planetario.

Comet Interceptor, inoltre, realizzerà il suo flyby in modalità “tridimensionale”, essendo una “multisonda” costituita da tre veicoli autonomi che si avvicineranno alla cometa con differenti angolazioni e a differenti distanze, permettendo una più completa caratterizzazione della superficie e della chioma, attraverso l’impiego di strumenti complementari.

Una missione senza obiettivo

La scoperta di comete dinamicamente nuove non è un evento raro, anche se, fino ad oggi, questi oggetti sono stati identificati solo alcuni mesi prima del loro passaggio in prossimità del Sole, un tempo troppo breve per pianificare e lanciare una missione esplorativa.

Negli ultimi tempi si sono però fatti significativi passi avanti in questo campo, grazie a programmi di osservazione sistematica da terra come Pan-STARRS e ATLAS (per fare un esempio, nel 2017 una cometa di questo tipo, C/2017 K2, è stata individuata da Pan-STARRS oltre l’orbita di Saturno, ben cinque anni prima del suo passaggio al perielio). Progressi ancora più grandi si aspettano dal 2023 in avanti, con l’inizio dell’attività del telescopio LSST (Synoptic Survey Telescope) attualmente in costruzione in Cile. LSST probabilmente non aumenterà il numero delle comete individuate annualmente, ma permetterà di scoprirle a una distanza maggiore e, quindi, con più anticipo.

Di questi sviluppi si avvantaggerà la sonda Comet Interceptor che, fatto un po’ insolito nell’esplorazione spaziale, sarà lanciata prima della scoperta del suo obiettivo. Viaggiando come payload secondario su un Ariane 6, la sonda seguirà ARIEL fino alla sua destinazione al punto lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole, posto a circa 1.500.000 km dal nostro pianeta. Qui, mentre l’osservatorio di ESA per lo studio degli esopianeti inizierà le sue operazioni, Comet Interceptor rimarrà in attesa, parcheggiato su un’orbita halo.

Quanto durerà questa sosta non è possibile saperlo con certezza; sulla base dei dati storici relativi alle scoperte e a simulazioni ad hoc, il team di Comet Interceptor ha valutato che la sonda dovrà attendere tra i due e i tre anni, prima di dirigersi verso il suo obiettivo. In ogni caso si ritiene che la missione potrà essere completata nel tempo programmato di 5 anni.

Naturalmente esiste anche un piano B; qualora non fosse possibile raggiungere una cometa “nuova”, Comet Interceptor potrà essere reindirizzata su una periodica già nota, come 73P/Schwassmann-Wachmann o 26P/Grigg-Skjellerup (due gioviane come 67P). La possibilità di realizzare un flyby 3D, con tre veicoli diversamente posizionati, permetterebbe comunque di svolgere un nuovo tipo di esplorazione rispetto a quanto compiuto in passato.

Non si esclude nemmeno un’ulteriore opzione, per quanto legata a un evento piuttosto raro. Qualora nell’area di azione della sonda si presentasse un oggetto interstellare come l’asteroide ‘Oumuamua, che si è avvicinato al nostro sistema nel 2017, Comet Interceptor potrebbe esservi dirottata.

Esplorazione 3D

Una volta che i responsabili della missione avranno individuato l’obiettivo, ne avranno accuratamente caratterizzato l’orbita e avranno calcolato la traiettoria per raggiungerlo, Comet Interceptor partirà al suo inseguimento, utilizzando i propri propulsori (probabilmente elettrici). Il viaggio di trasferimento, pur nei limiti sopra indicati, potrebbe durare mesi o anche anni.

Giunta in prossimità dell’incontro, probabilmente poche settimane prima, la sonda si dividerà nei suoi tre componenti, denominati A, B1 e B2. Se la cometa da visitare sarà molto attiva la separazione sarà anticipata, per avere una maggiore distanza tra i tre veicoli; nel caso di un obiettivo più inerte sarà invece ritardata fino a pochi giorni prima del flyby.

Come suggeriscono gli identificativi, le tre “sub-sonde” non saranno identiche e non avranno lo stesso ruolo. Il veicolo A fungerà da “nave madre” e assicurerà le comunicazioni del trio con la Terra. Trattandosi dell’elemento più critico, affronterà l’incontro nella posizione più sicura, tenendosi a qualche migliaia di chilometri dell’obiettivo. B1 e B2, che non saranno gemelle (gli accordi di collaborazione prevedono che B1 sia realizzata dall’agenzia spaziale giapponese, JAXA) potranno permettersi il rischio di un maggiore avvicinamento, affondando nella chioma gassosa e addirittura avvicinandosi al nucleo.

Come accennato, i tre elementi di Comet Interceptor disporranno di una dotazione di camere e sensori differenziata, solo in parte coincidente, basata sull’eredità di precedenti missioni, da ExoMars Trace Gas Orbiter a Rosetta. Ecco un elenco degli strumenti proposti per ciascun veicolo, con le rispettive finalità di indagine:

Veicolo A (ESA)

• Comet Camera (CoCa): ripresa di immagini ad alta risoluzione del nucleo della cometa in diverse lunghezze d’onda.
• Multispectral InfraRed Molecular and Ices Sensor (MIRMIS): misura della radiazione termica del nucleo della cometa e studio della composizione molecolare della chioma gassosa.
• Dust, Field, and Plasma (DFP): rilevazione di gas ionizzati, atomi neutri energetici, campi magnetici e polvere che circondano la cometa.

Veicolo B1 (JAXA)

• Hydrogen Imager (HI): camera sensibile all’ultravioletto per lo studio della nube idrogeno che circonda la cometa.
• Plasma Suite (PS): studio di gas ionizzati e del campo magnetico intorno al bersaglio.
• Wide Angle Camera (WAC): ripresa di immagini grandangolari del nucleo nel momento di massimo avvicinamento.

Veicolo B2 (ESA)

• Optical Imager per Comets (OPIC): mappatura del nucleo e dei suoi getti di polvere in diverse lunghezze d’onda visibili e infrarosse.
• Mass Analyzer for Neutrals and Ions at Comets (MANIaC): spettrometro di massa per identificare i gas rilasciati dalla cometa.
• Entire Visible Sky coma mapper (EnVisS): mappatura dell’intero cielo tra la testa della cometa e la parte vicina della coda, per rivelare strutture mutevoli nella polvere e nei gas neutri e ionizzati.
• Dust, Field, and Plasma (DFP): strumento quasi gemello a quello montato sul veicolo A.

Una collaborazione internazionale

La proposta della missione Comet Interceptor nasce da un team che comprende rappresentanti di università ed enti di ricerca di ventiquattro paesi, non solo europei (oltre al Giappone, troviamo Canada, Cile, India e Stati Uniti). Anche l’Italia ne fa parte.

La guida del progetto appartiene al Regno Unito ed è rappresentata da Geraint Jones del Mullard Space Science Laboratory dell’University College di Londra e Colin Snodgrass dell’University of Edinburgh.

Fonti: ESA, Comet Interceptor Consortium