Salgono a 10 gli asteroidi che la sonda Lucy visiterà

Il viaggio di Lucy verso gli asteroidi greci e troiani di Giove, orbitanti rispettivamente nei punti L₄ e L₅ del sistema Sole-pianeta, sarà molto lungo: il primo incontro con un asteroide avverrà solamente nell’agosto del 2028 con Euribate, un asteroide di tipo C del campo greco. Dal momento del lancio saranno quindi passati quasi 7 anni: la sonda è stata lanciata a bordo di un Atlas V 401 il 16 ottobre 2021 da Cape Canaveral.

Le motivazioni rispetto a questa lunga attesa sono da imputare alla meccanica orbitale, o meglio all’energia necessaria per arrivare a una destinazione così remota come Giove. Come è ben noto a esperti e appassionati, ogni missione richiede una determinata quantità di energia per essere effettuata. Tuttavia se, per motivazioni legate al budget economico o altro, il razzo utilizzato non è in grado di fornire l’energia sufficiente a raggiungere direttamente l’obiettivo, si rendono necessarie delle manovre aggiuntive, quali le fionde gravitazionali dei pianeti. Si tratta di operazioni studiate già all’atto della scelta del vettore, accuratamente pianificate per coniugare velocità di trasferimento e mantenimento dei costi.

Nel caso di Lucy gli assist gravitazionali saranno tre, tutti con la Terra: il primo è già stato effettuato esattamente un anno dopo il lancio ed è servito per immettere la sonda in una traiettoria con periodo di due anni. Nel 2024 tornerà quindi verso la Terra per effettuare il secondo flyby ed essere finalmente diretta verso il punto L₄, popolato dagli asteroidi che precedono Giove. Al termine del sorvolo di questi asteroidi Lucy tornerà verso la Terra, intorno alla fine del 2030, per poi dirigersi verso il punto L₅, in cui sono presenti gli asteroidi che invece seguono il gigante gassoso.

Come è possibile vedere il tempo di passaggio nelle vicinanze degli asteroidi gioviani sarà piuttosto limitato rispetto all’intero tempo di volo, motivo per cui la sonda viaggerà spesso in modalità di crociera, con gli strumenti non operativi. Nel corso del 2025, durante il trasferimento dalla Terra a L₄, Lucy avrà però la possibilità di effettuare le prime osservazioni di un asteroide della fascia principale, 52246 Donaldjohanson, potendo così anche verificare la corretta funzionalità di tutta la suite di strumenti scientifici di cui dispone.

Recenti analisi di un catalogo di oltre 500.000 asteroidi con orbite ben determinate hanno tuttavia permesso di individuare un piccolo asteroide senza nome, chiamato quindi provvisoriamente (152830) 1999 VD₅₇, situato nell’area più interna della fascia principale. Dalle prime analisi condotte da Raphael Marschall, un collaboratore alla missione dell’Osservatorio di Nizza in Francia, è risultato che la sonda vi passerà a una distanza di circa 65.000 km, circa tre volte meno rispetto all’asteroide più vicino.

Il team di Lucy si è quindi attivato per studiare la possibilità di effettuare una manovra correttiva dell’orbita per permettere un passaggio ancora più radente e quindi la produzione di dati scientifici di miglior qualità. Dopo attente analisi, è stato quindi ufficializzato l’inserimento di (152830) 1999 VD₅₇ nella lista degli asteroidi da visitare, portando così il computo totale a 10.

Le manovre correttive per il passaggio ravvicinato con 1999 VD₅₇ saranno effettuate nel maggio 2023 e permetteranno il sorvolo a soli 450 km dalla superficie il 1º novembre del 2023.

La notizia dell’aggiunta di un nuovo obiettivo per Lucy segue quella arrivata a giugno 2022, quando NASA aveva annunciato che a circa 200 km da Polymele orbitava un piccolo satellite, chiamato provvisoriamente Shaun. A meno di ulteriori scoperte quindi, saranno dieci gli asteroidi complessivamente visitati, se si considerano anche i satelliti di questi ultimi.

Sono invece terminati i tentativi di dispiegare completamente uno dei pannelli solari, dopo che questo aveva raggiunto un’apertura compresa tra i 353° e i 357° (su 360° totali). NASA e il team della missione hanno infatti giudicato come non impattante il rischio di operare in questa situazione per i prossimi 12 anni di missione.

Le fasi del flyby e il terminal tracking system

La fase di incontro (encounter phase) per ognuno dei flyby sarà molto simile. Il periodo di acquisizione inizia due mesi prima (E-60) e prevede di scattare delle immagini a lunga esposizione con L’LORRI, a cui segue poi la fase di approccio, durante la quale vengono effettuate le opportune manovre di correzione dell’orbita. Infine il periodo di incontro ravvicinato, da quattro giorni prima (E-4) a quattro giorni dopo il flyby (E+4), è dedicato alla raccolta di dati scientifici in modo automatico, senza interventi da Terra. Nella fase di allontanamento i dati ottenuti vengono inviati a Terra.

A causa della grande distanza a cui avverranno i flyby, la conoscenza della posizione relativa tra Lucy e gli asteroidi non è nota con precisione. Nonostante l’utilizzo di L’LORRI nei mesi prima dell’incontro per effettuare una ricognizione ottica, l’incertezza sarà ancora di centinaia di chilometri: gli strumenti potrebbero quindi non puntare gli asteroidi correttamente, considerate anche le loro dimensioni ridotte. Il terminal tracking system (TTS) di Lucy è stato quindi progettato per effettuare automaticamente delle fotografie agli asteroidi nelle ore finali dell’approccio per aggiornare la memoria di bordo rispetto alla posizione dell’obiettivo, senza quindi la necessità di un intervento da parte del personale di Terra.

Il TTS è composto da due fotocamere (terminal tracking camera, TTCam) con un campo di vista in grado di inquadrare gli asteroidi più grandi nel momento di massimo avvicinamento e con una risoluzione sufficientemente alta per individuare quelli più piccoli.

Il ruolo di 1999 VD₅₇ sarà quindi quello di verificare, similmente a quanto avverrà con Donaldjohanson, la corretta funzionalità del terminal tracking system, in ottica del suo utilizzo nel corso di questa e di future missioni di esplorazione spaziale. Nonostante le piccole dimensioni (i 700 m di diametro lo renderanno il più piccolo asteroide mai visitato da una sonda) l’angolo di approccio sarà infatti molto simile a quello che ci sarà con gli asteroidi troiani, permettendo quindi di ricreare le condizioni che Lucy sperimenterà nei successivi incontri.

Fonti: NASA, Terminal Tracking for the Lucy Trojan Asteroid Mission (NASA NTRS).

Le immagini della IPP, di L’LORRI e di TTCam sono tratte da Olkin et al (2021), Lucy Mission to the Trojan Asteroids: Instrumentation and Encounter Concept of Operations, pubblicato su Planetary Science, DOI: 10.3847/PSJ/abf83f – CC BY 4.0.