È decollata la missione Euclid di ESA

Nel pomeriggio italiano del 1º luglio 2023 un Falcon 9 di SpaceX è decollato dal complesso di lancio 40 del Kennedy Space Center in Florida (USA) con lo scopo di immettere nell’orbita corretta il telescopio spaziale Euclid, ideato, sviluppato e gestito dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

Il lancio si è svolto in un contesto di cielo soleggiato e mare calmo, che ha reso le immagini della diretta particolarmente suggestive. Tutto si è svolto secondo la timeline fornita da SpaceX, con il primo stadio seriale 1080 che è stato recuperato per la seconda volta, dopo aver servito per la missione Axiom-2 dello scorso 21 maggio, atterrando sulla piattaforma A Shortfall Of Gravitas, stazionata nell’oceano Atlantico. Erano invece al primo volo le ogive, che si sono staccate poco dopo la separazione tra i due stadi e che saranno recuperate dalla nave di appoggio Doug.

Il lancio inizialmente sarebbe dovuto avvenire a bordo di un razzo Sojuz russo dal complesso di Kourou in Guyana Francese, ma l’invasione dell’Ucraina da parte della Russia e le conseguenti ripercussioni in ambito anche spaziale, hanno indotto ESA a cambiare fornitore dei servizi di lancio. La scelta di SpaceX è stata in qualche modo forzata, in quanto nemmeno un lanciatore europeo era disponibile: la produzione di Ariane 5 è stata infatti interrotta a favore del passaggio ad Ariane 6, che sta però subendo dei ritardi e sarà disponibile non prima dell’inizio del 2024, mentre Vega-C è fermo a terra dopo alcune recenti anomalie al motore Zefiro-40 riscontrate recentemente in fase di test.

Se tutto proseguirà come previsto, tra circa un mese Euclid sarà nell’orbita prevista, a cui ne seguiranno un paio per i test necessari alla verifica del funzionamento degli strumenti scientifici. Dopo di ciò, il telescopio sarà pronto per passare alla fase operativa e raccogliere dati. Si stima che ogni giorno ne verranno prodotti all’incirca 170 GB che saranno salvati su una memoria di 4 TB in attesa di essere scaricati a Terra.

La missione principale

Euclid, come detto, è un telescopio spaziale che avrà lo scopo principale di mappare la materia oscura nell’universo, attraverso l’osservazione di fenomeni di lente gravitazionale su miliardi di galassie fuori dal piano galattico e dall’eclittica. Le galassie studiate saranno a oltre 10 miliardi di anni luce e saranno distribuite in un’area che copre complessivamente il 35% della volta celeste. Nel restante 65% sono presenti aree ad alta densità di stelle brillanti appartenenti alla nostra galassia e dalla polvere nel piano del nostro Sistema Solare: due condizioni che impediscono di effettuare analisi cosmologiche di qualità.

Le osservazioni permetteranno di avere maggiori dati sulla storia evolutiva dell’universo e sulla formazione delle grandi strutture cosmiche, influenzate rispettivamente dall’energia oscura e dalla materia oscura.

La composizione dell’universo è infatti per la quasi totalità ancora ignota: solamente il 5% è costituito da materia ordinaria (detta anche barionica), il 25% da materia oscura (dark matter, che interagisce con la materia ordinaria e la luce solo tramite la forza di gravità) e per il restante 70% da energia oscura (o dark energy). Le ultime due componenti sono chiamate oscure per il fatto che ne sono stati osservati solamente gli effetti sulla materia ordinaria, ma non vi è mai stato un rilevamento diretto. Della loro esistenza non si è quindi completamente certi, ma i dati a disposizione e le simulazioni effettuate suggeriscono l’esistenza di queste due componenti in queste proporzioni.

Nel corso della missione Euclid effettuerà anche analisi spettroscopiche di centinaia di milioni di galassie e stelle, ottenendo informazioni cinematiche e chimiche su tali oggetti.

Nonostante la maggior parte del tempo per le osservazioni sarà dedicato a survey ad ampio campo di vista, Euclid ne trascorrerà circa il 10% a osservare tre aree specifiche del cielo: due di queste sono le stesse osservate in passato dalle fotocamere per i campi profondi (deep field) di altri satelliti o telescopi, mentre la terza è stata selezionata appositamente per questa missione. Tramite queste campagne osservative Euclid sarà quindi in grado di fornire dati sugli aloni di materia o gas delle galassie e sull’influenza della materia oscura su di essi.

La missione e lo strumento

La missione principale di Euclid durerà sei anni, durante i quali orbiterà attorno al punto lagrangiano L₂ del sistema Terra-Sole, circa un milione e mezzo di chilometri oltre l’orbita terrestre. Euclid potrà anche vedere la propria missione estesa sulla base delle riserve di carburante per le manovre ancora a disposizione.

Il satellite dispone infatti di circa 210 kg di propellente, che unitamente agli 800 kg di payload module, 850 kg di modulo di servizio e 40 kg di masse bilancianti portano il totale a circa 2.000 kg di massa complessiva. Il corpo del satellite è alto circa 4,70 m e largo 3,70: su di esso, oltre a tutte le componenti necessarie per il mantenimento dell’assetto, per le comunicazioni e la produzione di energia, è accomodato un telescopio di 1,20 m di diametro e due strumenti scientifici. Si tratta di una fotocamera (VIS) che osserva nel visibile e che sarà usata per misurare la forma delle galassie, e di una fotocamera/spettrometro (NISP, Near-Infrared Spectrometer and Photometer) nel vicino infrarosso per misurare il redshift delle galassie.

Lo specchio del telescopio è costituito da carburo di silicio (SiC), un materiale normalmente presente nello spazio (può essere prodotto in alcune condizioni nelle stelle, ad esempio) e più raramente anche nei meteoriti e che si forma in assenza di ossigeno. Sulla Terra è stato creato per la prima volta nel processo di costruzione dei diamanti artificiali e da quel momento è stato impiegato in diversi campi, dai giubbotti antiproiettile a strumenti di taglio, grazie all’elevata resistenza e leggerezza.

Il suo utilizzo in ambito spaziale è stato reso possibile da un accordo tra ESA, Airbus (responsabile della produzione del modulo di serivizio di Euclid) e Mersen, una compagnia francese: il processo ha visto l’uso di polvere di carburo di silicio pressata e modellata all’interno di una particolare struttura circolare e a cui è seguita la cottura a 2100 °C. Successivamente è stato applicato un sottilissimo strato di polvere di carburo di silicio per la copertura di eventuali pori e infine lo specchio è stato ripulito e ricoperto da un rivestimento di argento. Come per tutti gli specchi ad uso scientifico, la precisione nel modellamento della forma è cruciale per avere immagini e dati di qualità: la precisione raggiunta è di nove milionesimi di millimetro in condizioni di gravità terrestri.

L’intero satellite è inoltre protetto da uno scudo solare, sul quale sono anche montati i pannelli fotovoltaici, che impedirà alla luce del Sole di surriscaldare la strumentazione a bordo, che deve lavorare a temperature inferiori ai −200 °C.

Fonte: ESA.