LA MISSIONE ESA-JAXA

BepiColombo: occhi italiani su Mercurio

La missione euro-giapponese dedicata allo studio del pianeta Mercurio e del suo ambiente circostante è in fase avanzata di realizzazione. Facciamo il punto con Gabriele Cremonese, ricercatore INAF recentemente divenuto il responsabile scientifico dello strumento SIMBIO-SYS, che avrà il compito di mappare la superficie del pianeta

Rappresentazione artistica della sonda BepiColombo in orbita attorno a Mercurio. Crediti: ESA

Rappresentazione artistica della sonda BepiColombo in orbita attorno a Mercurio. Crediti: ESA

Per una missione europea nel Sistema solare che è da poco partita, ovvero ExoMars, un’altra – ovvero BepiColombo – che è in avanzata fase di realizzazione, con l’obiettivo di decollare tra un paio d’anni alla volta di Mercurio, il pianeta più vicino alla nostra stella. La missione è frutto di una collaborazione tra Europa (con l’Agenzia Spaziale Europea ESA) e Giappone (con l’Agenzia Spaziale Giapponese JAXA). BepiColombo, il cui nome è un tributo al matematico, fisico, astronomo e ingegnere Giuseppe Colombo (detto Bepi), è la quinta missione cornerstone selezionata nel 2000 dall’ESA con l’obiettivo di studiare in modo dettagliato Mercurio e il suo ambiente circostante. L’Agenzia Spaziale Italiana, insieme alla comunità scientifica del nostro Paese e non solo, contribuisce in maniera rilevante alla missione con la realizzazione di ben 4 esperimenti su 11 che vedono anche l’importante coinvolgimento scientifico dell’INAF. Qualche giorno fa c’è stato l’avvicendamento alla guida scientifica di SIMBIO-SYS, uno di questi strumenti, che passa da Enrico Flamini (Chief Scientist dell’Agenzia Spaziale Italiana) a Gabriele Cremonese, ricercatore INAF presso l’Osservatorio Astronomico di Padova. E proprio a Cremonese abbiamo rivolto qualche domanda sulla missione BepiColombo.

Gabriele Cremonese

Gabriele Cremonese

Partiamo subito con il chiedere: a che punto è la missione? Recentemente sono stati completati i test di compatibilità elettromagnetica…

«Il lancio della missione BepiColombo è previsto per aprile 2018, i test degli ultimi mesi non hanno mostrato grossi problemi e quindi non hanno introdotto ulteriori ritardi. Giusto qualche giorno fa, il 30 marzo, ci è stata comunicata la programmazione delle attività future, nella quale è indicato che i due satelliti che compongono la missione, ovvero MPO e MMO, saranno spediti in Guyana francese a luglio 2017 nell’ambito della campagna di lancio».

Quali sono gli obiettivi che si pone la missione? E in cosa si discosta o ha di innovativo rispetto alle altre sonde che finora hanno visitato Mercurio?

«Come ho appena accennato, la missione BepiColombo si compone di due moduli: l’MPO (Mercury Planetary Orbiter), composto da 11 strumenti realizzati in Europa, e l’MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) composto da 10 sensori realizzati in Giappone. L’MPO avrà come obiettivi studiare la superficie, la struttura interna e l’ambiente di Mercurio, e aumentare notevolmente l’accuratezza di alcuni parametri della teoria della Relatività Generale, quindi legati alla fisica fondamentale. L’MMO invece avrà il compito di studiare la magnetosfera ed esosfera di Mercurio e il mezzo interplanetario.

Finora solo due missioni hanno esplorato Mercurio, la Mariner 10 ha compiuto 3 flyby nel 1974-1975, e la MESSENGER che ha terminato la sua missione nell’aprile 2015 dopo 4 anni in orbita attorno al pianeta. BepiColombo è costituito da due moduli, quindi ci saranno più strumenti che studieranno Mercurio, con risoluzioni spaziali e spettrali molto maggiori, e in intervalli spettrali nuovi, dal lontano ultravioletto al lontano infrarosso. L’MPO avrà un’orbita molto meno eccentrica del MESSENGER e quindi consentirà di analizzare in maggior dettaglio sia la superficie che la struttura interna del pianeta».

Lo strumento SIMBIO-SYS. Crediti: Finmeccanica/ASI

Lo strumento SIMBIO-SYS. Crediti: Finmeccanica/ASI

Nello specifico, SIMBIO-SYS di cui lei ora è principal investigator, di cosa si occuperà?

«SIMBIO-SYS è un insieme di 3 strumenti, una camera ad alta risoluzione (HRIC), una stereo camera (STC) e uno spettrografo Vis-IR (VIHI). Il ritorno scientifico sarà enorme in quanto sarà responsabile per il 50% dell’intero archivio dati che varrà raccolto dalla missione, pari a 750 Gigabit in un anno, di cui 2/3 compressi di un fattore 7. Fornirà la mappatura globale, e in 3D, della superficie con una risoluzione di 50-120 metri per pixel, contro i 250 metri per pixel, in media, dell’attuale mappa; fino al 20% della superficie ad una risoluzione di 5-10 metri per pixel, contro i 10-20 metri per pixel attuali di qualche percento della superficie, e una mappatura spettroscopica globale a 400 metri per pixel e 6.5 nm (nanometri, ovvero miliardesimi di metro), come risoluzione spettrale. SIMBIO-SYS consentirà un livello di dettaglio nella conoscenza della superficie di Mercurio ben superiore all’attuale, e che raramente si è raggiunta per altri corpi del Sistema solare.

La realizzazione di SIMBIO-SYS ha implicato diverse soluzioni tecnologiche innovative, dal disegno ai materiali alle tecniche di produzione, arrivando ad un peso complessivo di soli 13 kg. Per esempio OSIRIS a bordo della missione Rosetta, costituito da due camere di risoluzioni simili ad HRIC e STC pesa 27 kg e non ha lo spettrografo e la visuale 3D. SIMBIO-SYS è stato realizzato da FinMeccanica nei suoi stabilimenti in provincia di Firenze».

Oltre a SIMBIO-SYS qual è la partecipazione italiana alla missione?

«L’Italia detiene probabilmente la più importante partecipazione nella missione BepiColombo con la responsabilità scientifica di altri 3 strumenti: l’esperimento di Radio Science MORE, il cui PI è Luciano Iess (Università la Sapienza di Roma), l’accelerometro ISA, il cui PI è Valerio Iafolla dell’INAF-IAPS e i sensori per l’analisi di ioni e particelle energetiche neutre SERENA il cui PI è Stefano Orsini, sempre dell’INAF-IAPS. Tutti gli strumenti sono stati realizzati grazie al finanziamento dell’ASI. Ci sono poi altre partecipazioni minori come per esempio la calibrazione dello spettrografo UV PHEBUS nei laboratori IFN-CNR di Padova».

Mercurio non è certo un ambiente facile dove mettere in orbita una sonda. Quali sono state le maggiori sfide tecnologiche per realizzare i veicoli spaziali della missione e come sono state superate?

«Quello di Mercurio è un ambiente molto difficile infatti, tant’è che sono diverse le sfide tecnologiche con cui ci siamo dovuti misurare, ed è il motivo che ha portato la missione a notevoli e continui ritardi. La quantità di radiazione e le condizioni termiche sono estreme, essendo così vicini al Sole. Per esempio i pannelli solari hanno rappresentato una delle sfide più importanti in quanto sono stati realizzati specifici rivestimenti per resistere a temperature superiori ai 250 gradi centigradi per diversi mesi. Anche l’inserimento in orbita poco eccentrica attorno a Mercurio e la prossimità al Sole ha richiesto l’utilizzo di un apposito modulo per la propulsione chimica. Infine gli obiettivi legati alla Relatività Generale hanno imposto al satellite e a molti strumenti vincoli molto stretti, ma alla fine conosceremo la posizione dell’MPO, rispetto alla Terra e a Mercurio, con una precisione di qualche centimetro. I risultati straordinari che potrà fornirci la missione sono assicurati!»