LA SONDA MESSENGER E' IN VIAGGIO VERSO MERCURIO
Scritto da Luca Frigerio   
Libera traduzione ed adattamento dell?articolo ?Messenger on its way to Mercury?, di Gerard van de Haar, pubblicato sul numero di Ottobre 2004 Vol. 46, della rivista ?Spaceflight? della BIS.

Sono oramai passati 30 anni dall’ultima missione spaziale verso il pianeta pi? interno del sistema solare, quindi ? possibile vedere la missione Messenger della NASA, come un tardo tentativo di recuperare il tempo perduto. Negli anni 1974/75, il positivo fly-by del Mariner 10 aveva fornito molte immagini di Mercurio, ma come spesso accade nell’esplorazione planetaria, esse, invece di fornire delle risposte, avevano fatto sorgere nuove domande.

ImageLa seconda sonda della NASA, con destinazione Mercurio (facente comunque parte del programma Discovery, di esplorazione del sistema solare), questa volta ? un orbiter, ed ? stato chiamato, come detto, Messenger. Esso studier? il pianeta per almeno un anno terrestre, ed entrer? in orbita attorno a Mercurio nel 2011, dopo dei fly-bys della Terra, di Venere e dello stesso Mercurio. Questo lungo volo di crociera ? stato scelto perch? la sua traiettoria ? molto efficiente, e permetter? a questo grosso veicolo spaziale di trasportare pi? strumenti scientifici e pi? carburante.

Il pianeta pi? interno

Posto ad una distanza che varia dai 46 ed i 70 milioni di Km, Mercurio ? il pianeta pi? vicino al Sole, nonch? il pi? piccolo dei pianeti interni del sistema solare. Con un diametro di 4900 Km, una superficie altamente craterizzata e praticamente senza atmosfera, esso assomiglia un po’alla nostra Luna, anche se Mercurio ha una composizione molto diversa da quella della compagna della Terra.

Per via della sua elevata densit?, si pensa che Mercurio sia formato in massa, approssimativamente da due terzi di metallo (ferro e nichel), ed abbia un nucleo metallico con un raggio di circa tre quarti il diametro del pianeta. In altre parole, Mercurio ha un nucleo metallico delle dimensioni della Luna, mentre lo strato esterno di rocce silicee ? spesso solamente 600 Km. Al contrario, la Luna ? quasi interamente composta da materiale roccioso (98% e pi?), mentre il guscio di silicati della Terra ? spesso quasi 3000 Km.

Mercurio ha una caratteristica davvero unica: il suo “giorno” dura il doppio del suo “anno”. Esso ruota attorno al proprio asse in 59 giorni terrestri, e poich? il suo tempo di rivoluzione attorno al Sole ? di 88 giorni terrestri, da un’alba alla seguente, passano 176 giorni terrestri.

Come accade alla Luna, la temperatura del lato notturno del pianeta precipita a –185 ?C, ma di giorno essa pu? raggiungere i 450?C, per via della sua vicinanza al Sole. Ad ogni modo, i poli di Mercurio rimangono permanentemente freddi, ed alcuni crateri polari ed alcune vallate, non vengono mai illuminati dal Sole.

Quando il Mariner 10 fotograf? quasi la met? della superficie del pianeta, gli scienziati battezzarono pianure e crateri con nomi mitologici. Fortunatamente sono rimasti liberi abbastanza nomi da poter assegnare all’altro emisfero, che verr? esplorato da Messenger durante il suo fly-by a cavallo fra gli anni 2008/9.

La missione

La sonda Messenger (il cui nome deriva dall’abbreviazione di “Mercury Surface, Space ENviroment, GEochemistry and Ranging mission), dovr? percorrere un tragitto di circa 8 miliardi di Km, in 15 orbite solari prima di entrare nell’orbita di Mercurio, nel Marzo del 2011.

Questo volo includer? dei fly-bys della Terra, nel Luglio del 2005 a 2300 Km di distanza; poi di Venere, due volte, nell’Ottobre 2006 (a 3000 Km) e nel Giugno 2007 (a 300 Km, ed in questa occasione si svolgeranno i tests dei suoi apparati scientifici); prima di effettuare tre fly-bys di Mercurio nel Gennaio e nell’Ottobre 2008 e nel Settembre 2009 (tutti a 200 Km di distanza).

La sua orbita attorno a Mercurio sar? fortemente ellittica: 200 X 15200 Km, con un’inclinazione di 80? ed un periodo di 12 ore. Le operazioni orbitali programmate, dureranno approssimativamente un anno terrestre. Dopo Messenger, anche la sonda europea BepiColombo verr? inviata su Mercurio, attorno al 2015.

L’attivit? scientifica della missione di Messenger si focalizzer? su sei punti principali: Perch? Mercurio ? cos? denso; Qual’? la storia geologica di Mercurio; Qual’? la struttura del nucleo di Mercurio; Qual’? la natura del campo magnetico di Mercurio; Qual‘? la  composizione dei poli, e quali sono le sostanze volatili presenti.

Per tentare di rispondere a queste domande, Messenger ? stato equipaggiato con otto strumenti scientifici.

Mercury Dual Imaging System (MDIS)

Questo strumento consiste di due sistemi di ripresa a grand’angolo e ad angolo stretto, che mapperanno i territori del pianeta, rileveranno le variazioni negli spettri della sua superficie, e raccoglieranno informazioni topografiche. Una piattaforma pivot faciliter? il puntamento verso qualsiasi direzione gli scienziati sceglieranno. I due strumenti permetteranno a Messenger di “vedere” in 3-D, all’incirca come fanno due occhi umani.

Gamma-Ray and Neutron Spectrometer (GRNS)

Questo strumento in due parti, rilever? i raggi gamma (GRS) ed i neutroni (NS) che sono emessi dagli elementi radioattivi presenti sulla superficie di Mercurio, o da quelli eccitati dai raggi cosmici. Esso verr? usato per tracciare la mappa delle quantit? relative dei differenti elementi, ed aiuter? a scovare la presenza di ghiaccio ai poli del pianeta, in zone mai esposte ai raggi solari.

X-Ray Spectrometer (XRS)

I raggi gamma e i raggi  X ad alta energia provenienti dal Sole, che colpiscono la superficie di Mercurio, possono indurre gli elementi superficiali ad emettere raggi X a bassa energia. L’XRS determiner? le caratteristiche di questi raggi X per misurare le quantit? relative dei vari elementi geologici, presenti nei materiali della crosta di Mercurio.

Magnetometro (MAG)

Questo strumento, ? posto in cima ad una trave ed eseguir? la mappa del campo magnetico del pianeta, oltre che a cercare delle regioni nelle quali possono essere presenti rocce magnetizzate nella crosta.

Mercury Laser Altimeter (MLA)

Questo strumento contiene un laser che invier? della luce sulla superficie del pianeta, mentre un sensore raccoglier? la luce riflessa da essa. Questa sinergia di strumenti permetter? il calcolo del tempo che impiegher? il fascio luminoso a raggiungere Mercurio e a ritornare verso la sonda. Di seguito questi dati verranno elaborati per fornire un’accurata descrizione della topografia mercuriana.

Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer (MASCS)

Questo spettrometro ? sensibile alla radiazione luminosa che va dall’infrarosso all’ultravioletto, e misura la composizione dei gas atmosferici, oltre che a determinare i minerali della superficie di Mercurio.

Energetic Particle and Plasma Spectrometer (EPPS)

L’EPPS studia la composizione, la distribuzione e l’energia delle particelle cariche (elettroni, e ioni vari) della magnetosfera di Mercurio. Esso consiste di due dispositivi: uno per le particelle energetiche (EPS), ed uno per gli studi sul plasma (FIPS).

Radio Science (RS)

L’obiettivo di questa attrezzatura ? quello di usare l’effetto Doppler della radio di bordo per misurare i lievi cambiamenti nella velocit? della sonda, mentre sta orbitando attorno a  Mercurio. Questo, permetter? alla agli scienziati di studiare la distribuzione della massa di Mecurio, incluse le variazioni nello spessore della sua crosta.

Il responsabile scientifico di Messenger, il dottor Sean Solomon del Carnegie Institute of Washington, ha dichiarato nella conferenza stampa precedente al lancio: “Mercurio ? il pianeta interno meno conosciuto al momento, noi speriamo che Messenger riesca a cambiare questo stato delle cose.”

Messenger

La sonda misura 1.9 x 1.4 x 1.3 m, e la sua principale fonte di energia risiede nei suoi pannelli solari di 2.5 mq di superficie. Esso ha inoltre uno schermo solare di 2.5 x 2 m, per permettere alle sue strumentazioni di operare a temperature appropriate. Il suo peso a pieno carico ? di 1100 Kg, che comprendono i 600 Kg di carburante liquido da usare nelle manovre orbitali, e i 50 Kg di strumenti scientifici.

Il veicolo spaziale ? stato costruito per la NASA dall’Applied Physics Laboratory (APL) della Johns Hopkins University del Meryland, negli USA.

L’APL ha gi? costruito altre sonde spaziali da esplorazione, come il NEAR che si ? appoggiato sulla superficie dell’asteroide EROS nel 2001, l’ACE nel 1997, e la sonda FUSE nel 1999. Inoltre l’azienda ha anche costruito la sonda Contour (nell’ambito della serie Discovery), della quale purtroppo si sono persi i segnali radio, mentre stava per lasciare l’orbita terrestre nel 2002.

Dopo l’approvazione della missione, nel Giugno del 2001, la costruzione dei vari componenti ? iniziata nel Marzo del 2002, mentre l’integrazione ? iniziata nel Febbraio del 2003. Nel Dicembre del 2003 sono iniziati i due mesi e mezzo di tests, prima che la sonda Messenger arrivasse agli stabilimenti dell’Astrotech di Titusville in Florida, per le operazioni finali, il 10 Marzo 2004.

Lancio

Originariamente, il lancio di questa missione da 420 milioni di $, era previsto per il mese di Marzo 2004, me ? stata rinviata in un primo momento fino a Maggio, ed infine a Luglio/Agosto 2004, principalmente per permettere l’esecuzione di ulteriori tests sull’hardware.

Il primo stadio del razzo Delta 2H della Boeing, ? stato posto sulla torre di lancio del pad 17B, in Florida, il 30 Giugno. Il 21 Luglio, Messenger ? stato trasportato dagli stabilimenti dell’Astrotech al pad, ed installato in cima al secondo stadio del Delta.

Una finestra di lancio di 15 giorni si ? aperta il 30 di Luglio, ma i managers della Boeing hanno scelto di lasciare pi? margine al completamento dei preparativi per il lancio, cos? ? stata fissata la data del 2 Agosto 2004. Il countdown ? iniziato il primo di Agosto, ma la “return mission” su Mercurio era destinata a partire con ritardo comunque. Una tempesta tropicale si stava sviluppando  velocemente sull’Atlantico (si era agli inizi della stagione degli uragani),  pertanto il lancio ? stato nuovamente rinviato. Infatti le nubi della tempesta erano poste sulla rotta del Delta, e poich? erano enormi, il mission control aveva preferito rinviare l’inizio della missione.

Finalmente, appena 24 ore dopo, il Delta 2 ? decollato nelle prime ore del mattino del 3 Agosto, alle 06:16 UTC, e Messenger si ? arrampicato nel cielo rischiarato dalla Luna.

Meno di un’ora dopo il lancio, Messenger si ? separato dall’ultimo stadio del vettore, per dare inizio al suo viaggio di 7 anni verso Mercurio.

La serie delle missioni Discovery della NASA

Il programma Discovery per l’esplorazione dei corpi celesti del sistema solare relativamente vicini alla Terra, consiste al momento, di 10 missioni individuali. La prima di esse a venire lanciata, ? stata la NEAR, nel Febbraio 1996, che come detto, ? atterrata sull’asteroide Eros nel 2001. Le altre missioni di successo hanno incluso il Mars Pathfinder Rover del 1996/97, ed il Lunar Prospector nel 1998/99. L’8 di Settembre del 2004 si ? conclusa, purtroppo non nel migliore dei modi, la missione Genesis, lanciata nel 2001 e che avrebbe dovuto raccogliere particelle di vento solare; infine, nel 1999 ? partita la missione Stardust, che dovr? raccogliere e riportare sulla Terra del materiale cometario, nel Gennaio 2006. Le prossime missioni, saranno la Dawn e la Deep Impact.

 

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