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4) Principali programmi spaziali passati, presenti e futuri
Missioni passate
Luna 2
Impatto sulla superficie della Luna nel 1959 (URSS)
Luna 3
Prime fotografie della faccia esterna della Luna, 1959 (URSS)
Mariner 2
È la prima sonda ad essersi avvicinata con successo a Venere nel dicembre 1962, ha raccolto informazioni che hanno confermato che Venere è un mondo molto caldo con un'atmosfera coperta di nubi composta per lo più di anidride carbonica.
Mariner 4
Sonda sorella del Mariner 3, raggiunse Marte nel 1965 e raccolse le prime immagini ravvicinate della superficie marziana durante il sorvolo del pianeta. Trovò un mondo craterizzato con un'atmosfera molto più sottile di quanto si credesse.
Mariner 9
Sonda sorella del Mariner 8, fu la prima a orbitare intorno a Marte nel 1971. Rivelò la presenza di grandi vulcani sulla superficie marziana, di enormi sistemi di canaloni e di indizi del fatto che un tempo c'era dell'acqua. Prese anche le prime immagini dettagliate delle due piccole lune di Marte, Phobos e Deimos.
Apollo
Sei atterraggi di esseri umani sulla Luna, con raccolta di campioni lunari, tra il 1969 e il 1972. È stata preparata dalle missioni Ranger, Surveyor e Lunar Orbiter, la prima ha effettuato fotografie del suolo lunare, la seconda ha allunato della strumentazione mentre la terza ha individuato il posto per la allunaggio della Apollo.
Luna 16
Raccolta automatica di campioni dalla Luna, 1970 (URSS)
Pioneer 10 e Pioneer 11
Il Pioneer 10 fu la prima sonda ad avvicinarsi a Giove nel 1973. Il Pioneer 11 lo seguì nel 1974 e quindi andò oltre e divenne la prima sonda a studiare Saturno nel 1979. I Pioneer furono progettati per provare la capacità di una sonda di sopravvivere al passaggio attraverso la cintura degli asteroidi e attraverso la magnetosfera di Giove. Le due sonde superarono il primo passaggio senza problemi, mentre furono gravemente danneggiate dagli ioni intrappolati nel campo magnetico di Giove. Queste informazioni furono di cruciale importanza per il successo delle missioni Voyager. In qualità di prime sonde a lasciare il nostro sistema solare, i Pioneer 10 e 11 portano un messaggio grafico nella forma di una placca d'oro anodizzato di 15 x 23 cm, imbullonata sulla struttura principale di ciascuna sonda.
Mariner 10
Utilizzò Venere come fionda gravitazionale verso Mercurio nel 1974. Raccolse le prime immagini ravvicinate dell'atmosfera venusiana all'ultravioletto, rivelò che l'intero sistema di nuvole gira intorno al pianeta in quattro giorni terrestri. Il Mariner 10 compì tre voli radenti su Mercurio tra il 1974 e il 1975, prima che venisse perso il controllo del suo assetto. Scoprì che Mercurio è un mondo fortemente craterizzato, con una massa molto più grande di quanto stimato in precedenza.
Venera 7
È la prima sonda ad aver inviato dati dalla superficie di un altro pianeta (Venere) nel 1970.
Venera 9
Atterraggio morbido su Venere e raccolta di immagini della superficie nel 1975. (URSS) Fu la prima sonda ad atterrare sulla superficie di un altro pianeta.
Pioneer Venus
1978 sonda orbitante, con quattro sonde atmosferiche; realizzò la prima mappa di alta qualità della superficie di Venere.
Viking 1
Il Viking 1 entrò in orbita intorno a Marte il 19 giugno 1976, facendo scendere il lander sulle colline orientali della Chryse Planitia il 20 luglio 1976. Ricercò microrganismi marziani ed effettuo fotografie a colori delle zone circostanti. Si apprese che il cielo di Marte era di colore roseo e non blu scuro come si pensava (il cielo rosa è dovuto alla luce solare che si riflette sulle particelle di polvere rossa presenti nella sottile atmosfera).
Viking 2
Il Viking 2 fu lanciato il 9 settembre 1975 ed entrò in orbita intorno a Marte il 7 agosto 1976. Il lander si è posato sull'Utopia Planitia il 3 settembre 1976. Ha svolto essenzialmente gli stessi compiti del suo lander gemello, con l'eccezione che il suo sismografo ha registrato un "martemoto".
Voyager 1 e 2
Il Voyager 1 venne lanciato il 5 settembre 1977, raggiunse Giove il 5 marzo 1979 e quindi Saturno il 13 novembre 1980. Il Voyager 2 fu lanciato il 20 agosto 1977 (prima del Voyager 1), raggiunse Giove il 7 agosto 1979, Saturno il 26 agosto 1981, Urano il 24 gennaio 1986 e Nettuno l'8 agosto 1989. Il Voyager 2 si avvantaggiò di un raro allineamento planetario, che si verifica ogni 189 anni, per fiondarsi da un pianeta all'altro. Il Voyager 1 avrebbe potuto, teoricamente, dirigersi verso Plutone, ma per correre meno rischi il JPL preferì indirizzarlo su Titano. Il Voyager 2, continuò la missione verso Urano e Nettuno. Se non succedono incidenti imprevisti, dovremmo essere in grado di mantenere i contatti con entrambi i Voyager almeno fino all'anno 2030. Tutte e due le sonde hanno una scorta di idrazina, si calcola che il Voyager 1 ne avrà abbastanza fino al 2040 e il Voyager 2 fino al 2034. Il fattore limitativo è rappresentato dagli RTG (generatori termici a radioisotopi), visto che l'energia di tali generatori sta lentamente diminuendo ogni anno. Dal 2000 non c´è abbastanza energia per gli strumenti UVS (spettrometri ultravioletti). Entro il 2010 l'energia sarà diminuita al punto che non tutti gli strumenti potranno essere accesi nello stesso istante. Allora entrerà in azione un progetto di risparmio energetico, che alternerà l'accensione dei vari strumenti. Con questo sistema le sonde potranno durare per altri 10 anni, poi l'energia sarà insufficiente per mantenerle in vita. Voyager 1 ha superato il Pioneer 10 e ora è l'oggetto creato dall'uomo più lontano nello spazio.
Giotto
Giotto fu lanciata con un Ariane-1 dall'ESA il 2 luglio 1985 e si avvicinò a circa 540 km (+/- 40 km) dal nucleo della Cometa di Halley il 13 marzo 1986. La sonda portava dieci strumenti, tra cui una telecamera a colori, e raccolse dati fino a poco tempo prima di raggiungere la minima distanza dalla cometa, quando il collegamento fu temporaneamente perduto. Giotto risultò gravemente danneggiata dalla polvere ad alta velocità incontrata durante l'avvicinamento e poco dopo venne messa a riposo.
Clementine
Venne lanciata il 25 gennaio 1994 verso un'orbita compresa tra 425 e 2950 km dalla Luna con l'incarico di svolgere un'operazione di mappatura per 2 mesi. Gli strumenti di bordo includevano rilevatori ultravioletti e medio-infrarossi, nonché un lidar capace di ottenere dati altimetrici per le medie latitudini della Luna.
Mars Observer
Sonda orbitante intorno a Marte, con una telecamera a risoluzione 1,5 m/pixel. Fu lanciata il 25 settembre 1992 su un razzo Titan III/TOS. Venne perduto il contatto il 21 agosto 1993, proprio quando il Mars Observer stava per entrare in orbita attorno a Marte. Il Mars Global Surveyor, la missione destinata a raggiungere i medesimi risultati scientifici del Mars Observer, venne lanciata nel novembre 1996.
Magellano
Lanciata nel maggio 1989, Magellan ha mappato il 98% della superficie di Venere con una risoluzione migliore di 300 metri e ha ottenuto una mappa del campo gravitazionale per il 95% del pianeta.
Missioni presenti
Voyager 1 e 2
Entrambi i Voyager stanno utilizzano i loro spettrometri ultravioletti per mappare l'eliosfera e studiare il vento interstellare. I rilevatori di raggi cosmici stanno osservando gli spettri dei raggi nella zona esterna dell'eliosfera.
Galileo
Sonda orbitante intorno a Giove, accompagnata da una sonda atmosferica.
Ulysses
Sta ora studiando le regioni polari del Sole , venne lanciato dallo Space Shuttle Discovery nell'ottobre 1990. Nel febbraio 1992 ha utilizzato la fionda gravitazionale di Giove per lanciarsi fuori del piano dell'eclittica. Attualmente ha completato la sua missione principale di sorvolo di entrambi i poli solari. La sua missione è stata prolungata per un'altra orbita, cosicché può sorvolare i poli solari nel momento in cui il ciclo delle macchie sarà al massimo.
Wind
Dopo il lancio del 1° novembre 1994, il satellite NASA Wind raggiungerà un punto vantaggioso tra la Terra e il Sole, dando agli scienziati l'opportunità di studiare il vento solare.
NEAR
La missione Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) è dedicata all´asteroide Eros 433 e verrà descritta in seguito.
Mars Surveyor Program
Il Mars Global Surveyor è la prima missione di un nuovo programma decennale di esplorazione automatizzata di Marte, denominato Mars Exploration Program. Questo programma sarà costituito da una nutrita serie di sonde orbitanti e lander, che saranno lanciate ogni 26 mesi, quando Marte sarà allineato alla Terra.
Pathfinder
Il Mars Pathfinder è la seconda missione NASA di esplorazione planetaria a basso costo. Consiste di una stazione lander e di un piccolo rover di superficie chiamato Sojourner.
Cassini
Sonda orbitante di Saturno e sonda atmosferica di Titano, verrà descritta nel seguito.
Lunar Prospector
Il Lunar Prospector, la prima missione NASA sulla Luna dopo quasi 30 anni, è stato lanciato il 6 gennaio 1998.
Missioni future
Stardust
Lo Stardust raccoglierà del materiale dalla chioma della cometa Wild-2 e lo porterà sulla Terra. La missione verrà descritta nel seguito.
Europa Orbiter
Usando uno strumento chiamato scandaglio radar per inviare onde radio attraverso il ghiaccio, l'Europa Orbiter sarà in grado di rilevare il passaggio dal ghiaccio all'acqua, situato forse a meno di 1 chilometro sotto la superficie di Europa, uno dei quattro satelliti galileiani di Giove. Questa missione potrebbe essere la prima a inviare un "idrobot", ovvero un sottomarino radiocontrollato, che possa passare attraverso il ghiaccio ed esplorare quindi la zona sottostante.
Pluto-Kuiper Express
Due sonde incontreranno Plutone e Caronte , il volo radente dovrebbe avvenire a 12-18 km al secondo; i dati saranno registrati a bordo delle sonde durante il breve incontro e quindi, nel corso dell'anno seguente, verranno lentamente trasmessi a Terra (lentamente a causa della bassa potenza, della piccola estensione delle antenne e della grande distanza).
Mercury Polar Flyby
Come esito di un rinnovato interesse per Mercurio, sono state avanzate le proposte per due missioni della classe Discovery. Le due proposte per Mercurio sono il Mercury Polar Flyby (MPF) e Hermes (una sonda orbitante).
5) La missione Cassini/Huygens
La sonda Cassini/Huygens è stata lanciata verso Saturno il 15 Ottobre 1997 mediante il razzo
Titan IVB/Centaur dalla base di Cape Canaveral. Tale razzo ad elevata potenza si è reso necessario in quanto l´Orbiter Cassini pesa 2150Kg mentre il Probe Huygens 350Kg , sono inoltre stati imbarcati 3132 Kg di propellente che consentiranno alla sonda di raggiungere Saturno e di rimanere in orbita intorno ad esso almeno per 4 anni.
La traiettoria seguita dalla Cassini è illustrata nella seguente figura , verranno sfruttati 4 diversi Flyby, nella fattispecie 2 con Venere, uno con la Terra ed uno con Giove, da notare poi che la antenna ad alto guadagno verrà diretta nella direzione del Sole con lo scopo di fungere da schermo al calore nel tratto in cui la sonda si trova a distanza inferiore dal Sole rispetto alla Terra.
Date le enormi distanze dal Sole che Cassini deve raggiungere, non è possibile l´utilizzo di pannelli solari, si fa invece uso di RTG , Radioisotope Thermoelectric Generators i quali hanno dato luogo a numerose polemiche in fase di lancio in quanto viene utilizzato il decadimento naturale del plutonio per generare calore e quindi corrente elettrica.
È interessante inoltre osservare che giunta a Saturno, Cassini si troverà a circa 9AU e quindi i segnali da essa inviati impiegheranno 70 minuti per giungere a Terra, ciò implica che non è possibile un controllo diretto della sonda.
Il 6 Novembre 2004 si staccherà la Huygens Probe la quale ruotando su se stessa entrerà nella atmosfera di Titano dove collezionerà dati per circa 2,5 ore prima di raggiungere il suolo. L´Orbiter Cassini continuerà il suo viaggio nel sistema di Saturno per circa 4 anni sfruttando numerose volte Flyby con Titano, alcune delle orbite sono illustrate nella seguente immagine :
La Huygens Probe è stata realizzata dall´ESA , si compone di una base PSE che rimane connessa alla Cassini avente il compito di interfacciarsi via radio con la sonda stessa mentre essa scende nella atmosfera di Titano il 27 Novembre 2004.
Il mantello termico che ricopre gli strumenti ha il compito di dissipare il calore generato durante l´ingresso nella atmosfera ed il conseguente rallentamento. L´apertura di un primo paracadute ne elimina il mantello superiore, si aprirà quindi subito il paracadute principale e dopo circa 30 secondi si distacca il mantello inferiore, le protezioni degli strumenti scientifici vengono dischiuse ed inizia una lenta discesa per 15 minuti dopodiché si distacca il paracadute principale e se ne apre uno più piccolo che consente la discesa ad una velocità maggiore. La velocità di impatto è di 7m/s contro i 6km/s che si avevano in ingresso alla atmosfera .
L´antenna ad alto guadagno HGA della Cassini rimarrà puntata verso la Huygens per circa 3 ore dopodiché verrà puntata verso la Terra ed inizierà ad inviare i dati raccolti.
Da notare che la missione è per molti versi simile alla missione Galileo che consisteva nel rilascio di una sonda nella atmosfera di Giove, in quel caso tuttavia la sonda trasmetteva informazioni sin quando non veniva distrutta dalla atmosfera stessa, Giove infatti è un pianeta gassoso con una intensa magnetosfera ed una pressione elevatissima.
Tramite essa si sono potuti determinare molti aspetti ignoti tra cui :
a) presenza di fasce di Van Hallen con intensità 10 volte superiore a quelle sulla Terra
b) pressione di 24bar e temperatura di 152°C
c) venti a 700km/h indipendenti dalla quota
Obiettivi della Cassini
Riguardanti Saturno
a) Determinare la composizione della atmosfera di Titano e trarre informazioni per capire come si è formata ed è evoluta
b) Misurare la velocità dei venti e le direzioni
c) Acquisire dati per comprendere meglio la struttura interna del pianeta
d) Determinare la variazione notte-giorno della ionosfera di Saturno
e) Osservare i fulmini e la loro relazione con le onde radio ricevute da Saturno
Riguardanti gli anelli
a) Studiare la forma degli anelli ed i processi responsabili della loro struttura.
b) Mappare la composizione chimica e la distribuzione dei materiali sugli anelli
c) Determinare la distribuzione di polveri e meteoriti intorno agli anelli
d) Studiare le interazioni tra gli anelli e la magnetosfera, ionosfera ed atmosfera
Riguardanti la magnetosfera
a) Determinare la forma e l´orientazione del campo magnetico semi-assiale
b) Determinare il flusso di corrente elettrica
c) Studiare gli effetti della interazione di Titano con i flussi di particelle cariche nel vento solare e nella magnetosfera
Strumenti scientifici Cassini Orbiter
Microwave Remote Sensing Instruments
Il Radar si è reso necessario in quanto Titano è normalmente coperto da nuvole e quindi non è possibile la sua mappatura nel visibile, lo strumento del resto viene anche utilizzato nelle modalità altimetro, scatterometro e radiometro, in particolare nella modalità Imager ed Altimetro si misura il tempo necessario ad un impulso inviato dal Radar per tornare allo stesso, da questa informazione si ricava un immagine o una altezza. Nella modalità scatterometro si misura l´intensità della onda che ritorna al Radar traendo in tal modo informazioni sulla composizione chimica di Titano, infine nella modalità Radiometro il Radar è solamente passivo e consente di misurare il calore latente della atmosfera. Le prestazioni sono le seguenti :
1) Synthetic Aperture Radar Imager [SAR] (13.78 GHz; 0.35-1.7 km risoluzione )
2) Altimetro (13.78 GHz; 24-27 km risoluzione orizzontale, 90-150 m risoluzione verticale)
3) Radiometro (13.78 GHz passivo; 7-310 km risoluzione)
La composizione e la struttura di un pianeta viene ricavata mediante misure di rifrazione, effetto Doppler e altre modifiche al segnale quando la sonda è occultata rispetto alla Deep Space Network (… la rete delle stazioni di Terra preposta dalla NASA a mantenere i collegamenti con le sonde spaziali, le principali sono a Goldstone in California, Camberra in Australia e Madrid in Spagna). Le bande utilizzate sono le seguenti :
1) Ka (T: 32.02344[NC] or 32.02860[CK] or 32.03377[CX] GHz; R: 34.31636 GHz)
2) X (T: 8.4272[NC] or 8.4299[CX] GHz; R: 7.175 GHz)
3) S (T: 2.29833[NC] or 2.29907[CX] Ghz)
Dove NC sta per Non Coerente, CK/X per coerente con uplink in banda K/X.
Optical Remote Sensing Instruments
Essendo la Cassini destinata a diverse osservazioni, sono installate due diverse camere, una a bassa risoluzione con una lunghezza focale di 200mm ed una ad alta risoluzione con una lunghezza focale di 2000mm la quale viene utilizzata anche per la navigazione. Entrambe utilizzano un detector CCD quadrato (…costituito da 10242 pixels aventi 12 mm di lato) raffreddato e schermato dalle radiazioni.
Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS)
Un reticolo di diffrazione suddivide la luce nelle sue componenti, dalla misura della intensità associata ad ogni lunghezza d´onda si possono determinare le composizioni chimiche della atmosfera e degli anelli di Saturno, dei suoi satelliti e della atmosfera di Titano.
Lo strumento dispone di due canali :
1) Visible Channel [VIMS-V] (da 0.35mm a 1.07µm [96 channels]; 32x32mrad FOV)
2) Infrared Channel [VIMS-IR] (da 0.85mm a 5.1µm [256 channels]; 32x32mrad FOV)
Consente di ottenere una immagine “False Color” a partire dalla risposta nell´ultravioletto dello spettrografo, in tal modo si potranno avere informazioni sulla composizione della atmosfera di Saturno e Titano nonché degli anelli. Dispone dei seguenti 4 canali :
1) (56nm , 118 nm) Ultravioletto Estremo
2) (110nm , 190 nm) Lontano Ultravioletto
3) (115nm , 185 nm) consente di valutare la densità degli anelli mediante misure di rapporti S/N durante l´occultazione delle stelle o del Sole da parte degli anelli stessi
4) (121.5 nm) per la misura della assorbimento di idrogeno e deuterio
Misura l´emissione nell´infrarosso della atmosfera e degli anelli di Saturno al fine di determinarne la composizione e la temperatura. È composto da un telescopio, (…dotato di uno specchio parabolico primario avente un diametro di 50,8cm ed uno specchio iperbolico secondario) e da tre interferometri con le seguenti caratteristiche :
1) Lontano Infrarosso ( da 16.67mm a 1000 µm; IFOV 4.3 mrad circolare)
2) Medio Infrarosso ( da 9.09mm a 16.67µm; IFOV 0.273 mrad quadrato)
3) Medio Infrarosso ( da 7.16mm a 9.09µm; IFOV 0.273 mrad quadrato)
Lo strumento è mantenuto ad una temperatura di 80K.
Fields, Particles, and Waves Instruments
Consente la misura di flussi di molecole ionizzate provenienti dalla ionosfera di Saturno e da Titano, si compone di un ion mass spectrometer e di un ion beam spectrometer.
Investiga le proprietà fisiche, chimiche e dinamiche della particelle presenti negli anelli di Giove e di Saturno nonché della polvere cosmica, si compone di un analizzatore vero e proprio della polvere e di 2 sensori che fungono da contatori al alto rate.
Consente lo studio dei gas neutri e degli ioni positivi in prossimità della atmosfera di Saturno, si basa su due diversi ionizzatori di gas neutri i quali alimentano la analizzatore di massa.
Consente la misura dei campi elettrici e magnetici nonché della densità elettronica e della temperatura del plasma (… elettroni e ioni positivi trasportati dal vento solare e presenti nelle magnetosfere di Giove e Saturno). Lo strumento è costituito da un ricevitore a larga banda con 2 diversi filtri d´ingresso, uno tra 10Hz e 10kHz e la altro tra 10kHz ed 80kHz, un ricevitore a media frequenza che copre lo spettro tra 25Hz e 12.6kHz ed un ricevitore a basse frequenze che copre lo spettro tra 0.1Hz e 2.5kHz. Tutti e tre i ricevitori possono essere connessi ad una antenna costituita da 3 elementi lunghi 10m, un sensore magnetico oppure un sensore Langmuir.
Consentirà di determinare presenza e dinamica del plasma nella magnetosfera di Saturno.
Strumenti scientifici Huygens Probe
La sonda Huygens contiene i 6 seguenti strumenti scientifici :
- Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI)
Contiene un insieme di sensori atti a misurare le caratteristiche fisiche ed elettriche della atmosfera di Titano, un accelerometro misurerà le forze lungo i tre assi nel corso della discesa pertanto, conoscendo le proprietà aerodinamiche della sonda, si potrà dedurre la densità atmosferica e individuare eventuali raffiche di vento. Vi sono poi dei sensori di temperatura e di pressione ed altri che consentono la misura della conduttività sia della atmosfera che del terreno.
- Doppler Wind Experiment (DWE).
Utilizzando un oscillatore ultra stabile si avrà che le variazioni di frequenza nel collegamento tra Orbiter e Probe contengono informazioni sullo spostamento della sonda a causa dei venti.
- Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR)
Consente di determinare il bilancio radiativo della atmosfera di Titano misurando i flussi di radiazione verso la alto e verso il basso. Un Imager infrarosso ed uno visibile effettueranno il rilevamento della superficie nella fase finale della discesa, un ulteriore imager è invece dedicato alla vista in orizzontale e verso la parte bassa delle nuvole.
- Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS)
Si tratta di un analizzatore chimico dei gas presenti nella atmosfera, vengono prelevati dei campioni ad alta quota che poi sono analizzati nella fase terminale della discesa.
- Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP)
Consente la analisi dei materiali organici complessi contenuti nella aerosol.
- Surface-Science Package (SSP)
È costituito da un insieme di sensori volti a determinare le caratteristiche fisiche del suolo di Titano nel punto di impatto, indipendentemente dal fatto che sia superficie solida o liquida. Negli ultimi 100m della discesa sarà operativo un sonar che consente di misurare distanze e la velocità del suono nel caso la superficie sia liquida, da questa velocità si possono poi determinare accelerazione e temperatura. Se la superficie è liquida, altri sensori sono in grado di rilevare densità, temperatura, indice di riflessione, conduttività termica, etc.
6) La missione NEAR
La missione Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) è importante per diversi motivi tra i quali rilevanti sono i seguenti :
a) E´ la prima missione del programma Discovery della NASA, un programma che si propone di realizzare missioni spaziali caratterizzate da un massimo di 3 anni di ciclo di sviluppo e costi inferiori ai 150 milioni di dollari comprendenti costruzione, lancio e 30 giorni di operatività, tali risultati vengono ottenuti focalizzando la attenzione su pochi obiettivi.
b) È la prima sonda ad orbitare intorno ad un asteroide, Eros 433, ciò ne consentirà una mappatura precisa e completa sia topografica che chimica, in passato soltanto la sonda Galileo diretta a Giove aveva avuto la possibilità di fotografare da vicino due asteroidi, nella fattispecie Gaspra (il 29 Ottobre 1991) e Ida (il 28 Agosto 1993).
NEAR è stata lanciata il 16 Febbraio 1996 con un razzo Delta, ha eseguito un flyby con la Terra per acquisire velocità ed uno con la asteroide Mathilde al fine di rilevarne alcune caratteristiche, il 20 Dicembre 1998 ha incontrato Eros 433 per poi entrare in orbita intorno ad esso.
L´orbita seguita è riportata nella seguente figura :
Dell´incontro con Matildhe ha stupito gli scienziati la presenza di crateri da impatto con 20 Km di diametro e circa 10-15 Km di profondità, si ritiene infatti che un meteorite capace di scavare un tale cratere avrebbe dovuto frantumare la asteroide inoltre a differenza di Ida e Gaspra, che hanno rivelato un periodo di rotazione di 7 e 4 ore, Mathilde gira su sé stessa in 17.4 giorni il che può essere giustificato da un fortissimo impatto meteorico che ha colpito la asteroide rallentando notevolmente la sua velocità.
Classificazione degli asteroidi
Il primo asteroide fu scoperto il 1° Gennaio 1801 da Giuseppe Piazzi, il suo nome è Cerere , in seguito ne sono stati scoperti molti altri tuttavia Cerere è il più grande avendo un diametro di 933km ed essendo formato dal 25% della massa di tutti gli asteroidi.
Gli asteroidi sono classificati secondo vari tipi, in base ai loro spettri (e quindi alla loro composizione chimica) e al loro albedo:
- tipo C, comprende più del 75% degli asteroidi conosciuti, sono estremamente scuri (albedo 0,03) ed hanno più o meno la stessa composizione chimica del Sole meno l'idrogeno, l'elio e altri elementi volatili;
- tipo S, 17% degli asteroidi conosciuti, sono relativamente luminosi (albedo 0,10-0,22) e sono composti da una miscela metallica di nichel e ferro, con silicati di ferro e magnesio;
- tipo M, sono abbastanza luminosi (albedo 0,10-0,18) e composti esclusivamente da nichel e ferro.
Gli asteroidi sono inoltre classificati in base alla loro posizione nel sistema solare:
- Cintura principale: situata tra Marte e Giove, a circa 2 - 4 UA dal Sole; è divisa in sottogruppi: Ungarias, Flora, Focea, Koronis, Eos, Temi, Cibele e Ilda (che sono i nomi degli asteroidi principali di ciascun sottogruppo).
. Asteroidi vicini alla Terra: sono quelli che si avvicinano alla Terra
- Troiani: situati vicino ai punti lagrangiani di Giove (60 gradi davanti e dietro Giove sulla sua orbita).
Strumenti scientifici NEAR
MultiSpectral Imager
Ha lo scopo di determinare dimensioni, forma e caratteristiche di rotazione della asteroide 433 Eros inoltre ha il compito di mappare la morfologia e la composizione superficiale.
Lo strumento si basa su un CCD raffreddato al silicio, un telescopio, e dei filtri rotanti, le sue specifiche sono le seguenti :
· Matrice CCD : 244 X 537 pixels
· Field of view : 2.25° X 2.9° corrispondente a 3.9 X 5.1 km da 100km
· IFOV : 95 X 161mrad, corrispondente a 9.5 X 16.1m da 100 km
· Risoluzione spettrale : 400-1100 nm
· Filtri : 450, 550, 760, 900, 950, 1000, 1050 nm , wideband
· Risoluzione radiometrica : 12-bit
La mappatura avverrà inizialmente su di una orbita a 100km dalla superficie della asteroide per poi passare ad una orbita a 35km, inoltre il filtro a larga banda verrà utilizzato per la navigazione.
X-Ray/Gamma-Ray Spectrometer
Lo strumento si compone di un X-ray fluorescence spectrometer ed un gamma-ray spectrometer ed ha il compito di investigare la composizione della superficie di Eros 433 in modo da determinare con quale tipo di meteoriti siano avvenuti degli impatti, in particolare i raggi X sono emessi dalla superficie (meno di un millimetro di profondità) mentre i raggi gamma da circa 10 cm di profondità. Si noti che i raggi rifratti sono molto deboli e questo è il motivo principale per il quale si è optato per una sonda orbitante.
Magnetometer
Consente di identificare la presenza di un campo magnetico residuo nella asteroide, per semplicità di progetto il magnetometro non è montato su di una asta il cui scopo è di allontanarlo da eventuali sorgenti di disturbo insite nel satellite stesso.
Laser Rangefinder
Si tratta di un altimetro basato su di un laser pulsato a stato solido le specifiche sono le seguenti :
· Lunghezza d´onda del Laser : 1.064 mm
· Risoluzione spaziale : 31 cm
7) La missione Stardust
Anche la missione Stardust come la missione NEAR appartiene al programma Discovery della NASA, il suo obiettivo è quello di raccogliere polvere proveniente dalla chioma della cometa Wild2 e polvere interplanetaria che è stata rilevata in ingresso dalla costellazione del Sagittario, tale materiale sarà poi rinviato a Terra dove potrà essere analizzato dai ricercatori.
La particolarità della missione risiede nell´orbita percorsa che ha lo scopo di far si che la differenza di velocità tra cometa e sonda sia di 6,1km/s che è una velocità 10 volte più bassa rispetto alla velocità con cui la sonda Giotto incontrò la cometa di Halley, inoltre la sonda si avvicinerà sino ad una distanza di 150km dal nucleo della Wild2.
La sonda è stata lanciata il 7 Febbraio 1999 da Cape Canaveral su un veicolo Delta II, composto da 3 stadi , i primi due a combustibile liquido mentre il terzo a combustibile solido. A 114 km di altezza si è distaccato il primo stadio, a 189 km il secondo si è spento per un pò sin quando non si è raggiunto il corretto punto d´uscita dall´orbita della Terra dopodiché si è fatto ruotare il terzo stadio e data una spinta con il secondo, dopo un pò si è distaccato il secondo stadio e successivamente il terzo a quel punto Stardust per mezzo dei suoi motori ha smesso di ruotare e ha dispiegato i pannelli solari.
L´orbita percorsa è illustrata nella seguente immagine :
Tale orbita consentirà di raccogliere sia polvere da Wild2 che particelle interstellari, in particolare verrà utilizzato lo stesso contenitore per entrambe, una matrice di alluminio composta da celle di 1000cm2 contenenti un materiale a bassissima densità chiamato Aerogel il quale verrà utilizzato per immagazzinare le particelle in modo che non vengano alterate, le sue proprietà sono infatti :
a) costituito al 99,8% di aria
b) isola 39 volte meglio del miglior isolamento in fibra ottica
c) 1000 volte meno denso del vetro
La matrice viene estratta dalla capsula SRC che verrà poi utilizzata per il rientro, da un lato si colleziona la polvere interstellare e dalla altro lato la polvere proveniente dalla cometa, per proteggere il corpo del satellite ed i pannelli solari da questa polvere ad alta velocità vengono utilizzati degli schermi che nella seguente figura sono disegnati in grigio :
Il rientro a Terra della capsula SRC contenente i campioni avverrà nel 2006
Strumenti scientifici Stardust
Cometary and Interstellar Dust Analyzer (CIDA)
Ha lo scopo di intercettare le particelle di polvere ed effettuarne una analisi della composizione, si tratta essenzialmente di uno spettrometro che individua la massa dello ione estratto dalla particella di polvere mediante una misura del suo tempo di volo.
Navigation Camera
Viene utilizzata per mantenersi alla giusta distanza dal nucleo della cometa e per effettuarne una mappatura tridimensionale, le caratteristiche della ottica sono le seguenti :
· Lunghezza focale : 200mm
· Field of view : 3.5° X 3.5°
· Risoluzione spettrale : 380-1100 nm
mentre quelle del sensore CCD raffreddato a –35°C e schermato dalle radiazioni sono :
· Matrice : 1024 x 1024 pixels
· Dimensioni del pixel : 12 x 12 mm
Vi è poi un banco di 9 filtri ottici disposti su di un disco rotante.
Dust Flux Monitors
Ha il compito di determinare il flusso delle particelle con lo scopo di evitare alla Stardust di correre troppi rischi di danneggiamento nel corso della avvicinamento alla cometa.
È costituito da due sensori acustici per grandi particelle (…circa 1mm) e da un sensore per piccole particelle (…pochi micron), quest´ultimo è costituito da una plastica polarizzata (…PVDF) che genera un impulso elettrico quando impatta con piccole particelle aventi elevata velocità.
Mentre nel caso della Terra è pressoché tutto noto e quindi i satelliti vengono utilizzati prettamente per il monitoraggio della ambiente, nel caso della esplorazione del sistema solare i satelliti vengono utilizzati come strumenti di scoperta, un incontro anche occasionale con un pianeta ci dà infatti molte più informazioni di quante se ne riescano ad acquisire da Terra, per via della atmosfera che funge da schermo verso l´esplorazione dello spazio.
Le problematiche sempre nuove offerte dall´esplorazione spaziale hanno fornito notevoli spunti alla ricerca che ha prodotto materiali, come la aerogel, aventi caratteristiche decisamente innovative e per i quali è facile prospettare un utilizzo anche in applicazioni terrestri, semmai in ambienti estremi.
Anche se sono stati fatti molti progressi, si può affermare che la ricerca spaziale è ancora agli albori, infatti all´interno del sistema solare sembrano essere assenti altre forme di vita come pure altri mondi abitabili per l´uomo, si rende pertanto primariamente necessario sviluppare dei mezzi di trasporto più veloci che consentano l´esplorazione all´esterno del sistema solare e soprattutto occorrerà sviluppare la possibilità di implementare intelligenza a bordo delle sonde spaziali in quanto a grandi distanze il segnale impiega un tempo troppo lungo per propagarsi dalla sonda alla Terra e quindi attualmente non si è in grado di rispondere con tempestività ad eventuali imprevisti che la sonda può incontrare.
Sistema Solare
http://www.jpl.nasa.gov/basics/bsf-toc.htm
http://www.mtsn.tn.it/astrofili/tnp/sol.html
Lanciatori
http://www.mtsn.tn.it/astrofili/notiz/not08/astronaut.html
Deep Space Network
Programmi missioni
http://sse.jpl.nasa.gov/missions/missions.html
http://www.gsu.edu/other/timeline/satellites.html
http://userpages.umbc.edu/~gwilson/probes.html
http://sse.jpl.nasa.gov/results/calendar.html
http://sse.jpl.nasa.gov/index.html
Missione Cassini/Huygens
http://www.jpl.nasa.gov/cassini/english/
http://lasp.colorado.edu/cassini/
http://www.charm.net/~marc/chronicle/cassini.html
Missione Near
http://www.astrogeo.va.it/astronom/pianeti/near/near.htm
http://www.mtsn.tn.it/astrofili/tnp/asteroids.html
http://www.msss.com/small_bodies/near_new/
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Launchpad/4254/corpiminori/cm_astervicino.html
Missione Stardust
http://stardust.jpl.nasa.gov/index.html
http://www.mtsn.tn.it/astrofili/tnp/comets.html
http://www.mclink.it/mclink/astro/ids/lib/chioma.htm
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Launchpad/4254/corpiminori/cm_comete.html
Missione Galileo
http://ccf.arc.nasa.gov/galileo_probe/htmls/Science_summary.html