Rosetta lascerà la sua cometa per tre settimane

Fra pochi giorni, il 23 Settembre, la sonda europea Rosetta si metterà in marcia per un'escursione di tre settimane che la porterà fino a ben 1500 chilometri dal nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Lo scopo dell'escursione sarà quello di studiare la chioma e l'ambiente di plasma attorno alla cometa.

In particolare, Rosetta andrà alla ricerca del bow shock, la regione di interfaccia tra la magnetosfera della cometa e il vento solare, il flusso di particelle cariche emesso dal Sole. L'esistenza di bow shock cometari fu prevista nel 1967 da Ludwig Biermann e confermata da misurazioni effettuate presso le comete 21P/Giacobini-Zinner, 1P/Halley, 26P/Grigg-Skjellerup e 19P/Borrelly.

A sinistra, l'intensità del campo magnetico della cometa di Rosetta a 1.3 UA dal Sole. Al centro la densità e a destra la velocità dei protoni del vento solare. Adattato da C. Koenders et al, 2013, Planetary and Space Science, Vol. 87, Pages 85–95.

"Le misurazioni precedenti, effettuate tramite flyby, hanno fornito informazioni limitate sui bow shock di una manciata di comete," spiega Claire Vallat dell'ESA, "Rosetta, al contrario, registrerà dati nel corso di molti giorni, monitorando l'evoluzione dell'ambiente di plasma attorno a 67P/C-G poco dopo il perielio." La cometa ha doppiato il perielio, il punto della sua orbita più vicino al Sole, il 13 Agosto (clicca qui per i dettagli).

La nuova traiettoria porterà la sonda a più di 1500 km di distanza dal nucleo in direzione del Sole, dove gli scienziati credono sia situato il bow shock. La sonda tornerà in prossimità del nucleo verso metà Ottobre. Nel corso della sua missione, Rosetta si è avvicinata fino a soli 8 km dal suolo della cometa, anche se in tempi più recenti, per evitare gli spiacevoli guasti di navigazione che avevano colpito gli inseguitori di stelle a inizio anno (clicca qui per i dettagli), la sonda si è tenuta a distanze di 300-500 km. In questo momento, Rosetta si trova a 450 km di quota.

"Anche se può sembrare strano allontanarsi dal nucleo proprio adesso, queste misurazioni sono fondamentali per comprendere il comportamento della cometa su larga scala e devono essere effettuate quando la cometa è ancora molto attiva," aggiunge Vallat.

Rosetta innescherà la sua nuova traiettoria con un'accensione dei motori programmata per le 3:40 ora italiana del 23 Settembre. La manovra comporterà un cambiamento di velocità, o Delta-V, di soli 2.34 m/s (circa otto chilometri orari e mezzo), sufficienti a strappare la sonda dalla gravità della cometa.

I dati raccolti da Giotto durante il suo flyby della cometa Grigg-Skjellerup nel 1992. Tratto da A. J. Coates et al, 1997, Journal of Geophysical Research, vol. 102, no. A4, pages 7105.

Quando, il 30 Settembre, Rosetta raggiungerà la massima distanza dal nucleo, la sonda si troverà sopra un punto a -60 gradi di latitudine. In quel momento, nell'emisfero meridionale della cometa sarà mattina.

"Quando saremo così lontani, non avremo più punti di riferimento per la navigazione," spiega Sylvain Lodiot dell'ESA. "La navigazione sarà basata sulla determinazione del centro della cometa nelle immagini della NavCam."

Una volta raggiunta la distanza desiderata, Rosetta riaccenderà i suoi propulsori per una manovra di rientro e il 7 Ottobre sarà già a soli 500 km dal nucleo. Dopodiché, la sonda si muoverà piuttosto cautamente: non avendo informazioni aggiornate sullo stato delle attività del nucleo, gli ingegneri non vogliono rischiare.

"Non ci fermeremo a 500 km, ma ci avvicineremo passo dopo passo, dato che dovremo capire cosa sta accadendo sulla cometa e valutare la sua attività," prosegue Lodiot.

Esposti al calore del Sole, i ghiacci di acqua, monossido e diossido di carbonio sulla superficie e all'interno della cometa iniziano a sublimare, formando getti che alimentano la chioma, cioè l'atmosfera della cometa. Queste molecole sono in origine neutre, ma, in seguito a una varietà di processi, gli atomi possono essere ionizzati, cioè perdere uno o più elettroni e di conseguenza acquisire una carica positiva. Gli ioni molecolari che si vanno così a formare, tra cui H2O+ e O+, costituiscono la magnetosfera della cometa e iniziano a interagire con il vento solare. Quest'ultimo è in grado di raccattare gli ioni, ma, così facendo, subisce un rallentamento, fino a fermarsi a contatto con la magnetosfera cometaria. Questa regione, appunto, è il bow shock.

La posizione del bow shock di una cometa varia notevolmente in base al livello di attività del nucleo. La missione Giotto aveva visitato la cometa di Halley nel 1986, individuando la presenza di un bow shock a migliaia di chilometri dal nucleo; nel 1992, la stessa sonda aveva rilevato un bow shock a 20 mila chilometri da 26P/Grigg-Skjellerup.

"La cometa di Halley era molto più attiva di 67P/C-G, e di conseguenza il suo bow shock era molto più lontano di dove pensiamo si trovi quello di Rosetta," spiega Hans Nilsson dello Swedish Institute for Space Physics. "La cometa 26P/Grigg-Skjellerup, al contrario, era una cometa relativamente a bassa attività, e il ritmo di produzione di gas al momento dell'incontro con Giotto era simile a quello del perielio di 67P/C-G." Effettuando le misurazioni tra le sei e le otto settimane dal perielio, gli scienziati sperano che il bow shock della cometa di Rosetta si sia avvicinato entro i 1500 km di distanza dal nucleo.

Prima foto

Credits: Modelling and simulation: Technische Universität Braunschweig and Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; Visualisation: Zuse-Institut Berlin