L’esplorazione di Mercurio è la destinazione finale della missione dell’Agenzia Spaziale Europea che, approvata nel 2000 è partita nell’ottobre del 2018 ed entrerà nell’orbita del pianeta più vicino al Sole nel 2025. La raccolta di dati della missione, già ampia perché prevede la mappatura, studi della geologia, struttura, campo magnetico ed atmosfera di Mercurio, sarà ancor più arricchita dal sorvolo ravvicinato della Terra (aprile 2020) e di Venere (ottobre 2020 ed agosto 2021).
Una missione complessa, della durata di oltre sette anni, basata su due sonde: il Mercury Planetary Orbiter (MPO), che trasporta gli strumenti destinati allo studio della superficie, esosfera e della composizione interna del pianeta, e il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), che trasporta gli strumenti dedicati allo studio della magnetosfera del pianeta.
Le industrie e la ricerca italiane hanno un ruolo ampio, come anche la denominazione dedicata allo studioso italiano indica. La missione è realizzata in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Giapponese JAXA, le sonde sono state lanciate, il 20 ottobre 2018, dal Centro Spaziale di Kourou nella Guyana francese.
La missione è progettata per studiare la composizione, la geofisica, l'atmosfera, la magnetosfera e la storia di Mercurio. In particolare la missione ha quali principali obiettivi scientifici:
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studiare l'origine e l'evoluzione di un pianeta molto vicino alla sua stella;
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studiare Mercurio nella sua forma, struttura interna, geologia, composizione, morfologia;
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fornire un modello 3D di tutta la superficie del pianeta;
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esaminare ciò che resta dell'atmosfera esterna di Mercurio, la sua composizione e le sue dinamiche;
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sondare la magnetosfera del pianeta (la sua struttura e le sue dinamiche);
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determinare le origini del campo magnetico di Mercurio;
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studiare i depositi polari del pianeta, la loro composizione ed origine;
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effettuare test sulla teoria della relatività generale di Einstein.
I due elementi, MPO e MMO, agganciati tra loro a formare il Mercury Composite Spacecraft (MCS), sono stati lanciati da un Ariane 5. Le sonde effettueranno quindi un viaggio di 7,2 anni verso Mercurio, collegate tra di loro tramite lo specifico modulo, il Mercury Transfer Module (MTM), usando una propulsione solare elettrica e la spinta gravitazionale della Terra, di Venere e di Mercurio, per un totale di nove effetti fionda.
L’Agenzia Spaziale Italiana realizza, con la comunità scientifica Italiana, un contributo rilevante alla missione, con ben 4 esperimenti su 11 ed ha il ruolo di Principal Investigator italiano. I quattro esperimenti principali sono:
- SIMBIO-SYS, un sistema integrato di osservazione della superficie e caratterizzazione del pianeta con camere (HRIC e STC) e uno spettroscopio (VIHI) sviluppato da Selex e a guida scientifica ASI;
- ISA, l’accelerometro ad alta sensibilità, sviluppato da INAF e TAS-I.
- MORE, l'esperimento di radioscienza basato sul trasponditore di bordo in banda Ka (KaT), ancora di TAS-I. Per MORE, la responsabilità scientifica è dell’Università di Roma Sapienza, con il supporto di JPL/NASA;
- SERENA, l’esperimento per lo studio dell’ambiente particellare mediante i due analizzatore di particelle neutre (NPA) ELENA e STOFIO, quest’ultimo realizzato dalla Southwest Research Institute-USA, e due spettrometri di ioni (IS) MIPA e PICAM, a responsabilità scientifica di IFSI, ENEA, ISM e IFN e industriale di CGS e AMDL.
La missione è stata progettata e costruita da un consorzio di imprese guidata da Astrium Satellites (divisione Airbus Defence and Space di Airbus Group). La Thales Alenia Space in Italia è parte del Core Team, guidato da Airbus Defence and Space, e coordina un team industriale di 35 aziende europee nell’ambito del suo work package. In particolare è responsabile dei sistemi di telecomunicazione, controllo termico, distribuzione potenza elettrica, della integrazione e delle prove del satellite completo oltre che del supporto alla campagna di lancio.
La Divisione Elettronica di Leonardo è coinvolta con il sensore d'assetto AA-STR e lo strumento SIMBIO-Sys (Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System). SIMBIO-Sys è composto da tre strumenti in uno: una camera ad alta risoluzione per lo studio dettagliato della topografia di Mercurio, una stereocamera per la ricostruzione in 3D di tutta la sua superficie ed una camera iperspettrale dedicata allo studio della composizione chimico-fisica del pianeta. Si tratta di uno strumento molto complesso, che sarà responsabile per il 50% dell’intero archivio dati che varrà raccolto dalla missione.
La missione ha quindi un carattere fortemente interdisciplinare, con implicazioni che includono la fisica teoretica, la cosmologia, la geologia, la ricerca di masse di acqua, l’uso di spettrometri e rilevatori di immagine ad alta definizione per una mappatura in 3D, esperimenti di radio scienza, esperimenti di ingegneria dei sistemi autonomi auto-adattivi (Autonomy Requirements Engineering - ARE). Questi sistemi consentiranno alle sonde BepiColombo di adattarsi alle perturbazioni e correggerne gli effetti, di attivare sistemi di auto-protezione, di auto-programmarsi, di auto-ripararsi. Sarà misurata la capacità di resilienza in assenza di comunicazioni costanti. La ricaduta di tali esperimenti è intuibilmente ampia e coinvolge molti settori produttivi e strategici.
In conclusione, proprio cento anni fa, nel 1920, nasceva Giuseppe Colombo, versatile ed importante scienziato italiano (fu fisico, matematico, ingegnere ed astronomo) che sarebbe forse rimasto sconosciuto al grande pubblico se non portasse il suo nome l’importante missione spaziale internazionale europea su Mercurio.
Tra i massimi esperti mondiali di meccanica celeste, Colombo (detto "Bepi") dal 1958 orientò i suoi studi al settore spaziale e divenne consulente anche della NASA e lo è stato per il resto della sua attività con l’ASI e con l’ESA.
I suoi studi su Mercurio ebbero risonanza fin dal 1965 e divenne ancora più noto quando perfezionò il meccanismo dei “satelliti a guinzaglio” sviluppato nel 1972 da un altro ingegnere italiano col quale collaborò, Mario Grossi, che lavorava allo Smithsonian Center for Astrophysics.
La ricerca italiana insomma si conferma un’eccellenza nel settore spaziale, che dovrebbe ancora una volta sollecitare ad ampliare i limitati finanziamenti. Non farlo è un danno scientifico, economico, militare e strategico di lungo periodo, che indebolisce irrimediabilmente il Paese e penalizza i suoi talenti.
Immagini: ESA / Leonardo
