Le comete preservano materiale pressoché inalterato proveniente dalla nube proto-planetaria di polvere e gas da cui ha avuto origine il Sistema Solare. Pertanto, eseguire osservazioni da Terra e misurazioni in situ di tali oggetti rappresenta un importante metodo per ottenere indicazioni sulla formazione ed evoluzione del nostro sistema planetario.
La missione spaziale Rosetta – denominata cornerstone nel programma dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) – è dedicata allo studio del nucleo e della chioma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Si tratta di una cometa con un periodo di 6.6 anni, con un diametro stimato da osservazioni astronomiche di 4 km. La sonda Rosetta è stata lanciata con successo il 2 Marzo 2004 ma i primi dati scientifici saranno acquisiti soltanto nel 2008 durante il fly-by di due asteroidi: Lutetia e Steins. Nel 2014, per la prima volta, la sonda spaziale inizierà ad orbitare intorno ad una cometa in fase di inattività, seguendola per 8 mesi durante il suo avvicinamento al Sole e dunque all’aumentare dell’attività di emissione di polveri e gas. Ciò consentirà di studiare l’evoluzione dell’attività cometaria da una distanza eliocentrica di circa 4 Unità Astronomiche fino al perielio (posizione di minima distanza Cometa-Sole). Durante la fase di inattività la sonda Rosetta rilascerà un lander (Philae) che potrà analizzare direttamente il materiale che costituisce il nucleo della cometa.
A bordo della sonda Rosetta e di Philae sono stati integrati, tra gli altri, tre strumenti scientifici sviluppati sotto la responsabilità di scienziati italiani: GIADA e VIRTIS sulla sonda e SD2 sul lander. In particolare GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) è lo strumento sviluppato a Napoli presso il Laboratorio di Fisica Cosmica e Planetologia dell’Università Parthenope e dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte.
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GIADA consentirà, per la prima volta, di eseguire misure dirette di:
- flusso di particelle solide emesse dal nucleo cometario in diverse direzioni e durante diverse fasi evolutive della cometa;
- velocità, quantità di moto e massa di singoli grani provenienti dal nucleo cometrario.
Da questi dati è possibile derivare informazioni fisiche e dinamiche uniche sull’evoluzione del nucleo e della chioma in funzione della distanza eliocentrica:
- distribuzione delle dimensioni dei grani sul nucleo e nella chioma;
- velocità di perdita di massa dal nucleo;
- rapporto di abbondanza gas/polvere;
- relazione tra dimensione e massa dei grani e distribuzione delle velocità di emissione dal nucleo e velocità di volo;
- correlazione tra flussi collimati di polvere ed aree attive del nucleo.
Inoltre, GIADA avrà un ruolo essenziale per la salvaguardia dell’intera missione poiché sarà in grado di porre in allerta la sonda nel caso in cui il flusso di polvere proveniente dalla cometa dovesse superare i limiti di sicurezza per altri esperimenti e per le parti vitali (ad esempio: pannelli solari) della sonda medesima.
I dati raccolti da GIADA saranno combinati con quelli di altri strumenti a bordo (ad esempio: camere nel visibile e nell’infrarosso, spettrometri di massa) per caratterizzare la popolazione dei materiali che costituiscono il nucleo e che vengono dispersi nella chioma.
I dati scientifici che GIADA è in grado di fornire contribuiranno in maniera determinante a compiere un poderoso salto di qualità nella conoscenza dei fenomeni evolutivi delle comete e della loro stessa origine.
Lo strumento è costituito da tre moduli ed è dotato di tre tipi di sensori, sviluppati espressamente nel quadro del progetto:
- un rivelatore ottico, che misura la luce diffusa dai grani che attraversano una sottile cortina di luce laser;
- un dispositivo ad impatto, per misurare la quantità di moto rilasciata dai grani incidenti su una piastra di alluminio con cinque sensori piezoelettrici;
- cinque micro-bilance a cristalli di quarzo, orientate in direzioni diverse, per misurare la velocità di deposizione di polvere.
I primi due sensori compongono il modulo GIADA 1 mentre le micro-bilance costituiscono il modulo GIADA 3. Lo strumento possiede inoltre una propria elettronica (alloggiata nel modulo GIADA 2) atta a svolgere varie funzioni di comando, a ricevere comandi dalla sonda, ad acquisire ed elaborare i dati provenienti dai sensori, ad inviare i dati elaborati alla sonda la quale provvede a sua volta a trasmetterli a Terra.
Lo strumento GIADA, attualmente a bordo della sonda spaziale Rosetta lanciata con successo il 2 Marzo 2004, è in viaggio verso la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko che incontrerà nel 2014. Periodicamente lo strumento viene acceso per alcune ore allo scopo di effettuare dei test di controllo e di verifica del sistema e per evidenziare eventuali anomalie nel funzionamento. Finora si è riscontrato un comportamento nominale dello strumento durante tutte le fasi di volo.