Ernesto Palomba (1998-2001)
Université de Provence, Marseille
Abstract
Le comete sono probabilmente gli oggetti più primitivi del Sistema Solare, il loro studio è dunque di fondamentale importanza per comprendere i meccanismi che hanno portato alla sua formazione ed evoluzione.
Decine di comete sono state studiate da Terra soprattutto negli ultimi anni, grazie allo sviluppo di tecniche di indagine sempre più sofisticate. Nonostante ciò, i risultati ottenuti da analisi in situ come quelle effettuate dalla missioni GIOTTO e VEGA, restano a tutt’oggi dopo sedici anni, un riferimento fondamentale nell’ambito dell’investigazione cometaria. Si può pertanto ben comprendere quanto sia enormemente più efficace ed importante uno studio in situ di questi piccoli, ma tanto importanti corpi celesti. In questo senso l’obiettivo della missione ROSETTA è ancora più ambizioso: a differenza delle missioni GIOTTO e VEGA, che effettuarono un rapido passaggio nelle vicinanze delle cometa 1P/Halley, la missione dell’ESA denominata ROSETTA si propone di effettuare un incontro con la cometa 46P/ Wirtanen seguendola per circa 10 mesi nel suo percorso attorno al Sole. In tal modo sarà possibile studiare l’evoluzione spazio-temporale dell’attività esplicata dalla cometa, che raggiungerà il suo apice al perielio, fase che coincide con il termine della missione. Tra gli strumenti che formano il carico scientifico della missione, lo strumento GIADA è essenziale per lo studio dell’ambiente di polvere. L’analisi dei dati acquisiti da GIADA permetterà di dedurre informazioni determinanti sulla struttura e sulla dinamica dell’ambiente di polvere intorno alla cometa come ad esempio:
- La distribuzione tridimensionale dei grani di polvere;
- La velocità dei grani;
- La proprietà delle regioni interne della chioma e del nucleo;
- La evoluzione della chioma e delle tracce cometarie.
L’obiettivo principale di questo lavoro di tesi è la realizzazione e la caratterizzazione di un sistema di misura del flusso di polvere emesso dalla cometa 46P/ Wirtanen. Il sistema in oggetto Micro Balance System – MBS costituisce l’impianto sensoristico dell’esperimento GIADA, insieme ai sistemi Grain Detection System (GDS) e Impact Sensor (IS).
L’innovazione principale nello sviluppo del sistema MBS consiste nell’adattare, per la prima volta, dei sensori a microbilancia alla rivelazione di grani solidi in una missione spaziale.
La tesi si articola in otto capitoli, dei quali i primi tre sono di introduzione alla missione ed al concetto dello strumento GIADA, mentre i successivi cinque descrivono l’attività sperimentale connessa alla realizzazione del sistema MBS ed alla valutazione delle prestazioni dello stesso.
In particolare, nel primo Capitolo viene riportata una descrizione completa dell’ambiente cometario: cosa è una cometa e quali sono i parametri fisici, chimici e strutturali che la caratterizzano. Viene poi introdotta la missione ROSETTA e gli obiettivi scientifici che la muovono. Sempre in questo capitolo si introduce lo studio della formazione di una chioma di polvere ed i processi di espulsione dei grani dal nucleo cometario.
Nel secondo Capitolo viene discusso lo strumento GIADA, la sua struttura ed i suoi scopi scientifici.
Il terzo Capitolo è dedicato al sistema MBS ed, in particolare, alle microbilance al quarzo. Si descrivono i sensori utilizzati in laboratorio.
Nel Capitolo quarto si studiano le proprietà fisico-strutturali di film adesivi che potrebbero essere applicati sui sensori, allo scopo di migliorarne principalmente le proprietà di cattura dei grani.
Il Capitolo cinque è dedicato allo studio del prototipo del sistema MBS, con misure di stabilità del sensore al variare di pressione e temperatura. In questo capitolo vengono presentate anche le prime misure sul modello di microbilancia che sarà utilizzata sul sistema MBS di GIADA: in questo caso sono mostrate le misure di stabilità del sensore con e senza film adesivo al variare della temperatura.
Nel Capitolo sei si affronta lo studio della sensitività della microbilancia ai grani. Preliminarmente, si caratterizza un sensore di laboratorio, per poi investigare le proprietà dello stesso tipo di microbilance che saranno utilizzate nel modello di volo di GIADA.
Il Capitolo sette affronta lo studio delle proprietà di cattura di grani micrometrici da parte del sensore privo o dotato di film adesivo.
Il Capitolo otto discute l’ambiente cometario aspettato durante la missione in termini di velocità dei grani e di flussi di massa raccolti, riprendendo i modelli discussi già nel primo capitolo.
Nel capitolo delle Conclusioni si riassume il lavoro svolto, i risultati ottenuti e si danno delle precise indicazioni sull’attività futura che si prospetta in conseguenza allo sviluppo di questa tesi di dottorato.
Relatori:
- Ezio Bussoletti – Università degli Studi di Napoli Parthenope
- J.-M. Perrin – Observatorie de Haute Provence