Potenziare la difesa del pianeta e dei veicoli spaziali dagli asteroidi
Le missioni basate sugli asteroidi - per la difesa del pianeta, la scienza o le operazioni minerarie - richiedono progressi nei modelli numerici, nello sviluppo del carico utile, nelle tecniche di elaborazione dei dati e nelle capacità operative. Il progetto NEO-MAPP, finanziato dall’UE e che riunisce ricercatori del mondo accademico e industriale, ha compiuto notevoli progressi in queste aree. «Abbiamo notevolmente migliorato i modelli numerici che descrivono le dinamiche degli oggetti vicini alla Terra (NEO, near-Earth object) e la loro reazione alle forze esterne, in particolare agli impatti cinetici per la deflessione», osserva Patrick Michel, il coordinatore del progetto. «Dalle missioni precedenti abbiamo imparato che gli asteroidi si comportano in modo inaspettato nel loro ambiente a bassa gravità a causa della loro piccola massa. Pertanto, abbiamo dovuto adattare i nostri modelli per simulare accuratamente le risposte dei NEO ai vari processi e interazioni.»
Progressi rivoluzionari nella modellazione degli impatti di asteroidi
Le capacità avanzate di modellazione di NEO-MAPP hanno portato a progressi significativi nella comprensione dei processi di impatto e dello stato fisico dei NEO, compresi quelli binari. Queste nuove strategie possono essere applicate in modo ampio, dal cratere da impatto sulla superficie planetaria alla schermatura di astronavi contro gli impatti di micrometeoriti. «Abbiamo sviluppato un nuovo approccio per modellare l’intero processo di impatto su asteroidi debolmente strutturati», afferma Michel. «Ciò è avvenuto dopo la sorprendente scoperta che alcuni asteroidi, pur avendo molti massi, si comportavano come se fossero costituiti da un terreno privo di coesione mentre interagivano con gli strumenti di campionamento di Hayabusa2 della JAXA e di OSIRIS-REx della NASA.» I modelli numerici precedenti faticavano a simulare gli impatti su tali superfici. Tuttavia, il nuovo metodo di NEO-MAPP, convalidato dal confronto con i risultati dell’esperimento di impatto di Hayabusa2 sull’asteroide Ryugu, si è dimostrato efficace. Questo approccio è stato poi utilizzato per prevedere l’esito dell’impatto della missione DART della NASA su Dimorphos, il corpo secondario dell’asteroide binario Didymos. «Le nostre simulazioni sembrano essere coerenti con le osservazioni a terra, suggerendo che Dimorphos si è rimodellato dopo l’impatto; una scoperta che speriamo di confermare con la prossima missione https://www.esa.int/Space_Safety/Hera (Hera)», aggiunge Michel.
Aumentare il livello di prontezza di carichi utili e simulatori
Un’altra attività del progetto è stata dedicata al far progredire la maturità di diversi strumenti europei, sia spaziali che terrestri, che svolgono un ruolo cruciale nella difesa planetaria. Questi strumenti comprendono l’altimetro laser PALT, il gravimetro GRASS e il Radio Science Experiment and Inter-Satellite Link a bordo della missione Hera. Oltre alla missione Hera, sono stati compiuti progressi significativi nello sviluppo di un sismometro e di un sistema radar ad alta frequenza. Migliorando questi strumenti, il team si è concentrato sulla misurazione delle superfici dei NEO, dei sottosuoli poco profondi e delle proprietà interne; proprietà geologiche che influenzano in modo significativo la risposta di un asteroide alle azioni esterne. Il team ha anche sviluppato algoritmi e simulatori per le operazioni di prossimità e l’analisi dei dati del carico utile. «Quando un veicolo spaziale atterra su un asteroide, tutti i nostri strumenti di analisi dei dati devono funzionare. La nostra missione è spremere ogni informazione possibile dai vari strumenti di bordo e massimizzare il loro potenziale combinando i dati», sottolinea Michel. «Ad esempio, utilizziamo sia le immagini che i dati laser per ottenere la forma più precisa dell’asteroide.» NEO-MAPP è stato anche determinante nello sviluppo di robuste strategie di guida, navigazione e controllo per l’atterraggio su corpi in ambienti a bassa gravità. Misurare la risposta della superficie (ad esempio con accelerometri) attraverso interazioni dirette con veicoli spaziali compatti come CubeSat o micro moduli d’atterraggio è fondamentale per determinare la resistenza e la morbidezza di un asteroide. «Con il lancio di Hera previsto per l’ottobre 2024, c’è il potenziale per una missione di “rendez-vous” con Apophis nel 2029, come la missione RAMSES allo studio dell’Agenzia europea per la ricerca. Il finanziamento di una missione di questo tipo apporterebbe un valore aggiunto a NEO-MAPP, in quanto miriamo a dettagliare lo scenario della missione, a convalidare le simulazioni dell’incontro e a sviluppare tecniche innovative per il carico utile e l’elaborazione dei dati», conclude Michel.
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