Atterraggio di Philae: nuove rivelazioni dal ROMAP

Pubblicato Venerdì, 28 Novembre 2014 20:50

Scritto da Marco Di Lorenzo

I dati raccolti da ROMAP, il "Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor" a bordo di Philae, sono stati utilizzati per aiutare la ricostruzione della traiettoria del lander durante la discesa fino al punto di primo contatto con il nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Infatti, come accennato in precedenti articoli, i deboli campi magnetici prodotti dai circuiti elettrici di Rosetta e Philae possono essere rivelati da questo strumento e, mentre nelle normali investigazioni scientifiche sulla cometa verrebbero rimossi perché costituiscono un disturbo di origine artificiale, in questo caso si rivelano preziosi per capire cosa è realmente successo al lander durante la discesa, aggiungendo nuovi tasselli al complesso puzzle sulla catena di eventi che ha portato Philae a rimbalzare e atterrare in una regione tuttora incerta.

Posizione dello strumento ROMAP's nel lander Philae. Credits: ESA

Come ha spiegato il co-investigatore principale di ROMAP, Hans-Ulrich Auster del politecnico di Braunschweig (Germania), "ogni minimo movimento di Philae all'interno di un campo magnetico può essere rivelato dalle variazioni nella direzione del campo"; in questo modo  di ricostruire la seguente "timeline" di eventi accaduti il 12 Novembre scorso:

• La separazione da Rosetta è confermata dal decadimento dei disturbi magnetici mano a mano che Philae se ne allontanava; in quel momento il lander effettuava una rotazione su se stesso ogni 5 minuti
  
  
• I piedi di atterraggio sono stati posizionati con successo e questo ha provocato un aumento del periodo di rotazione a 8.5 minuti (fenomeno legato alla conservazione del momento angolare, ndr).
  
  
• Il traliccio di ROMAP è stato allungato con successo e ha provocato un ulteriore decadimento dei disturbi dovuto all'aumentata distanza del sensore dal lander.
  
  
• durante le 7 ore di discesa, tutte le misure sono state "nominali" e ROMAP ha registrato il primo contatto alle 15:34:04 GMT, tempo di bordo (il segnale ha poi impiegato oltre 28 minuti a giungere a Terra ed è stato confermato alle 16:03 GMT).
  
  
• Dopo il primo touchdown, la velocità di rotazione ha iniziato a salire. Questo perchè, quando il lander è rimbalzato sulla superficie, il volano interno di stabilizzazione è stato disattivato e, nei 40 minuti successivi, il suo momento angolare è stato progressivamente trasferito al corpo di Philae e il periodo di rotazione è sceso a soli 13 secondi.
  
  
• Alle 16:20 GMT il veicolo si è presumibilmente scontrato con un ostacolo sulla superficie, eventualmente il bordo di un cratere.
  
  Quest'ultimo evento è molto interessante perché prima era ignoto ed è avvenuto quando Philae era a circa metà del "rimbalzo" principale! "Non è stato un touchdown come i due all'inizio e alla fine del primo rimbalzo, poiché in questo caso non c'è traccia di una decelerazione verticale nei dati del magnetometro" spiega Hans-Ulrich, "Pensiamo che Philae potrebbe avere toccato una superficie con un solo piede, forse sfiorando il bordo di un cratere, dopo di che il lander ha cominciato a roteare. Da quel momento, non si osserva più una semplice rotazione attorno all'asse Z ma un movimento più complesso e chiaramente visibile nei dati." In seguito a questo evento, il periodo di rotazione è quasi raddoppiato a 24 secondi
  
  Tutto questo risulta evidente nei tre grafici sottostanti che rappresentano, al passare del tempo (scala orizzontale), la distribuzione della potenza registrata dai magnetometri in funzione della frequenza dei segnali registrati (scala verticale). Questi grafici sulla "densità spettrale" sono molto utilizzati ogni volta che si vogliono evidenziare le periodicità temporali in una serie di dati (il periodo di rotazione di Philae, in questo caso). I grafici sono tre perchè rappresentano le tre componenti (x,y,z) del campo magnetico e i colori codificano l'intensità registrata (minore potenza in blu, potenza massima in rosso); la sottile curva rossa nei primi due grafici mostra il graduale stabilizzarsi della rotazione del lander mano a mano che il volano trasferiva il suo momento e poi un improvviso dimezzamento della frequenza a causa della collisione. In realtà, il periodo di rotazione è aumentato poiché periodo e frequenza sono uno l'inverso dell'altro (provare per credere con la calcolatrice! ndr). Il fatto che, dopo l'urto, la periodicità appaia anche nell'ultimo grafico che prima non ne mostrava indica appunto che l'asse di rotazione è cambiato e non è più parallelo all'asse z.

Densità spettrale (potenza in funzione della frequenza e del tempo) che mostra l'improvviso cambiamento di velocità e orientamento della rotazione di Philae. - Credits: ESA/Rosetta/ROMAP/IGeP_TU/Braunscheig/Hungarian Academy of Sciences/Centre for Energy Research/ Space Research Institute Graz

• Alle 17:25:26 GMT Philae ha toccato nuovamente la superficie, all'inizio con una sola zampa e dopo con tutte e tre, dando il tipico segnale del touchdown verticale.
  
  
• Dopo altri 6 minuti e dopo aver percorso probabilmente pochi metri, alle 17:31:17 GMT Philae ha raggiunto la sua posizione finale di stazionamento sulle tre zampe.

Nelle immagini qui sopra, che riportano stavolta l'intensità del campo magnetico lungo l'asse x, i tre touchdown sono chiaramente visibili come brevi e decisi sussulti. L'unità di misura è il nano-Tesla, ovvero il miliardesimo di Tesla (unità di misura dell'induzione magnetica); per dare una idea, il campo magnetico terrestre ha una intensità di qualche decina di microTesla, ovvero decine di migliaia di nanoTesla.

In conclusione, a dispetto di tante peripezie, Philae è comunque riuscito a posarsi con successo sulla superficie del nucleo cometario e tutti gli strumenti hanno funzionato egregiamente! recentemente, sono stati pubblicati alcuni risultati dagli strumenti MUPUS, SD2 e SESMAE, ma una analisi comprensiva di tutti i risultati ottenuti è ancora in corso. "E' stata davvero un'avventura eccitante e quasi incredibile" ha aggiunto Hans-Ulrich.

Riferimenti:
- http://blogs.esa.int/rosetta/2014/11/28/did-philae-graze-a-crater-rim-during-its-first-bounce/

Note sull'autore

Author: Marco Di LorenzoEmail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kramer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!