Le sonde spaziali in 3D: la OSIRIS REx

Oltre alla sonda Hayabusa2 in orbita intorno all’asteroide Ryugu, anche la sonda americana OSIRIS REx è da poco arrivata nei pressi dell’asteroide Bennu. Analizziamo le differenze dei due viaggi per arrivare alla meta.

Da qualche giorno la sonda della NASA OSIRIS REx è arrivata in prossimità dell’asteroide 101955 Bennu ed ha iniziato l’analisi di questa piccola roccia spaziale.

Si tratta di un asteroide di tipo Apollo che potenzialmente potrebbe incontrare la Terra in un lontano futuro: studi effettuati si riferiscono al periodo tra il 2169 ed il 2199 con probabilità di impatto però molto bassa.

La missione della OSIRIS REx culminerà con la raccolta di campioni del suolo, il viaggio di ritorno ed il rientro sulla Terra di una capsula contenente i campioni, concludendo così la missione nel settembre 2023.

Il programma 3D

Grazie al nostro programma 3D interattivo, analizziamo insieme il suo viaggio attraverso il Sistema Solare a partire dal suo lancio avvenuto il 9 settembre del 2016, da Cape Canaveral.

cliccare l'immagine per lanciare Il programma 3D interattivo
cliccare l’immagine per lanciare Il programma 3D interattivo

Ricordo che i comandi per avviare la simulazione sono abbastanza intuitivi (le tre icone blu play, stop e step): su PC si utilizza il mouse (per i comandi della simulazione e per modificare la prospettiva) e la rotella (per zoomare), mentre nei tablet (android o iOS) si usa rispettivamente il tocco e la ben nota azione di pinch.

Consiglio inoltre di rileggere l’articolo sulla sonda Hayabusa2, per poter confrontare le differenze tra i due tipi di traiettorie scelte dai progettisti per raggiungere i due oggetti spaziali.

La prima differenza che si può notare è la durata del viaggio: la Hayabusa era stata lanciata a dicembre del 2014 e ha impiegato quasi tre anni per giungere a destinazione nel giugno 2017.

Questo perchè la sonda è dotata di un motore a ioni, molto affidabile ma non particolarmente veloce: segue alla lettera il detto “chi va piano va sano e va lontano”.

Viceversa la OSIRIS REx ha impiegato molto di meno, arrivando a destinazione in poco più di due anni: tutto ciò per la presenza di un motore tradizionale ed anche in questo caso grazie all’utilizzazione di un gravity assist da parte della Terra.

Iniziamo dal lancio

La sonda è stata lanciata in un’orbita posta lungo il piano dell’eclittica (il piano dell’orbita terrestre) con una traiettoria che apparentemente la porta all’interno dell’orbita della Terra.

Quando sta quasi per incrociare l’orbita della Terra (febbraio 2017) il programma 3D si ferma due volte, perché in quei giorni è iniziata la ricerca di eventuali oggetti celesti in prossimità del punto Lagrangiano L4 del sistema Terra-Sole.

Ciò è servito alla sonda per trovare eventuali oggetti sconosciuti (che rappresenterebbero eventuali Troiani della Terra) , praticamente delle nuove Lune.

Questa operazione di ricerca sarà poi ripetuta in fase di avvicinamento dell’asteroide Bennu, con lo scopo di individuare la presenza di eventuali satelliti dell’asteroide, che potrebbero rappresentare un pericolo per la OSIRIS REx nel corso delle sue orbite.

Nessun oggetto è stato trovato dalle parti di L4 ed il volo è continuato con la sonda che apparentemente si  dirigeva verso Bennu: basta però spostare con il mouse la visuale, per comprendere che è un’errore dato dalla prospettiva.

Infatti l’asteroide viaggia su un’orbita abbastanza inclinata, mentre ricordo che la OSIRIS REx sta viaggiando sul piano dell’eclittica.

Siamo vicini all’arrivo?

A luglio 2017, visualizzando il tutto dall’alto sembra proprio che alla sonda manchi poco per raggiungere l’obiettivo, che in realtà è ancora ben distante, a sud dell’eclittica.

Sta a vedere che il gravity assist con la Terra avverrà proprio nel punto in cui le orbite della Terra (celeste) e di Bennu (verde) si intersecano, tecnicamente nel nodo ascendente dell’orbita dell’asteroide?

Infatti è proprio così: il 21 settembre 2017 la sonda OSIRIS REx raggiunge la Terra, la sfiora e per effetto fionda ne trae un cambiamento di velocità e di direzione, stavolta andando ad inseguire Bennu sul suo piano orbitale.

In questa immagine

il viaggio della OSIRIS REx...
il viaggio della OSIRIS REx…

vediamo infatti che la OSIRIS REx si sta dirigendo veramente verso Bennu: spostando la prospettiva con il mouse

... visto da una prospettiva differente
… visto da una prospettiva differente

possiamo verificare che dal giorno del Gravity Assist l’orbita avviene sul piano orbitale di Bennu.

Da qui in poi la sonda si avvicina sempre più all’asteroide

la sonda OSIRIS REx nel mese di maggio 2018
la sonda OSIRIS REx nel mese di maggio 2018

per arrivare infine a dicembre del 2018 nei pressi di Bennu: nessun satellite è stato trovato e da qui in poi è iniziata l’attività di studio del corpo celeste.

Due missioni straordinarie

Come la Hayabusa2, anche la OSIRIS REx alla fine della sua missione recapiterà alla Terra un carico prezioso rappresentato da campioni di roccia (regolite) prelevati dalla superficie dell’asteroide.

Il 3 dicembre 2018 la simulazione 3D si ferma, perché per quella data terminano i dati forniti dal sito HORIZONS della NASA: come per la Hayabusa2, confido nel fatto che al sopraggiungere della data di partenza della sonda dall’asteroide, la NASA pubblichi nuovi dati, che potrò così utilizzare per mostrare il viaggio di ritorno verso casa.

Qualche foto della Terra

In occasione del Gravity Assist con la Terra del 21 settembre 2017, la OSIRIS REx ha scattato un’immagine del nostro pianeta

ripresa della Terra da parte della OSIRIS REx, mentre le sfreccia accanto
ripresa della Terra da parte della OSIRIS REx, mentre le sfreccia accanto

In questo caso, dovendo modificare anche l’inclinazione del piano di percorrenza della OSIRIS REx, i tecnici della NASA hanno fatto percorrere alla sonda una traiettoria polare (vicina al Polo Sud) in modo che all’uscita dell’incontro la sonda ottenesse la giusta angolazione richiesta verso il Nord.

la modifica della traiettoria della sonda per effetto fionda
la modifica della traiettoria della sonda per effetto fionda

In questo diagramma, tratto dal sito della NASA, vediamo la prospettiva della sonda che si muove (da sinistra a destra) rispetto alla Terra, ferma al centro del disegno, con la Luna che le orbita intorno.

Il 17 gennaio 2018

la sonda il 17 gennaio 2018
la sonda il 17 gennaio 2018

la OSIRIS REx volge lo sguardo verso la Terra e scatta questa foto

la Terra e la Luna riprese nella costellazione della Balena
la Terra e la Luna riprese nella costellazione della Balena

in cui al centro i due puntini sono ovviamente la Terra e la Luna, nel bel mezzo della coda della Balena.

Osservano meglio la foto, in alto a sinistra si riconoscono le Pleiadi ed in alto a destra si vede la costellazione dell’Ariete con la sua stella Hamal (α Ari), Sheratan (β Ari) e Mesarthim (γ Ari).

Per facilitare l’individuazione delle varie stelline presenti, con Stellarium ho creato la mappa della zona del cielo visto dalla OSIRIS REx (con i disegni ideati da A.E.Rey) , aggiungendo poi i due puntini luminosi, per mezzo di Adobe Illustrator.

il $campo$ stellare creato con Stellarium
mappa stellare creata con Stellarium

Qualche curiosità finale

Qualcuno si sarà chiesto il significato del nome OSIRIS REx : dal fatto che l’ho sempre scritto in maiuscolo a parte la “x” finale, si dovrebbe capire che si tratta una sigla.

Infatti, come in tantissimi altri casi, il nome della sonda spaziale è un acronimo derivante da particolari parole tecnicissime legate agli scopi della missione e concatenate da abili enigmisti a formare un nome (per loro) comprensibile.

In questo caso il nome OSIRIS REx deriva dalle iniziali di alcune parole “Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer” , da leggere con le virgole che separano i vari scopi scientifici della missione.

Dal sito della NASA leggiamo queste spiegazioni sulle quali però non prevedo approfondimenti, dato che sono al di là dello scopo del presente articolo…

  • Origins: raccolta e invio sulla terra di campioni di un asteroide ricco di carbonio per studiarne la natura e la storia… insomma le sue origini
  • Spectral Interpretation: analisi spettrale di questo tipo di asteroide
  • Resource Identification: definizione di tutte le caratteristiche chimiche, geologiche di Bennu
  • Security: misura dell’effetto Yarkovsky, la forza generata dall’emissione di calore di un oggetto rotante che ne condiziona l’orbita, in previsione di futuri incontri ravvicinati della Terra con Bennu
  • Regolith Explorer: analisi morfologica, geochimica e spettrale del materiale superficiale (regolite)

Abbastanza complicato, vero?

E come di consueto, restate sintonizzati in attesa dei nuovi dati della NASA.

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