Philae si mette a riposo… ora tocca agli scienziati analizzare i dati

Philae, il modulo spaziale sganciato dalla sonda Rosetta e atterrato sulla Cometa 67P, ha lavorato a ritmo serrato per raccogliere quanti più dati possibile prima che la batteria si scaricasse. I suoi strumenti hanno funzionato in maniera eccellente, però la scarsa illuminazione solare del sito in cui si è posato rende difficile la ripresa delle attività.

Unione di immagini scattate da Rosetta che mostrano il viaggio di Philae mentre si avvicina alla Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko fino a toccare la superficie e rimbalzare (12 Novembre 2014). [Immagine: ESA/Rosetta]

Unione di immagini scattate da Rosetta che mostrano il viaggio di Philae mentre si avvicina alla Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko fino a toccare la superficie e rimbalzare (12 Novembre 2014). [Immagine: ESA/Rosetta]

Dopo ore di intensa attività sulla superficie della Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, il modulo Philae è scivolato in un sonno dal quale potrà essere risvegliato solo se la luce solare che colpirà i suoi pannelli sarà sufficiente a ricaricarne le batterie.

Così sarebbe stato con certezza se Philae si fosse posizionato esattamente nel sito previsto, pianeggiante e soleggiato. Purtroppo il sistema che avrebbe dovuto frenare la discesa del modulo e farlo atterrare dolcemente non ha funzionato, così Philae ha rimbalzato due volte sulla superficie della cometa prima di fermarsi in un luogo che è solo pochi metri distante da quello prescelto. Eppure, a causa della forma altamente irregolare del corpo celeste, la posizione attuale non permette ai pannelli solari di ricevere abbastanza luce per produrre energia.

I responsabili della missione hanno tentato di orientare meglio il modulo: per farlo ne hanno sollevato il corpo di 4cm e l’hanno ruotato di circa 35 gradi. In questo modo un’area più grande dei pannelli solari riceverà luce. In ogni caso, al momento la situazione resta sfavorevole: il poco tempo -meno di due ore- di illuminazione al giorno (dove un giorno della cometa 67P dura circa 12 ore) non è sufficiente a garantire autonomia al modulo, che quindi resterà dormiente in attesa di tempi migliori. La speranza dei suoi realizzatori è infatti che, man mano che la cometa si avvicinerà al nostro astro, i pannelli ricevano più luce e quindi producano l’energia necessaria ad alimentare il modulo.

Mentre vegliano sul sonno di Philae, gli scienziati sono già pienamente occupati ad analizzare i dati che tanto esso quanto la madre-sonda Rosetta hanno inviato in gran quantità. Durante il suo breve tempo di attività, infatti, Philae ha lavorato intensamente per raggiungere quanti più obiettivi possibile della missione. Tutti gli strumenti di cui è equipaggiato sono stati messi in funzione e hanno svolto le operazioni correttamente.

Philae a caccia di dati

In primo luogo, CONSERT (un sistema a trasmissione di onde radio) ha permesso di individuare la posizione finale di Philae dopo l’atterraggio, insieme alle immagini della cometa 67P catturate dalla stessa Rosetta. MUPUS ha poi esaminato la superficie della cometa al fine di scoprirne le caratteristiche termiche e meccaniche. APXS, invece, ha raccolto dati spettrometrici che consentiranno di determinarne la composizione.

SD2 ha perforato la crosta della cometa scendendo fino a 25cm e ha raccolto un campione di materiale, che è stato poi analizzato in situ da un altro stumento: COSAC. Questo studio è volto a determinare se la cometa contiene composti organici. PTOLEMY, invece, ha svolto misure finalizzate a conoscere i costituenti dei gas presenti sulla superficie della cometa 67P.

Immagine al computer di Philae sulla cometa. [Immagine: ESA/Rosetta]

Immagine al computer di Philae sulla cometa. [Immagine: ESA/Rosetta]

Tutte questi dati sono stati inviati a Rosetta perché li registrasse. La comunicazione tra Philae e la sonda è possibile solo per alcune ore al giorno, quando la posizione di Rosetta nell’orbita della cometa è tale da “vedere” il modulo e poterne ricevere i segnali. I dati sono stati poi comunicati alla Terra da Rosetta, che possiede trasmettitori più potenti e non ha problemi di approvvigionamento di energia solare.

Questa mole di informazioni sarà analizzata accuratamente dagli scienziati dell’ESA e dei vari istituti di ricerca coinvolti nella missione: saranno necessari anni di lavoro, anche se Philae non dovesse potersi risvegliare e mettersi all’opera un’altra volta.

La missione continua…

Per altro anche Rosetta ha contribuito cospicuamente all’accumulo di dati da studiare e continuerà a farlo. Dopo aver sganciato Philae, la sonda si è posizionata in un’orbita più esterna, a 30km circa dalla superficie della cometa. Nei prossimi giorni però riprenderà ad avvicinarsi fino a fermarsi in orbita a 20km di distanza. Il suo compito è seguire la cometa nella sua fase di avvicinamento al Sole.

Nei mesi a venire la cometa diventerà molto più attiva e i getti di gas già presenti (dovuti a evaporazione a causa della temperatura crescente) aumenteranno notevolmente. Rosetta continuerà a scattare foto e raccogliere informazioni che ci permetteranno di conoscere meglio il comportamento della cometa lungo la sua orbita intono al Sole.

I fisici e gli ingegneri che hanno lavorato negli ultimi venti anni a questa missione sono soddisfatti dei risultati finora ottenuti. Ovviamente tutti sperano di poter risvegliare Philae presto o tardi, ma in ogni caso si sono già segnati due primati: Rosetta è la prima sonda ad aver orbitato intorno ad una cometa e Philae il primo modulo atterrato sulla superficie della stessa.

Ora restiamo in attesa dei risultati dell’analisi dei dati raccolti. Sarà valsa la pena di spendere tutto questo denaro? Considerando le nazioni che vi hanno preso parte e gli anni di lavoro, i conti dicono che ogni contribuente ha partecipato con non più di 3 euro…

L’ESA ha prodotto un bellissimo video che spiega la missione di Rosetta e Philae.

Video Rosetta e Philae

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Missione Rosetta: per la prima volta un modulo-sonda tocca il suolo di una cometa

Il modulo Philae si è distaccato oggi (12 novembre) dalla sonda Rosetta ed è atterrato con successo sulla Cometa 67P. Al termine di un’intensa notte di preparazione e sette ore e mezza di attesa nervosa, gli scienziati dell’ESA hanno ricevuto il primo segnale inviato da Philae dalla superficie della cometa. Ora il modulo inizierà un’intensa attività di esplorazione e raccolta dati, dai quali astrofisici e cosmologi sperano di trarre importanti informazioni sulla struttura delle comete e –chissà – sulle origini della vita sulla Terra.

Il modulo Philae in viaggio verso la cometa dopo il distaccco dalla sonda Rosetta [Immagine: ESA/Rosetta]

Il modulo Philae in viaggio verso la cometa dopo il distaccco dalla sonda Rosetta [Immagine: ESA/Rosetta]

La sonda spaziale Rosetta ed il modulo Philae si sono oggi separati, dopo un viaggio interplanetario durato 10 anni, e una nuova interessantissima fase della missione si è aperta. Philae ha affrontato sette ore di caduta libera sotto effetto della debole attrazione gravitazionale della Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, fino ad atterrare e ancorarsi al suolo. La conferma del successo è giunta alle 17:03 (CET), circa mezz’ora dopo l’atterraggio, tempo necessario al segnale inviato dal modulo per percorrere gli oltre 500milioni di chilometri che separano la Terra dalla Cometa 67P.

L’esplosione di gioia dei protagonisti dell’impresa, ossia gli scienziati e ingegneri dell’ESA, è stata immensa. Soprattutto data la grande difficoltà dell’operazione. In primo luogo, non è stato facile individuare un sito adeguato per l’atterraggio. La superficie della cometa si è manifestata molto più irregolare e scoscesa di quanto ci si attendesse: rocce, crateri e suolo ghiaioso hanno limitato molto le possibilità di scelta da parte dei responsabili della missione. In più occorreva tenere in conto la esposizione alla luce solare del sito, dato che la sopravvivenza di Philae dipende dalla sua possibilità di ricaricare le batterie tramite energia solare.

Tra i cinque luoghi possibili individuati, è stato scelto quello chiamato ‘J’ e successivamente ribattezzato ‘Agilkia’, per restare nel tema ‘antico Egitto’ che segna tutta la missione. Il nome Rosetta viene infatti da una famosa lastra, scoperta nel 1799 d.C., che riporta una stessa inscrizione in geroglifico e greco, la quale permise l’interpretazione dell’antica scrittura egiziana. Philae invece è un’isola nel fiume Nilo che ospitava splendidi templi, i quali nel 1977 furono smontati e ricollocati su un’altra isola: Agilkia, per l’appunto.

Philae è il primo modulo costruito dall’essere umano a posarsi sulla superficie di una cometa, così come Rosetta è l’unica sonda che orbiti intorno ad una cometa. Pertanto si tratta di un evento eccezionale, che dimostra il successo di anni di lavoro, di accurati studi e ricerche, nonché calcoli precisi e controlli minuziosi. Ma la parte migliore deve ancora venire: si tratta delle immagini e dei dati che il modulo raccoglierà.

Il modulo Philae e i suoi numerosi strumenti di misura. [Immagine: ESA/Rosetta]

Il modulo Philae e i suoi numerosi strumenti di misura. [Immagine: ESA/Rosetta]

Alla scoperta della Cometa 67P

Equipaggiato con dieci strumenti di alta tecnologia, Philae sarà in grado di misurare la densità e le proprietà termiche della superficie della cometa, i suoi campi magnetici, la composizione dei suoi gas, nonché del suolo. Esso possiede infatti un trapano che può scavare fino a 20 centimetri di profondità e raccogliere materiale, il cui contenuto sarà analizzato sul posto.

Le batterie del modulo gli permetteranno di sopravvivere e raccogliere dati per 65 ore, dopodiché l’attività di Philae dipenderà solo dal Sole. Se i pannelli solari riceveranno abbastanza energia per ricaricare le batterie, il modulo potrà vivere per altri tre o quattro mesi, continuando il suo lavoro per un’ora ogni due giorni circa. A marzo la cometa raggiungerà il punto dell’orbita più vicino al sole e a causa della temperatura elevata gli strumenti di Philae non saranno più in grado di funzionare.

Grazie ai dati raccolti da Rosetta e Philae gli scienziati sperano di apprendere molto riguardo alla composizione delle comete e alle loro interazioni con il vento solare, flusso di particelle cariche emesso dal Sole. Alcuni scienziati suppongono che l’acqua e i componenti chimici alla base della vita possano essere stati portati sulla Terra – nei primi stadi della sua esistenza – proprio dalle numerose comete che entrarono in collisione con il nostro pianeta.

Presto Philae incomincerà a inviare foto della superficie della cometa, che si aggiungeranno alle splendide immagini che la stessa Rosetta va raccogliendo dalla sua posizione in orbita. Tutti gli aggiornamenti sono disponibili sul blog ufficiale della missione.

Fasi della discesa e di raccolta di dati di Philae. [Immagine: ESA/Rosetta]

Fasi della discesa e di raccolta di dati di Philae. [Immagine: ESA/Rosetta]

La notte del 26 settembre sarà bianca per gli amanti della scienza

Torna la Notte Europea dei Ricercatori, grande evento di divulgazione scientifica organizzato da Frascati Scienza e finanziato dalla Commissione Europea. Tantissimi gli appuntamenti in varie città d’Italia, tra visite guidate ai centri di ricerca, laboratori per adulti e bambini, mostre, conferenze e aperitivi con i ricercatori.

Notte Europea dei Ricercatori 2014: previsti numerosi laboratori per ragazzi.

Notte Europea dei Ricercatori 2014: previsti numerosi laboratori per ragazzi.

Domani, 26 settembre, torna in tutta Italia la Notte Europea dei Ricercatori, grande appuntamento dedicato alla divulgazione scientifica che chiude la Settimana della Scienza. In questi giorni centinaia di eventi organizzati in numerose città italiane hanno portato la scienza tra la gente e nelle scuole, così come molti centri di ricerca hanno aperto le porte al largo pubblico.

Un ricchissimo calendario di conferenze, aperitivi scientifici, visite guidate e laboratori per adulti e bambini ha consentito ai protagonisti della ricerca italiana di raccontare il proprio lavoro alla cittadinanza -soprattutto ai giovani- e coinvolgerla in numerose attività.

La giornata di domani sarà il momento culminante della manifestazione e gli eventi si protrarranno fino a tardi, in una notte bianca dedicata alla scienza e all’eccellenza italiana nella ricerca.

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Visite guidate presso i centri di ricerca

Vari istituti de enti apriranno le porte al pubblico, che avrà modo di essere accompagnato dai ricercatori attraverso i laboratori in cui si svolgono gli esperimenti o si costruiscono grandi apparati sperimentali. Tra questi, i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, l’Ente italiano per la ricerca nella fisica delle particelle elementari, nucleare, astro-particellare e medica.

Anche l’ENEA, Ente Nazionale per l’Energia, accoglierà visitatori all’interno delle proprie strutture e realizzerà laboratori di ottica per ragazzi, dedicati allo studio delle caratteristiche di varie sorgenti di luce (fonti incoerenti e fasci laser) e alle illusioni ottiche.

A Frascati sarà allestito un laboratorio di antropologia forense. [Immagine: Frascati Scienza]

A Frascati sarà allestito un laboratorio di antropologia forense. [Immagine: Frascati Scienza]

Laboratori per adulti e bambini

Per gli appassionati di ossa e della serie televisiva “Bones”, a Frascati sarà allestito un laboratorio di antropologia forense, ossia la branca della scienza che studia gli scheletri rivolta alle indagini giudiziarie.

Moltissimi appuntamenti sono previsti anche presso l’INFN di Catania, con laboratori dedicati alla rivelazione dei raggi cosmici, alla robotica, alla biologia marina, nonché all’impiego delle conoscenze fisiche per la tutela dell’arte.

Aperitivi scientifici e incontri con ricercatori in tante città. [Immagine: Frascati Scienza]

Aperitivi scientifici e incontri con ricercatori in tante città. [Immagine: Frascati Scienza]

Mostre e incontri con i ricercatori

Ancora mostre a Milano, Roma, Trieste e Cagliari, aperitivi scientifici a Pisa, Pavia e Frascati e tanti laboratori dedicati ai più piccoli (a Bologna, Frascati, Roma, Bari, ecc).

Presso l’ESRIN, centro dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) di Frascati, sarà possibile incontrare l’astronauta italiano Paolo Nespoli, che parlerà del suo soggiorno nella Stazione Spaziale Internazionale e condividerà le sue esperienze di vita in assenza di gravità.

Non mancheranno anche visite al Planetario di Bologna e all’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) di Cascina (Pisa), laboratori dedicati alle energie sostenibili, nonché musica nelle piazze (a Cagliari fino a notte inoltrata, con proposte di musica rap per i più giovani).

Notte Europea dei Ricercatori 2014: previste visite al Planetario di Bologna e all'Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) di Cascina (Pisa).

Notte Europea dei Ricercatori 2014: previste visite al Planetario di Bologna e all’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) di Cascina (Pisa).

Un evento divulgativo di successo

Lunghissimo e variegato il programma, consultabile sul sito web di Frascati Scienza. L’affluenza attesa è elevata, come già rilevato in questi giorni, nonché nelle edizioni passate.

La Notte Europea dei Ricercatori è infatti giunta con successo alla sua nona edizione. Si tratta di un progetto coordinato e realizzato da Frascati Scienza in collaborazione con numerosi enti, nonché promosso dalla Commissione Europea. Esso rappresenta il primo progetto finanziato tramite il nuovo programma Horizon 2020, che nei prossimi sette anni investirà oltre ottanta miliardi di euro nella ricerca scientifica e l’innovazione.

L’idea nasce dal desiderio di avvicinare il più vasto pubblico alla scienza, di renderla accessibile e comprensibile, nonché di mostrare come la ricerca sia fondamentale per lo sviluppo della società. Eventi divulgativi di questo tipo rappresentano inoltre un’occasione per ricordare e celebrare l’eccellenza italiana nei più vari settori della scienza.

La risposta del pubblico dimostra che questo desiderio (o addirittura esigenza) è condiviso e apre la strada a sempre più numerose e interessanti iniziative.

La Notte Europea dei Ricercatori è un progetto coordinato e realizzato da Frascati Scienza e promosso dalla Commissione Europea.

La Notte Europea dei Ricercatori è un progetto coordinato e realizzato da Frascati Scienza e promosso dalla Commissione Europea.

A settembre la scienza è per tutti (e di tutti)

Ritornano tra il 22 e il 26 settembre la Settimana della Scienza e la Notte Europea dei Ricercatori, appuntamenti ormai fondamentali per quanti siano curiosi di conoscere il mondo della ricerca scientifica e i suoi protagonisti. Molti gli enti coinvolti (coordinati da Frascati Scienza) e numerosissimi gli appuntamenti.

Manifesto della Notte Europea dei Ricercatori [immagine: Frascati Scienza]

Manifesto della Notte Europea dei Ricercatori [immagine: Frascati Scienza]

Anche quest’anno all’arrivo dell’autunno la scienza scende dalla cattedra e si mescola tra la gente, adulti e bambini. Tra il 22 e il 26 settembre avrà infatti luogo la nona edizione della Settimana della Scienza, grande evento di divulgazione scientifica che si propone di portare la ricerca e i suoi protagonisti tra i cittadini e in particolare tra i giovani studenti.

Il calendario è ricchissimo di eventi, ben 150 distribuiti dal centro al nord al sud d’Italia. Si spazia da aperitivi scientifici con ricercatori, a gite a parchi e siti archeologici, da spettacoli interattivi per gli studenti delle scuole medie ad attività di gioco-educazione per i più piccoli. Sono incluse anche visite ad alcuni centri di ricerca, che apriranno le porte dei propri laboratori e mostreranno gli esperimenti condotti. Le città coinvolte quest’anno sono: Roma e Frascati, Bologna, Ferrara, Pisa, Trieste, Milano, Pavia, Cagliari, Bari, Catania.

La settimana culminerà e si concluderà il 26 settembre con la Notte Europea dei Ricercatori 2014, notte ‘bianca’ della ricerca, che nelle passate edizioni ha avuto un grandissimo successo tanto in Italia come in altri paesi europei.

La Notte Europea dei Ricercatori è un progetto finanziato dalla Commissione Europea e coordinato da Frascati Scienza, in collaborazione con varie altre istituzioni e centri di ricerca italiani.

Scienza e sostenibilità

Il tema centrale di quest’anno è la sostenibilità, questione di interesse tanto scientifico quanto di governance: occorre pianificare un futuro tecnologico, sociale e politico che tenga conto delle grosse problematiche ambientali e sociali che siamo chiamati ad affrontare in questo momento storico.

Oltre ad essere molto attuale, il tema della sostenibilità coinvolge particolarmente la scienza e i ricercatori, impegnati a trovare soluzioni e mettere a punto nuove tecnologie per affrontare le sfide concernenti il futuro del pianeta e dell’umanità.

Molti gli eventi dedicati a ragazzi e bambini. [immagine: Frascati Scienza]

Molti gli eventi dedicati a ragazzi e bambini. [immagine: Frascati Scienza]

Eccellenza italiana

Eventi divulgativi come la Settimana della Scienza e la Notte dei Ricercatori sono nati dall’esigenza, da un lato, dei ricercatori di avvicinarsi alla gente, far conoscere loro la propria vita quotidiana e l’importanza dei loro studi, dall’altro, della gente di saperne di più, di superare e abbattere la barriera tra la scienza e la vita comune. Il successo di tutti gli appuntamenti dimostra l’interesse destato da questi eventi e la loro efficacia.

Allo stesso tempo, si tratta di occasioni per mettere in risalto il grande impegno dei ricercatori italiani, l’eccellenza delle nostre realtà scientifiche e l’importanza della nostra ricerca in Europa. “La Notte Europea dei Ricercatori organizzata da Frascati Scienza si è classificata prima nei progetti presentati da tutti gli stati membri”, commenta il presidente di Frascati Scienza, Giovanni Mazzitelli, “firmando il primo contratto del nuovo programma di finanziamento europeo – Horizon 2020 – che nei prossimi sette anni finanzierà con oltre 80 miliardi di euro progetti di ricerca e innovazione.”

Una sezione speciale dell’evento sarà dedicata alle donne nella scienza, fortunatamente sempre più in aumento, con interventi da parte di alcune giovani ricercatrici, nonché la partecipazione di Fabiola Gianotti, fisica del CERN che ha diretto uno dei due esperimenti che sono giunti alla scoperta del bosone di Higgs, particella fondamentale ipotizzata nel 1964 e a lungo cercata.

Una sezione speciale dell’evento sarà dedicata alle donne nella scienza, con interventi di alcune giovani ricercatrici.

Una sezione speciale dell’evento sarà dedicata alle donne nella scienza, con interventi di alcune giovani ricercatrici. [Immagine: Frascati Scienza]

In gita per laboratori

Tra gli enti partner, i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN apriranno le porte al vasto pubblico con visite guidate da ricercatori, che accompagneranno la gente a scoprire le installazioni di alcuni esperimenti nonché alcuni laboratori. A sua volta l’ENEA metterà per la prima volta a disposizione il Centro Ricerche Casaccia (oltre a quello di Frascati) per consentire a un più vasto pubblico di partecipare alle attività e conoscere l’impegno dell’ente nello sviluppo di tecnologie energetiche sostenibili.

Anche l’Universo, che esercita sempre un gran fascino, avrà il suo posto sotto i riflettori. Infatti, i ricercatori dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) organizzeranno eventi presso l’osservatorio astronomico di Roma, soprattutto per i bambini. Così anche a Pisa, dove l’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) aprirà le porte al pubblico per due giorni, con visite guidate e conferenze. Proprio nella pianura presso Pisa, a Cascina, l’esperimento Virgo (un grande interferometro con due bracci lungo ciascuno 3km) punta i propri strumenti al cielo, cercando di captare tracce delle onde gravitazionali previste da Einstein quasi un secolo fa.

Alla scoperta dell'Universo presso l'Osservatorio Astronomico di Roma e l'Osservatorio Gravitazionale Europeo vicino Pisa.

Alla scoperta dell’Universo presso l’Osservatorio Astronomico di Roma e l’Osservatorio Gravitazionale Europeo vicino Pisa.

Il programma completo della Settimana della Scienza e della Notte dei Ricercatori è consultabile sul sito di Frascati Scienza, con la possibilità di cercare gli eventi in base alla tipologia, la città e dell’età dei destinatari, a questo link.

Momento storico per Rosetta, prima sonda nell’orbita di una cometa

Lo scorso 6 agosto la sonda spaziale Rosetta ha raggiunto la Cometa 67P dopo un viaggio durato ben 10 anni. Dai primi dati emergono già alcune sorprese. Intanto gli scienziati cercano una base di atterraggio per il modulo Philae, che scenderà sul suolo il prossimo novembre.

La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko fotografata da Rosetta lo scorso 3 agosto da una distanza di 285km. [Immagine: ESA/Rosetta/MPS]

La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko fotografata da Rosetta lo scorso 3 agosto da una distanza di 285km. [Immagine: ESA/Rosetta/MPS]

Dopo 10 anni di viaggio interplanetario e circa 6,5 miliardi di chilometri di tragitto, la sonda spaziale Rosetta ha raggiunto la sua destinazione, ossia la Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko .

Si tratta di un evento di importanza storica per l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), che ha programmato e seguito la missione durante tutti questi anni. Rosetta, infatti, è il primo veicolo ad entrare nell’orbita di una cometa e analizzarla così da vicino.

Al momento la sonda si è accostata a 100 km dalla superficie, ma presto entrerà nell’orbita, dove resterà fino al dicembre del 2015 per raccogliere importanti dati e immagini relativi al corpo celeste.

La sonda spaziale Rosetta in un immagine virtuale dell’ESA. [Immagine: ESA/Rosetta/MPS]

La sonda spaziale Rosetta in un immagine virtuale dell’ESA. [Immagine: ESA/Rosetta/MPS]

Il modulo Philae

Gli scienziati dell’ESA prima di tutto osserveranno la superficie della cometa per scegliere un luogo adatto all’atterraggio. A toccare il suolo, però, non sarà la stessa Rosetta, bensì un modulo chiamato Philae. Si registrerà così un altro primato, visto che mai prima d’ora una sonda o un modulo è atterrato su una cometa.

Philae svolgerà misure dirette delle proprietà della Cometa 67P, grazie all’impiego di un ricco corredo di strumenti di alta tecnologia. Inoltre, trivellerà il suolo per penetrare nel nucleo del corpo celeste e analizzarne la composizione. Le informazioni che se ne trarranno saranno preziose ai fini dello studio della formazione del Sistema Solare.

Il  modulo Philae, progettato e fabbricato in gran parte in Italia [Immagine: ESA/Rosetta]

Il modulo Philae, progettato e fabbricato in gran parte in Italia [Immagine: ESA/Rosetta]

Cosa sono le comete e perché è importante studiarle?

Una cometa è un corpo celeste relativamente piccolo, simile ad un asteroide, però composto prevalentemente di ghiaccio. Nello specifico, si tratta di acqua, anidride carbonica e metano – tutti ghiacciati – mescolati ad aggregati di polveri di roccia e vari minerali.

Gli astronomi pensano che le comete siano residui rimasti dalla condensazione della nebulosa da cui nacque il nostro Sistema Solare, per questo il loro studio può aiutarci a comprenderne le origini.

Per di più, probabilmente le comete giocarono un ruolo importante nella formazione degli oceani e dell’atmosfera e, dato che contengono molecole organiche complesse, forse hanno a che fare anche con l’origine della vita sulla Terra.

Prime scoperte

Spettacolari immagini della Cometa 67P sono già state inviate da Rosetta nei giorni scorsi. Si è potuto osservare che il corpo celeste, lungo circa 4 km, è piuttosto irregolare nella forma e ha una superficie alquanto impervia. Esso presenta una parte più grossa e una più piccola, definite rispettivamente “corpo” e “testa”. La parte che le congiunge, il “collo”, appare più brillante del resto.

Questa struttura singolare (che fa pensare alla fusione di due comete) ha sorpreso gli astronomi, così come la temperatura del corpo celeste, che è di 20-30 gradi superiore a quanto atteso. La cometa è dunque troppo calda per essere interamente coperta di ghiaccio.

Rosetta ha impiegato uno spettrometro a radiazione infrarossa per misurare la temperatura della Cometa 67P, risultata di -70ºC. L’osservazione della superficie ha inoltre permesso di notare che essa non è particolarmente riflettente. L’unione di questi due dati ha indotto gli astronomi a supporre che il suolo presenti solo delle chiazze di ghiaccio, in mezzo ad una crosta fatta di polveri.

Maggiori informazioni riguardo alla composizione della cometa saranno raccolte man mano che la sonda si avvicinerà e, in particolare, quando Philae toccherà il suolo del corpo celeste.

La missione entra nella fase calda…

Nei prossimi mesi gli esperti dell’ESA, che seguono la missione dalla sede di Darmstat, in Germania, procederanno a far entrare la sonda in un orbita circolare intorno alla cometa e ad avvicinarla gradualmente ad essa. Queste complicate manovre saranno svolte sotto la guida di Paolo Ferri, responsabile delle operazioni, e di Andrea Accomazzo, direttore di volo di Rosetta. Esse sono preliminari alla fase più delicata della missione: la discesa e l’atterraggio di Philae, programmato per il prossimo mese di novembre.

C’è grande tensione all’ESA per la difficoltà delle operazioni, ma dopo più di dieci anni di attesa, gli scienziati sono molto eccitati.

Rosetta infografica

La missione di Rosetta è iniziata nel marzo del 2004 e proseguirà fino al dicembre 2015. Qui illustrate le tappe storiche. [Infografica: ANSA/Centimetri]


Curiosità

67P o 46P?

La Cometa 67P fu scoperta nel 1969 dagli astronomi ucraini Klim Churyumov e Svetlana Gerasimenko. Essa compie un giro completo intorno al sole ogni 6.5 anni.

L’obiettivo originario della missione di Rosetta non era la Cometa 67P, bensì la 46P/Wirtanen, ma la missione fu ritardata (il lancio era previsto per il gennaio 2003), pertanto gli scienziati cambiarono destinazione, sulla base della posizione nell’orbita delle due comete e criteri di ordine pratico ed economico ad essa connessi.

Dagli antichi Egizi all’esplorazione dello spazio

Rosetta è così chiamata in ricordo della celebre stele che ha tale nome, una pietra incisa dagli antichi Egizi che fu fondamentale per decifrare i geroglifici. La pietra aprì la via alla comprensione di una civiltà antichissima e perduta. Analogamente, gli scienziati sperano che la sonda Rosetta possa fornire dati preziosi per una nuova comprensione delle origini del Sistama Solare.

Philae, invece, è il nome di un’isola sul Nilo. Un obelisco trovato su di essa fornì all’archeologo francese Champollion ulteriori elementi che gli permisero di decifrare completamente i geroglifici della stele di Rosetta.

Neutrini più veloci della luce? ICARUS risponde ‘no’.

In settembre i ricercatori dell’esperimento OPERA, sito ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, dichiararono che accurate e ripetute misure da essi effettuate sembravano indicare che i neutrini si propagassero a velocità superiore a quella della luce. Due settimane fa ICARUS, un esperimento indipendente collocato anch’esso al Gran Sasso, ha pubblicato risultati che sono in disaccordo. Ma già a gennaio OPERA aveva riscontrato possibili cause di errore. Vediamo quali.

Apparato sperimentale di OPERA.

Apparato sperimentale di OPERA.

Nella ricerca scientifica non si arriva mai a certezze conclusive: si elaborano teorie e se ne cerca la prova o la confutazione sperimentale, che comunque vale solo “fino a prova contraria”. Infatti, nuove scoperte possono sempre rimettere in discussione le conoscenze assunte in precedenza. Così come successivi esperimenti possono offrire nuove conferme alle idee poste sotto scrutinio.

Questo modo di procedere fa parte della quotidianità della ricerca scientifica e, in genere, le alterne sorti di idee e teorie restano argomento di dibattito tra gli specialisti del settore.

Accade invece a volte che alcune scoperte, o presunte-tali, attraggano l’attenzione del pubblico non esperto. Purtroppo il tam-tam di notizie che ne segue, insieme all’estrema divulgazione e semplificazione della materia in questione, provoca a volte la diffusione di notizie errate e l’espressione di giudizi non opportunamente meditati.

Ad entrare negli ultimi mesi nel frullatore mediatico, non sempre con esiti positivi per la ricerca ed istruttivi per il pubblico, è stata la vicenda della velocità dei neutrini.

Lo scorso settembre l’esperimento OPERA, il cui rivelatore è collocato nelle profondità del Gran Sasso, dichiarò che i dati da esso raccolti sembravano indicare che i neutrini si propagassero ad una velocità superiore a quella della luce.

La vicenda ha avuto degli sviluppi e ha di nuovo attratto a sé l’attenzione.

Prima di venire alle novità, facciamo un passo indietro.

Seminario dato Dario Auterio (IPNL, CNRS) il 23 Settembre sui nuovi risultati dell'esperimento OPERA.

Seminario tenuto da Dario Auterio (IPNL, CNRS) il 23 settembre 2010 sui nuovi risultati dell’esperimento OPERA.

I neutrini e l’esperimento OPERA

I neutrini sono particelle elementari prive di carica elettrica e di massa quasi nulla, le quali interagiscono pochissimo con la materia. Di conseguenza, esse possono propagarsi nello spazio e attraverso i corpi celesti per tempi lunghissimi, senza subire alcun effetto né generarne. Tale scarsa propensione all’interazione rende difficile l’intercettazione dei neutrini e lo studio delle loro caratteristiche. Per quanto l’interazione sia rara, non è però nulla, pertanto se si considerano grandissime quantità di neutrini, si possono rilevare degli effetti.

Al fine di indagare il comportamento di queste particelle evanescenti, fasci di neutrini prodotti al CERN di Ginevra (tramite scontro di protoni accelerati contro un bersaglio fisso) e che procedono attraverso la roccia in direzione del Gran Sasso, vengono qui rilevati da alcuni esperimenti i cui rivelatori sono collocati nel cuore della montagna. Per l’esattezza, ciò che si registra sono i prodotti delle occasionali interazioni dei neutrini con la materia di cui gli stessi rivelatori sono costituiti.

Secondo quanto annunciato in settembre dai membri dell’esperimento OPERA, dai dati da esso raccolti negli scorsi due anni, accuratamente e ripetutamente analizzati, si evinceva che i neutrini giungessero a destinazione circa 60 ns in anticipo rispetto ai fotoni (‘costituenti’ della luce). Una simile misura induceva a pensare che i neutrini si propagassero a velocità supraluminali.

Se questa interpretazione dei dati si fosse trasformata in una scoperta, ossia se la misura fosse stata indipendentemente confermata, essa avrebbe avuto ricadute su alcune teorie fisiche molto affermate (in primis la relatività ristretta di Einstein), le quali si basano sul principio che nessun elemento di materia o segnale possa spostarsi ad una velocità superiore a quella della luce.

La maggior parte dei fisici ha mantenuto un atteggiamento cauto e scettico, molti hanno cercato di suggerire possibili fonti di un errore di strumentazione che giustificasse tale misura, alcuni infine hanno cercato di immaginare spiegazioni teoriche (a scopo ludico o serio).

I ricercatori di OPERA, nel sottoporsi allo scrutinio della comunità scientifica, di cui hanno invocato la collaborazione per una comprensione dei risultati, hanno promesso che avrebbero continuato la ricerca di una possibile causa di errore e, soprattutto, avrebbero acquisito altri dati.

Al fine di migliorare l’affidabilità della misura, essi hanno cercato di ridurre l’incertezza statistica sull’istante di generazione dei singoli neutrini (per gli interessati, maggiori dettagli a fine articolo). Queste nuove misure hanno confermato quelle precedenti. Ciò ha convinto alcuni membri della collaborazione, che in un primo momento avevano preferito tenersene fuori, ad appoggiare la presentazione dei risultati.

I risultati dell'esperimento ICARUS sono in significativo disaccordo con quelli di OPERA.

I risultati dell’esperimento ICARUS sono in significativo disaccordo con quelli di OPERA.

Individuazione di due possibili cause di errore

A febbraio di quest’anno, però, OPERA ha dato un nuovo annuncio che ha riacceso il dibattito: due possibili fonti di errore sembravano esser state trovate.

In particolare, è stato rilevato un problema nella connessione di un cavo in fibra ottica, che porta il segnale di sincronizzazione (dato da un sistema GPS) dalla superficie alla profondità della roccia in cui l’esperimento è sito. Questo difetto sarebbe responsabile della sbagliata valutazione di un ritardo di propagazione del segnale, che avrebbe affetto il calcolo del tempo di arrivo dei neutrini: il risultato è, appunto, un tempo inferiore di circa 60ns a quello dei fotoni.

Un altro difetto riscontrato riguarderebbe invece il sistema che assegna agli eventi misurati le ‘etichette temporali’. In pratica, quando i dati sono letti e registrati, ad essi deve essere assegnato un riferimento temporale: questo è necessario a ricostruire correttamente ciò che è accaduto nel rivelatore. Tali etichette sono date riferendosi ancora una volta al sistema GPS. Un errore nell’assegnazione dei riferimenti può falsificare i dati e produrre errori nel calcolo dei tempi di percorrenza.

Il problema che è stato rilevato sembrerebbe però andare nel senso contrario di quanto atteso, ossia esso provocherebbe un aumento del ritardo.

Quindi i due errori sistematici (ossia intrinseci al sistema), se confermati, in linea di principio potrebbero annullarsi l’un l’altro. Ma “i sospetti maggiori ricadono sul cavo in fibra ottica”, dichiarava Lucia Votano, direttore dei LNGS.

Per capire meglio la situazione occorre comunque attendere i nuovi dati che saranno raccolti con nuovi test nel prossimo maggio.

Misure di ICARUS in disaccordo

Nel frattempo però, i membri dell’esperimento ICARUS, il cui rilevatore è anch’esso collocato nei Laboratori del Gran Sasso, hanno reso pubblici dei risultati che sono in significativo disaccordo con quelli di OPERA. L’articolo in questione dichiara che, dall’analisi dei dati raccolti da ICARUS negli ultimi mesi, si evince che la velocità di propagazione dei neutrini misurata è prossima a quella della luce, come ci si aspetta dalla teoria.

La partita è dunque chiusa? Non del tutto. Non lo sarà almeno finché la collaborazione di OPERA non sarà in grado di affermare con certezza di aver individuato errori sistematici e replicherà la misura ottenendo un risultato in linea con quello di ICARUS.

In ogni caso, nella scienza nessuna partita è chiusa in senso definitivo. Il metodo scientifico offre solo ‘certezze temporanee’, non assolute. Per quelle sono state inventate le religioni.

Il rivelatore di ICARUS si basa sull’impiego di un dispositivo chiamato TPC (Time Projection Chamber, ossia Camera a Proiezione di Tempi).

Apparato sperimentale di ICARUS.

Un po’ di dettagli tecnici, per chi ne ha voglia

Perché c’è incertezza sull’istante di ‘nascita’ dei neutrini?

Per comprendere questo concetto, torniamo al metodo con il quale i neutrini sono prodotti. Un fascio di protoni viene diretto contro un bersaglio: in seguito allo scontro si ha la produzione di un getto di particelle di vario tipo. La maggior parte di queste perde rapidamente energia e rallenta per interazione con la materia, dando origine ad altri effetti (ad esempio, si trasforma in particelle più leggere, che a loro volta generano interazioni). In sintesi, a poca distanza fisica e temporale dallo scontro, quel che resta del getto di particelle è solo un fascio di neutrini che, in virtù della loro scarsa propensione all’interazione, procedono sulla propria rotta.

Il fascio di protoni non viene inviato contro il bersaglio di continuo, bensì per brevi intervalli temporali, distanziati in maniera regolare. In pratica, si spediscono protoni a pacchetti ‘distinti’. Ovviamente, più è estesa la singola finestra temporale in cui si invia il fascio, maggiore è l’incertezza riguardo all’istante esatto in cui un protone impatta con il bersaglio e dà origine ad un neutrino.

Per tale ragione OPERA, in collaborazione con il CERN, ha deciso di realizzare dei cicli di acquisizione di dati con una configurazione speciale del fascio di protoni, in cui i pacchetti fossero più piccoli (ossia le finestre temporali di invio dei protoni più brevi).

Com’è fatto ICARUS?

Il rivelatore di ICARUS si basa sull’impiego di un dispositivo chiamato TPC (Time Projection Chamber, ossia Camera a Proiezione di Tempi).

Schematicamente, si tratta di un cilindro riempito di un fluido (per ICARUS, argon liquido) ultra-puro, cioè non ‘contaminato’ da atomi di altri elementi, sottoposto a un campo elettrico ed un campo magnetico paralleli. Quando particelle cariche, nel nostro caso prodotte dall’interazione dei neutrini con la materia circostante, passano attraverso il rivelatore, ionizzano gli atomi di argon, vale a dire che strappano loro un elettrone. Tali elettroni liberi si muovono sotto l’effetto del campo elettromagnetico e inducono corrente su fili metallici posti alle estremità del cilindro. Il segnale elettrico così generato viene ‘letto’ da un sistema elettronico.

L’analisi di tali segnali permette di ricostruire la traiettoria percorsa dalla singola particella e la sua energia. Fili posti perpendicolarmente gli uni agli altri forniscono informazioni relative a due coordinate. La terza coordinata viene derivata dal tempo di volo dei vari elettroni prodotti per ionizzazione, ossia il tempo da essi impiegato per raggiungere gli estremi della camera.

Maggiori dettagli sulle varie parti del rivelatore, sull’elettronica per l’acquisizione e la selezione dei dati, nonché sui risultati delle misure effettuate finora, sono rintracciabili sul sito ufficiale dell’esperimento.

[Articolo originariamente pubblicato su ilcambiamento.it http://www.ilcambiamento.it/culture_cambiamento/neutrini_piu_veloci_luce_icarus.html%5D

Come il CERN produce i neutrini che invia verso i laboratori del Gran Sasso?

Produrre i neutrini è il primo passo. Poi bisogna anche essere sicuri che quelli intercettati siano effettivamente quelli inviati…

Elaborazione dell'interazione di un singolo neutrino con OPERA: nell'immagine, il neutrino entra in basso a sinistra e interagisce con un elemento della parete del rivelatore producendo diverse particelle identificabili dalle loro tracce [Credits: CERN 2007].

Elaborazione dell’interazione di un singolo neutrino con OPERA: nell’immagine, il neutrino entra in basso a sinistra e interagisce con un elemento della parete del rivelatore producendo diverse particelle identificabili dalle loro tracce [Credits: CERN 2007].


Il fascio di neutrini impiegato nell’esperimento CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso) viene prodotto al CERN accelerando protoni e facendoli scontrare contro un bersaglio fisso. In seguito alla collisione si creano particelle instabili, i pioni, le quali decadono in particelle più leggere. Dopo il processo di decadimento (o di arresto per interazione con la materia) sopravvivono solo i neutrini, che continuano a viaggiare nella direzione originaria del fascio di protoni, verso i Laboratori INFN del Gran Sasso (LNGS), che raggiungono in pochi millisecondi (circa 3).

A destinazione i neutrini sono “accolti” da una massiccia parete rappresentata dal rivelatore di OPERA, costruito per rivelare i segni del loro passaggio. L’apparato sperimentale è posto sottoterra in modo da schermare il fascio di neutrini provenienti dal CERN dalle particelle che provengono dallo spazio. La ricostruzione della direzione (ossia del vertice da cui sono partiti) con complesse operazioni di triangolazione – che all’interno dei laboratori del Gran Sasso si basano su misure effettuate ogni 2 metri – e le operazioni di rilevazione del tempo consentono di essere sicuri che i neutrini intercettati siano effettivamente quelli inviati dal CERN.

[Articolo originariamente pubblicato su FOCUS.it con il titolo “Come si fabbricano i neutrini del CERN? http://www.focus.it/scienza/scienze/come-si-fabbricano-i-neutrini-del-cern-201109241700%5D