La missione spaziale della NASA verso il asteroide Psiche– situato nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove – ci aiuterà a comprendere meglio la nostra Terra. DTU fornisce strumenti in grado di misurare e mappare il campo magnetico dell’asteroide.
L’asteroide Psiche è stato scoperto e si trova nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove. Illustrazione della NASA/JPL-Caltech/ASU
Proprio al centro della Terra c’è un nucleo metallico, così caldo e profondo da essere irraggiungibile e impossibile da studiare direttamente. Ma potremmo saperne di più su di esso e sui nuclei di altri pianeti simili alla Terra studiando l’asteroide Psiche.
Sulla base delle osservazioni effettuate tramite telescopi, si ritiene che sia costituito per il 60% da metallo, probabilmente una lega di ferro e nichel. Assomiglia un po’ a una patata e misura circa 150×250 km, Psiche potrebbe essere il nucleo più interno di un pianeta che, in seguito a una violenta collisione con un altro oggetto, è stato privato della sua crosta esterna.
La NASA ha lanciato una missione verso l’asteroide Psiche il 13 ottobre 2023. È la quattordicesima missione del Programma Discovery della NASA. I preparativi sono iniziati nel 2017 con un lancio previsto per il 2022, ma a causa del coronavirus la NASA non è riuscita a completare i test necessari in tempo. Sono relativamente pochi i periodi dell’anno in cui il viaggio della navicella spaziale si adatta alla posizione dei pianeti.
A bordo della navicella ci saranno tre strumenti scientifici: un imager avanzato per la mappatura e le indagini sulla superficie, uno spettrometro di raggi gamma e neutroni in grado di misurare le sostanze di cui è composto l’asteroide e un magnetometro. Il magnetometro è stato costruito alla DTU.
“Siamo stati invitati a partecipare perché il nostro magnetometro ha dimostrato la sua capacità unica di misurare un campo magnetico molto ampio ed estremamente accurato durante diverse missioni spaziali. Nel 2020, abbiamo iniziato a collaborare con il Massachusetts Institute of Technology (MIT), che dirige l’indagine sulla magnetometria della psiche. E nel 2021, siamo stati i primi a consegnare uno strumento scientifico finito per la navicella spaziale, che è in costruzione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena”, spiega José MG Merayo, professore alla DTU Space, co-investigatore e membro del Il team scientifico della missione Psiche.
Ispezione della navicella spaziale Psyche presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA in California, USA. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/ASU
Piccolo strumento: ampia gamma
Il magnetometro è sorprendentemente piccolo rispetto alle sue prestazioni e capacità. Il sensore, delle dimensioni di una pallina da tennis, è collocato in un cilindro e ha una superficie simile ad un ananas. Le scanalature sulla superficie contengono bobine che generano un campo magnetico simile a quello che vuoi misurare.
La navicella stessa è più alta di un essere umano e pesa poco meno di due tonnellate senza carburante e poco meno di tre con carburante, quindi il peso del magnetometro, che è di circa 2 kg, non è molto in confronto. Ma è efficiente e affidabile, sviluppato e costruito manualmente presso DTU con particolare attenzione ad ogni piccolo dettaglio.
Non sappiamo assolutamente nulla del campo magnetico di Psiche, se sia grande o piccolo; se si tratta di un unico grande campo o di una manciata di campi più piccoli. Il magnetometro deve essere preparato a tutte le eventualità.
Il magnetometro DTU è unico in quanto è in grado di misurare la dimensione e la direzione dei campi magnetici con estrema precisione. L’intensità dei campi magnetici viene solitamente misurata in tesla. Per campi magnetici molto deboli, le misurazioni sono espresse in nanotesla (nano = 10-9). Il campo magnetico terrestre misurato in Danimarca è di circa 54.000 nanotesla.
Il magnetometro della DTU è in grado di rilevare campi magnetici estremamente deboli fino a soli 0,025 nanotesla, nonché campi estremamente forti fino a 80.000 nanotesla.
Ciò significa che il campo magnetico più debole misurabile dallo strumento è sei milioni di volte meno potente del campo più forte che può misurare. In altre parole: lo strumento può rilevare campi magnetici che vanno dai campi deboli del vento solare ai campi magnetici più forti dei grandi pianeti.
Il sensore nel magnetometro ha le dimensioni di una pallina da tennis inserita in un cilindro e con una superficie simile a un ananas. Credito immagine: DTU
155 anni nello spazio
La navicella spaziale trasporterà due magnetometri per proteggere i dati nel caso dovesse succedere qualcosa a uno di essi. Ma c’è anche un altro motivo:
“L’astronave stessa può generare un campo magnetico e non vogliamo che questo venga incluso nei nostri dati. Pertanto, gli strumenti saranno installati su un boom a una certa distanza dalla navicella, e con due sensori saremo in grado di rilevare i segnali provenienti dalla navicella, che potranno poi essere dedotti”.
“Se i due sensori producono le stesse misurazioni, possiamo tranquillamente supporre che ciò che stanno misurando è il campo magnetico naturale. Se producono misurazioni diverse, possiamo supporre che ciò sia dovuto all’astronave”, spiega José Merayo.
Il gruppo di ricerca di José Merayo presso DTU Space ha costruito magnetometri per diverse missioni che hanno misurato il campo magnetico terrestre. Inizialmente per il satellite Ørsted, poi per la missione tedesca CHAMP e infine per la missione SWARM dell’Agenzia spaziale europea.
“Tutto sommato, il nostro magnetometro è in funzione nello spazio da più di 155 anni e ha fornito misurazioni per le mappe del campo geomagnetico utilizzate per la navigazione e in caso di crash del GPS”, afferma José Merayo.
I magnetometri della missione sull’asteroide Psiche saranno alimentati dai pannelli solari installati sui lati della navicella e inizieranno a misurare immediatamente dopo il lancio. Naturalmente lo strumento è stato sottoposto a tutti i tipi di test pre-lancio, ma bisognerà verificare che tutto funzioni come previsto, o se sia necessario aggiustare qualcosa una volta effettivamente nello spazio.
Un’illustrazione che mostra l’aspetto della navicella spaziale. Illustrazione della NASA/JPL-Caltech/ASU
Viaggio di sei anni
Psiche si trova nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove, e durante il viaggio di 500 milioni di chilometri sarà forse possibile ottenere anche dati sui dintorni di Marte poiché la navicella spaziale volerà vicino al pianeta; inoltre, sarà probabilmente possibile acquisire nuove conoscenze sulle tempeste solari e sul loro impatto sul sistema solare. Per questo motivo lo strumento funzionerà durante tutto il viaggio anche se potrà essere acceso e spento.
Si spera che tra sei anni la missione raggiunga l’asteroide ricco di metalli e il piano prevede quindi che la navicella spaziale orbiti attorno all’asteroide ad altitudini di circa 700, 500, 300 e 100 km per un periodo combinato di oltre due anni. .
Ciò genererà molti nuovi dati e, si spera, migliorerà la nostra comprensione della creazione del nostro sistema solare e dei campi magnetici planetari.
“Perché alcuni pianeti, come Venere, non hanno un campo magnetico, mentre i campi magnetici di altri pianeti, come Giove, sono più forti anche di quello della Terra? In Psiche abbiamo un nucleo nudo che possiamo misurare direttamente.
“Crediamo che questo ci dirà molto. Imparando di più sul campo magnetico di Psiche, possiamo anche imparare di più sul funzionamento del campo magnetico della Terra. Il sistema solare è enorme e tutti i dati che possiamo raccogliere ci aiuteranno a capirlo meglio, ad esempio come il clima nello spazio aiuta a proteggere la nostra Terra”, afferma José Merayo.
Non è previsto il ritorno della navicella sulla Terra al termine della missione. “Forse atterrerà su Psiche, chi lo sa? Oppure continuerà a orbitare attorno all’asteroide come una piccola luna artificiale, dice José Merayo.
Fonte: DTU
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
