Lucy: la prima missione verso gli asteroidi troiani

Render delle fasi finali della missione Lucy verso gli asteroidi troiani
Il render di presentazione della missione Lucy. Credit: NASA

L’ultima missione della NASA, è chiamata Lucy. È stata intitolata in onore dell’ominide Lucy. L’obiettivo è infatti lo studio degli asteroidi troiani, che rivelerà informazioni sulla formazione dei pianeti, essendo questi gli scarti dei materiali che si aggregano nella prima fasi di vita del Sistema Solare all’atto della formazione dei corpi celesti. L’ Australopiteco venne a sua volta intitolato in onore di una canzone dei Beatles “Lucy in The Sky with Diamond”, canzone che i ricercatori stavano ascoltando il quel preciso momento del 1977.

La missione fa parte del glorioso programma Discovery della NASA. Questo programma offre agli scienziati la possibilità di scavare in profondità nella loro immaginazione e trovare nuovi modi per svelare i misteri del nostro sistema solare. Sin dal 1992, il programma ha rappresentato una svolta nel modo in cui la NASA esplora lo spazio. Lo scopo è approfondire la comprensione umana del sistema solare esplorando i pianeti, le loro lune e piccoli corpi come comete e asteroidi. 

Gli Asteroidi Troiani

Questi particolari asteroidi sono delle vere e proprie capsule temporali che risalgono alla nascita del nostro Sistema Solare più di 4 miliardi di anni fa. Lo sciame di asteroidi troiani sono associati al pianeta Giove. Catturati dalla sua enorme gravità, sono resti del materiale primordiale che ha formato i pianeti esterni. I Troiani orbitano attorno al Sole in due gruppi sciolti. Un gruppo precede Giove nel suo percorso, l’altro lo segue 60° dopo nella sua orbita.

Lucy volerà vicino a sette Troiani. 
Questa animazione time-lapse, mostra i movimenti dei pianeti interni (Mercurio, marrone; Venere, bianco; Terra, blu; Marte, rosso), Giove (arancione) e i due sciami troiani (verde) nel corso della missione Lucia.
Lucy volerà vicino a sette Troiani. 
Questa animazione time-lapse, mostra i movimenti dei pianeti interni (Mercurio, marrone; Venere, bianco; Terra, blu; Marte, rosso), Giove (arancione) e i due sciami troiani (verde) nel corso della missione Lucia. Credits: Astronomical Institute of CAS/Petr Scheirich

Racchiusi attorno ai due punti di Lagrange equidistanti dal Sole e da Giove, i Troiani sono stabilizzati dal Sole e dal suo pianeta più grande in un atto di equilibrio gravitazionale. Lucy sarà la prima missione spaziale a studiare questi asteroidi. La missione prende il nome dall’antenato umano fossilizzato (chiamato “Lucy” dai suoi scopritori) il cui scheletro ha fornito una visione unica dell’evoluzione dell’umanità. Allo stesso modo, la missione Lucy rivoluzionerà la nostra conoscenza delle origini planetarie e della formazione del sistema solare.

La missione Lucy

Lucy è stata lanciata il 16 Ottobre 2021 e con ausilio della gravità terrestre, completerà un viaggio di 12 anni verso otto diversi asteroidi: un asteroide della fascia principale e sette troiani. Il complesso percorso di Lucy lo porterà in prossimità dei due gruppi di Troiani e ci darà la nostra prima visione ravvicinata di tutti e tre i principali tipi di corpi negli sciami.

I troiani di tipo P e D rosso scuro assomigliano a quelli trovati nella fascia di Kuiper di corpi ghiacciati che si estendono oltre l’orbita di Nettuno. I tipi C si trovano principalmente nelle parti esterne della fascia principale degli asteroidi, tra Marte e Giove. Si pensa che tutti i troiani siano abbondanti in composti di carbonio scuro. Sotto una coltre isolante di polvere, sono probabilmente ricchi di acqua e altre sostanze volatili.

Questo diagramma illustra il percorso orbitale di Lucy. Il percorso del veicolo spaziale (verde) è mostrato in un quadro di riferimento in cui Giove rimane fermo. Dopo il lancio nell’ottobre 2021, Lucy ha due passaggi ravvicinati della Terra prima di incontrare i suoi obiettivi.  Tra il 2027 ed il 2028 la navicella passerà nella nuvola L4 Lucy volando vicino Eurybates (bianco), Polymele (rosa), Leucus (rosso) e Orus (rosso). Dopo essersi nuovamente tuffata verso la Terra, Lucy visiterà la nuvola L5 e incontrerà il binario Patroclo-Menoetius (rosa) nel 2033. Come bonus, nel 2025 sulla strada per L4, Lucy volerà vicino a un piccolo asteroide della fascia principale, Donaldjohanson.

La traiettoria della navicella Lucy nell’arco dei 12 anni di missione complessiva. Credits: NASA

I Flyby

Lucy effettuerà voli ravvicinati (flyby)con il telerilevamento su sette diversi asteroidi troiani per affrontare numerosi obiettivi scientifici. Innanzitutto ne studierà la geologia. Mappando l’albedo, la forma, la distribuzione spaziale dei crateri e la frequenza delle dimensioni, determinerà la natura della struttura e della stratificazione crostale e determinerà le età relative delle unità di superficie.

Lucy mapperà il colore, la composizione e le proprietà della regolite della superficie degli asteroidi e determinerà la distribuzione di minerali, ghiacci e specie organiche. Calcolerà, inoltre le masse e le densità studiando la composizione del sottosuolo tramite scavi da crateri, fratture e coperte di materiale espulso.

Gli strumenti di Lucy

Lucy sarà di oltre 14 metri da una punta all’altra. La maggior parte della grandezza è dovuta agli enormi pannelli solari (ciascuno di oltre 7 metri di diametro). Questi sono necessari per alimentare la navicella mentre vola verso l’orbita di Giove. La piattaforma di puntamento dello strumento (IPP) di Lucy trasporterà quattro strumenti per la scienza del telerilevamento.

RALPH è la telecamera a colori multispettrale per immagini visibili e lo spettrometro per immagini a infrarossi (Linear Etalon Imaging Spectral Array, LEISA). LEISA ci consentirà di cercare le linee di assorbimento che fungono da impronte digitali per diversi silicati, ghiacci e sostanze organiche che probabilmente si troveranno sulla superficie degli asteroidi troiani.

LORRI il Long Range Reconnaissance Imager è la telecamera visibile ad alta risoluzione spaziale. Questa telecamera fornirà le immagini più dettagliate della superficie degli asteroidi.

TESS è lo spettrometro ad emissione termica. Questo spettrometro a infrarossi consentirà al team di Lucy di apprendere molto di più sulle proprietà dei Troiani. Tra queste la loro inerzia termica, quanto bene i corpi trattengono il calore. Tutto questo permetterà la comprensione della composizione e la struttura del materiale sulla superficie degli asteroidi.

Inoltre, Lucy sarà in grado di utilizzare la sua antenna ad alto guadagno per determinare le masse dei bersagli utilizzando lo spostamento Doppler del segnale radio. Lucy sarà anche in grado di utilizzare la sua telecamera di tracciamento terminale ( T2CAM ) per acquisire immagini a largo campo degli asteroidi per vincolare meglio le forme degli asteroidi.

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