Mercurio è legato alla teoria della Relatività di Einstein: la misura precisa dell’avanzamento (precessione) del perielio del pianeta fornisce una delle conferme della relatività generale einsteiniana. E misure ancor più accurate saranno possibili con la missione Bepi Colombo (il cui lancio è al momento previsto per luglio 2016), un progetto di esplorazione interplanetaria molto ambizioso, costituito da due elementi: il Mercury Planetary Orbiter (MPO) sviluppato dall’ESA (Agenzia Spaziale Europea) e il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) realizzato dall’agenzia giapponese JAXA. Una missione che vede la comunità scientifica Italiana, con il supporto dell’ASI, fornire un contributo rilevante, con ben 4 esperimenti su 11. Di uno di questi, il Mercury Orbiter Radio science Experiment (MORE), è iniziata nei giorni scorsi presso la clean-room della Thales Alenia Space Italia a Torino l’attività di integrazione: si tratta di un Ka Band Transponder, uno strumento straordinario che capitalizza le solidissime competenze dell’industria aerospaziale italiana nel settore delle telecomunicazioni spaziali in banda Ka. Ne abbiamo parlato con due ingegneri che all’ASI hanno lavorato sul progetto MORE: Roberto Formaro per gli aspetti tecnologici e Angelo Olivieri per gli aspetti scientifici.
Cos’è il Ka Band Transponder?
Il termine transponder, contrazione di transmitter responder, rappresenta, in generale, un dispositivo che riceve (in uplink), amplifica e ritrasmette (in downlink) un segnale sulla stessa di frequenza ricevute o su una frequenza differente; il Mercury Orbiter Radio Science Experiment (MORE) è un trasponder nella banda Ka (32.5 GHz) in grado di fornire una stima accurata del campo gravitazionale di Mercurio.
Quella iniziata in questi giorni è “l’integrazione” dell’esperimento: cosa significa?
Il modello FM (Flight) dello strumento MORE è stato consegnato ad ESA affinché ne possa essere avviata l’installazione sul satellite Bepi Colombo, attualmente presso la camera pulita della TAS-I di Torino. Si parla di integrazione in quanto si è dato avvio al processo di accomodamento del sotto-sistema e delle sue funzioni sul sistema satellite collegandolo con altri apparati, per verificarne le interfacce ed il rispetto dei requisiti a livello di sistema.
Perché per questa attività è richiesta la clean room?
La clean room è indispensabile per lavorare in un ambiente privo di polvere, in cui l’aria è filtrata per evitare contaminazioni ambientali, così da avere sempre un numero limitato e controllato di particelle di dimensioni micrometriche per metro cubo al fine di evitare falsi contatti elettrici e problemi meccanici.
Come funzionerà MORE quando sarà in orbita attorno a Mercurio?
MORE è un esperimento che utilizza sia strumentazione a bordo del satellite che a Terra. Lo strumento chiave di tale esperimento è un transponditore tecnologicamente avanzato in banda Ka (KAT) in grado di garantire la ricezione a bordo del satellite di un segnale radio e la sua ritrasmissione coerente a terra. Le principali grandezze osservabili misurate dallo strumento sono la distanza del satellite (con un’accuratezza di 15 cm) e la velocità di variazione di tale distanza (range rate) sfruttando il link radio nella banda delle microonde da e verso il satellite. Il range rate è misurato per mezzo della misura dello spostamento Doppler di un’onda elettromagnetica trasmessa da terra, ricevuta dal satellite a ritrasmessa coerentemente a terra. La distanza del satellite è ottenuta dalla misura del ritardo tra la trasmissione e ricezione di una determinata modulazione della portante.
Il MORE fa parte di una serie di “esperimenti di radioscienza”: cosa si intende?
Sono esperimenti basati sulla trasmissione e ricezione di segnali a radiofrequenza: un’antenna a Terra seguirà costantemente la sonda in orbita inviando dei segnali al satellite e ricevendo una risposta da un’antenna posta sul satellite stesso. Questi segnali ci danno informazioni (accuratissime) sulla distanza e sulla velocità del satellite; questi dati, inseriti nel codice di determinazione orbitale, permetteranno di determinare con grande accuratezza il campo gravitazionale di Mercurio, la sua struttura interna e la dimensione del nucleo e di avere nuove informazioni sulla sua rotazione, cioè sull’obliquità dell’asse di rotazione e sulla sua rotazione intorno al sole, informazioni già note ma ancora non accurate. Inoltre, quando la sonda passerà dietro al Sole (cioè quando il Sole sarà in mezzo tra la sonda e la Terra) sarà possibile effettuare delle misurazioni per confermare la teoria della relatività generale.
Quali altri esperimenti saranno condotti sulla sonda BepiColombo?
Oltre agli esperimenti che saranno condotti con l’ausilio di MORE, sulla sonda BepiColombo saranno presenti altri strumenti che si stanno sviluppando in Italia, quali un accelerometro; uno strumento per la rilevazione delle particelle neutre e degli ioni generati dall’impatto del vento solare con l’atmosfera di mercurio; una camera ad alta risoluzione e uno spettrometro ad immagine.