10 anni fa il primo atterraggio su una cometa: l’avventura della missione Rosetta e del lander Philae

Atterrare su di una cometa può sembrare una impresa da libri di fantascienza, ma in realtà è ciò che è avvenuto esattamente 10 anni fa, il 12 novembre 2014, quando alle 17:05 UTC il lander Philae della sonda Rosetta è atterrato sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Questi viaggiatori solitari che solcano le distese del cosmo, attraversando il buio e il silenzio assoluto dello spazio, sono rimasti per lungo tempo solo una spettacolare visione da Terra durante il loro fugace attraversamento del Sistema Solare interno. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) però nel 2014, dopo un viaggio di 10 anni, è riuscita per la prima volta nella storia umana a immettere una sonda in orbita attorno a una cometa per studiarne le caratteristiche e la composizione da vicino.

La sonda ha ottenuto risultati scientifici sorprendenti, mostrando per esempio che l'acqua degli oceani terrestri non sembra provenire prevalentemente dalle comete, come precedentemente creduto. Inoltre, questi oggetti, resti della formazione del nostro Sistema Solare, presentano un'abbondanza di molecole organiche, cioè i “mattoncini” considerati necessari per lo sviluppo della vita. La missione, partita nel 2004, si è conclusa nel 2016 quando la sonda è stata fatta schiantare sulla superficie cometaria, ma i dati scientifici e le spettacolari immagini raccolte sono tuttora oggetto di indagine da parte degli scienziati e ispirazione per gli amanti dell'astronomia.

Cosa ha scoperto la sonda Rosetta

Con 12 anni di missione e oltre 8 miliardi di km percorsi nello spazio interplanetario, la sonda Rosetta ha compiuto decine di migliaia di analisi scientifiche e prodotto oltre 16.000 immagini. Non ha solo scattato alcune tra le immagini più spettacolari mai ottenute dall'esplorazione spaziale umana, ma ha anche gettato luce su questi fugaci visitatori del Sistema Solare interno. La prima scoperta della sonda, ottenuta appena avvicinatasi alla cometa, riguarda la forma di 67P. Da Terra la cometa appariva a forma di patata a causa della bassa risoluzione spaziale delle immagini scattate. Tuttavia, Rosetta ha mostrato come in realtà la cometa sia costituita da due oggetti che si sono fusi in una collisione a bassa velocità. Questa collisione è probabilmente avvenuta durante le prime fasi di formazione del Sistema Solare.

La missione è stata specificatamente progettata per far si che la sonda osservasse la cometa sia durante la fase di inattività, che durante il suo "risveglio" al riavvicinarsi al Sole. Abbiamo quindi ottenuto per la prima volta immagini, video e dati scientifici di un "risveglio cometario", osservando come la roccia ghiacciata si trasforma man mano che le regioni rimaste nell'oscurità per anni vengono illuminate dal Sole. La radiazione solare ha causato la sublimazione del nucleo cometario, permettendo alla sonda di stimare per la prima volta la quantità di vapore acqueo che sublima e la quantità di polveri perse. Quest'ultime si levano dalla cometa al ritmo di una tonnellata al secondo, contribuendo a formare la coda lunga milioni di km. L'analisi spettroscopica di questi getti ha mostrato come essi contengono molecole a base di carbonio, i mattoni della vita, e gas nobili che ritroviamo nell'atmosfera terrestre, suggerendo quindi che almeno una parte dei gas nobili terrestri provengono da questi viaggiatori spaziali.

Una scoperta per certi versi inaspettata è stata quella relativa alla composizione isotopica del vapore acqueo della cometa. Una delle ipotesi fatte dagli scienziati che spieghi l'abbondanza d'acqua sulla Terra è quella che nel Sistema Solare primordiale la Terra abbia subito un bombardamento cometario che ha trasportato grossi quantitativi d'acqua sulla superficie terrestre. Gli scienziati sono quindi sobbalzati dalla sedia quando la sonda Rosetta ha mostrato come la composizione isotopica (rapporto tra deuterio ed idrogeno) del vapore acqueo di 67P fosse diversa da quella degli oceani terrestri, riaccendendo nuovamente il dibattito sull'origine dell'acqua sulla Terra.

Anche dopo la fine della missione, il quantitativo incredibile di dati ottenuti ha continuato a portare a nuove scoperte. Quattro anni dopo la fine della missione, infatti, gli scienziati hanno scoperto delle aurore su 67P che però, diversamente da quelle terrestri, avvengono nelle lunghezze d'onda ultraviolette, invisibili quindi all'occhio umano.

La storia della missione Rosetta

La progettazione della missione Rosetta è iniziata negli anni '80 con un concept iniziale che prevedeva l'inseguimento del nucleo di una cometa, la raccolta di campioni e il loro ritorno a Terra per analisi approfondite. Nel 1993 l'ESA si rese conto che una tale missione avrebbe richiesto un esborso di denaro ben oltre la capacità della sola agenzia spaziale europea, per cui si virò su di un concetto di missione che prevedeva l'analisi in loco dei campioni cometari.

Dopo quasi 20 anni, la missione era finalmente pronta a partire il 12 gennaio 2003 alla volta di un'altra cometa, la 46P/Wirtanen. Tuttavia, il lancio fu rinviato per più di un anno, poiché il razzo Ariane 5, che avrebbe dovuto lanciare la sonda, fallì un lancio nel dicembre del 2002, richiedendo quindi controlli aggiuntivi sui lanci futuri. La missione partì il 2 marzo 2004, cambiando obiettivo e dirigendosi verso la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Dopo un viaggio di 10 anni, la sonda Rosetta entrò in orbita attorno alla cometa il 6 agosto 2014. L'obiettivo degli scienziati era quello di far entrare la sonda in un'orbita molto lenta attorno alla cometa, rallentandola progressivamente in modo da permettere lo sgancio del lander Philae per l'analisi in loco dei campioni cometari. La sonda passò i primi mesi attorno alla cometa mappandola attraverso le varie camere presenti a bordo, di modo da identificare il luogo migliore per l'atterraggio del lander.

Dopo lo sgancio di Philae, la sonda è rimasta in orbita attorno alla cometa per altri due anni, regalandoci analisi scientifiche ed immagini mozzafiato come quella qui sopra, che mostra le polveri che circondano il nucleo cometario, quasi come nevischio, con le stelle in movimento sullo sfondo. La missione si è conclusa il 30 settembre 2016. Gli scienziati decisero di far schiantare in maniera controllata la sonda, utilizzando questi ultimi momenti per avere una rara vista in prima fila della superficie della cometa e scattare immagini sempre più ravvicinate del luogo di riposo finale della sonda, come mostra il video qui sotto.

La sonda deve il suo nome alla Stele di Rosetta, in una analogia della sonda come stele che ci permette di "tradurre" in maniera intellegibile i primi istanti di vita del Sistema Solare, di cui le comete sono state spettatrici. Il lander Philae deve invece il suo nome ad una isoletta sul Nilo dove Giovanni Battista Belzoni ritrovò, nel 1817, un obelisco con iscrizioni in greco e geroglifici.

Lo sfortunato atterraggio di Philae

La parte clou della missione era rappresentata dall'atterraggio del lander Philae sulla superficie della cometa. Dopo aver identificato il luogo di atterraggio, la sonda Rosetta sganciò il lander il 12 novembre 2014. Dopo una caduta libera di circa 7 ore, il lander impattò la superficie ad una velocità di circa 4 km/h. Sfortunatamente, la sonda rimbalzò sulla superficie poiché i suoi arpioni di ancoraggio non si aprirono e il propulsore progettato per mantenere la sonda sulla superficie non si accese. Philae rimbalzò per ben due volte, riuscendo finalmente ad "adagiarsi" sulla superficie cometaria.

L'atterraggio incontrollato fece si che Philae si venne a trovare in una posizione non ottimale, con una inclinazione errata dei pannelli solari. Nonostante ciò, il resiliente lander riuscì ad effettuare la prima storica analisi di campioni cometari sulla superficie della cometa stessa, inviando a Terra preziosi dati sulla composizione chimica della superficie e sul degassamento dal sottosuolo, scoprendo un ghiaccio d'acqua ricco di materiale organico.

Dopo due mesi di dati trasmessi, la sonda fu messa in ibernazione a seguito dello scaricamento delle batterie che non furono propriamente ricaricate dall'errata inclinazione dei pannelli solari. Dopo questa ibernazione, gli scienziati tentarono di rimettersi in contatto con Philae, purtroppo senza successo. Solo due anni dopo, nel settembre 2016, le foto ad alta risoluzione scattate dalla sonda Rosetta hanno mostrato il luogo dove Philae riposerà probabilmente per sempre. Philae, ormai silenzioso, giace su un fianco in una profonda fessura all'ombra di una scogliera.

La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko deve il suo nome agli astronomi Klim Ivanovich Churyumov e Svetlana Ivanovna Gerasimenko che scoprirono la cometa nel 1969. Sebbene originaria della fascia di Kuiper, una regione fredda oltre l'orbita di Nettuno costituita da piccoli corpi ghiacciati, resti della formazione del Sistema Solare, 67P è una attualmente una cometa periodica del Sistema Solare interno, con un'orbita che la porta ad una distanza minima di circa 1,2 unità astronomiche dal Sole e ad una distanza massima di 5,7 unità astronomiche, poco superiore alla distanza media Sole-Giove. 67P è circa 4,3 per 4,1 km nelle sue dimensioni più lunghe e larghe. Il prossimo perielio della cometa è previsto tra quattro anni, il 9 aprile 2028.

La cometa appariva dalle immagini da Terra a forma di patata, ma grazie all'incontro ravvicinato con la sonda Rosetta, abbiamo scoperto che essa è in realtà costituita da due lobi connessi attraverso un collo più stretto, in rotazione con un breve periodo di 12,4 ore.  La peculiare forma è probabilmente dovuta alla collisione tra due oggetti diversi, ad una velocità relativa molto bassa che ha permesso alla cometa di sopravvivere all'impatto come fusione dei due corpi celesti.

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