ESA

Il primo strumento in grado di misurare direttamente la gravità sulla superficie di un asteroide è stato sottoposto a test presso il Laboratorio di Sistemi Meccanici dell'ESA.

Il gravimetro GRASS verrà fatto atterrare sulla superficie dell'asteroide Dimorphos a bordo del Juventas CubeSat – che sarà schierato dalla missione Hera dell'ESA per la difesa planetaria – ed è progettato per misurare un livello di gravità previsto inferiore a un milionesimo di quello terrestre.

Il gravimetro per piccoli oggetti del sistema solare, GRASS, è stato sviluppato dall'Osservatorio reale del Belgio (ROB) con la società spagnola EMXYS.

Per dimostrare che era pronto per l'integrazione con Juventas CubeSat di Hera, GRASS è stato sottoposto a vuoto spaziale e temperature estreme all'interno di una camera a vuoto termico, quindi è stato sottoposto a scosse prolungate per imitare la violenza del lancio di un razzo.

"Potrebbe essere piccolo, ma GRASS è ricco di parti meccaniche ed elettroniche complesse", spiega Jose Carrasco, che supervisiona gli strumenti presso EMXYS. "Siamo molto soddisfatti della sua resistenza durante la campagna di test. Ora seguiremo un test di integrità completo per garantire che non abbia subito danni durante il test, dopodiché verrà passato alla società GomSpace in Lussemburgo per l'integrazione a bordo Juve."

Lo strumento a forma di L, grande quanto due smartphone attaccati insieme, è progettato per misurare minuscoli livelli di gravità perché l’asteroide Dimorphos su cui atterrerà è il più piccolo oggetto planetario mai visitato da un veicolo spaziale. Con un diametro di circa 160 m, ha all'incirca le stesse dimensioni della Grande Piramide di Giza in Egitto.

Dimorphos è diventato famoso lo scorso anno quando è stato colpito dalla navicella spaziale DART della NASA, inviando pennacchi di detriti per migliaia di chilometri attraverso lo spazio e spostando in modo misurabile la sua orbita attorno al più grande asteroide Didymos.

"La missione Hera dell'ESA è il contributo dell'Europa a un esperimento internazionale di difesa planetaria", spiega Hannah Goldberg, ingegnere del sistema Hera. "Dopo l'impatto DART, Hera raccoglierà dati ravvicinati sull'asteroide Dimorphos per trasformare questo esperimento di impatto cinetico in un metodo ben compreso e in linea di principio ripetibile di difesa planetaria. Le misurazioni della gravità superficiale di GRASS aiuteranno i ricercatori a conoscere la massa precisa dell'asteroide asteroide, insieme agli esperimenti radioscientifici eseguiti dalla principale navicella spaziale Hera."

Il design del gravimetro GRASS prevede due serie di lame sottili ancorate all'interno di culle, entrambe in rotazione continua. Il minimo movimento di ciascuna pala modifica la tensione complessiva della pala stessa e delle pareti circostanti. Questa tecnica di misurazione basata sulla capacità conferisce al gravimetro una sensibilità equivalente a un singolo micrometro – o un millesimo di millimetro.

Özgür Karatekin di ROB aggiunge: "Ovviamente le prestazioni del gravimetro nel mondo reale non possono essere dimostrate direttamente qui sulla Terra, ma i nostri test di laboratorio abbinati a simulazioni numeriche hanno dimostrato che abbiamo raggiunto una sensibilità sufficientemente elevata per rilevare una gravità così bassa."

Il team GRASS ha inoltre dovuto progettare uno strumento sufficientemente piccolo da poter essere inserito nel CubeSat di Juventas, grande solo quanto una scatola da scarpe, insieme allo strumento radar principale di Juventas. In effetti, il loro design finale pesa solo 330 grammi e richiede solo mezzo watt di potenza.

Jose Carrasco osserva: "L'Osservatorio Reale del Belgio ha contribuito al progetto meccanico, comprese le due lame, le culle e i motori rotanti, mentre EMXYS ha dovuto mettere insieme un'elettronica sufficientemente compatta per far funzionare lo strumento, compreso l'uso abbondante di parti commerciali pronte all'uso."

GRASS verrà attivato man mano che Juventas scenderà gradualmente sulla superficie di Dimorphos dopo la conclusione della sua campagna di imaging radar del sottosuolo. Il gravimetro registrerà l’impatto sull’asteroide, eventuali rimbalzi successivi e quindi eventuali spostamenti della gravità superficiale nel tempo, a causa dell’influenza del suo asteroide genitore Didymos.

Özgür Karatekin spiega: "Dobbiamo supporre che la Juventas possa atterrare su Dimorphos da qualsiasi angolazione, in modo che potenzialmente i suoi pannelli solari non possano generare ulteriore energia. Invece GRASS funzionerà con la batteria interna della Juventas per un massimo di 20 ore.