Linea Tematica: Studio del Sole

Responsabilità Missione: ESA

Data Lancio: Febbraio 2020

Siti Web: http://sci.esa.int/solar-orbiter/

http://metis.oato.inaf.it/

 

Descrizione

Solar Orbiter è la prima missione di classe M selezionata nell’ambito del programma scientifico dell’ESA Cosmic Vision 2015-2025. Il lancio è previsto a febbraio 2020. Solar Orbiter consentirà, per la prima volta, di studiare il Sole da una distanza di 0,28 UA (1 UA è la distanza Terra – Sole) e di osservarne le regioni polari da un’orbita al di fuori del piano dell’eclittica.

La sonda monterà a bordo 10 strumenti per osservare la superficie del Sole e studiare i cambiamenti che avvengono nel vento solare che viene emesso ad alta velocità dalla nostra stella. Otto degli strumenti saranno forniti da PI attraverso finanziamenti nazionali dagli Stati membri dell'ESA. Un nono strumento sarà messo a disposizione dall’ESA, mentre lo strumento rimanente e un sensore aggiuntivo saranno forniti dalla NASA. Il lancio da Cape Canaveral, in Florida, sarà a bordo di un lanciatore americano.

Per raggiungere l’orbita operativa intorno al Sole, ci vorranno anni poco meno di tre anni e mezzo, modificando la traiettoria mediante flyby della Terra e di Venere. L'orbita operativa, molto ellittica, porterà a meno di 43 milioni di km di Sole - una distanza inferiore a Mercurio, il pianeta più interno.

Obiettivi scientifici

Durante la missione di sette anni, gli strumenti in situ misureranno il plasma del vento solare, i campi elettromagnetici e particelle energetiche in una zona abbastanza vicino al Sole dove sono ancora relativamente incontaminati e le loro proprietà non sono state modificate dai successivi processi di trasporto e propagazione.

Gli strumenti di remote sensing invece, invieranno immagini spettacolari delle caratteristiche solari con una risoluzione mai raggiunta prima e forniranno nuove informazioni su ciò che determina la ciclicità delle macchie solari e l'insorgenza dei flare.

Contributo italiano

Tra gli strumenti del carico scientifico di Solar Orbiter, INAF, con il supporto di ASI e con contributi da Germania e Repubblica Ceca, il  coronografo METIS e la Data Processing Unit di SWA (Solar Wind Analyzer).

METIS è un coronografo con occultatore esterno. Il design ottico è dettato dalla necessità di minimizzare l'apertura di entrata dello strumento, al fine di ridurre il flusso termico in ingresso.
La luce del disco solare che entra attraverso l'apertura viene respinta verso l'esterno dallo specchio M0. La luce coronale, invece, raggiunge lo specchio primario M1, e si riflette sullo specchio secondario M2. Tale specchio concentra quindi la luce sul rivelatore UV. La componente visibile della luce è invece riflessa da un filtro posizionato tra M2 e il rivelatore UV. Un polarimetro a cristalli liquidi, posizionato tra il filtro e il rilevatore di luce visibile, seleziona la luce polarizzata, cioè la luce fotosferica dispersa dagli elettroni coronali.
La distanza dal centro del Sole dell’anello coronale osservato da METIS dipende dalla posizione della sonda lungo la sua orbita. Al perielio - il punto di massimo avvicinamento al Sole - METIS otterrà immagini anulari della corona solare tra 1,6 e 3,0 raggi solari.

Le osservazioni di METIS della corona, in combinazione con le osservazioni ottenute dagli altri strumenti di Solar Orbiter, permetteranno un’indagine completa sulle connessioni tra l’eliosfera e le sue origini sul Sole Più in particolare METIS si concentrerà sull'esplorazione delle regioni coronali la cui continua espansione genera il vento solare, e nelle quali si osserva di tanto in tanto l’iniziale propagazione di gigantesche eruzioni coronali.

METIS è progettato per scoprire la natura ultima dell’energia che accelera il vento solare e dei processi della sua deposizione nella corona. Ulteriore obiettivo è la comprensione delle continue fluttuazioni di emissione di luce osservate in corona e la valutazione del loro ruolo nell’accelerazione del vento solare verso lo spazio interplanetario. METIS inoltre valuterà l'influenza del campo magnetico sulla velocità del vento solare durante l’incanalamento del suo flusso verso l'esterno.

L’osservazione ravvicinata della corona solare da diverse prospettive, inoltre, è considerata essenziale per comprendere i meccanismi che inducono l'improvvisa comparsa di gigantesche eruzioni coronali che accelerano protoni e altre particelle a velocità quasi relativistiche sul loro fronte d'urto.

BEPI COLOMBO

Linea Tematica Esplorazione planetaria
Responsabilità Missione ESA
Data Lancio ottobre 2018
Fine Missione 2024 (nominale)
Fase in corso -
Siti Web http://www.esa.int/science/bepicolombo

 

Descrizione

Bepi Colombo è la quinta missione Cornerstone del programma Horizon 2000+ adottata dallo SPC dell’ESA nel 2007 per il programma del Direttorato Scientifico. È volta all’osservazione del pianeta Mercurio e dell’ambiente che lo circonda. È una delle missioni di esplorazione interplanetaria più ambiziose mai programmate dall’ESA. La missione si compone di due sonde distinte che opereranno autonomamente una volta giunte in orbita di Mercurio portate da un modulo di trasferimento dotato di sui motori:
- Mercury Planetary Orbiter (MPO): progettata e costruita sotto la guida dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) è una sonda stabilizzata a tre assi con orbita bassa e nadir pointing; dedicato in particolare alle osservazioni di remote sensing e alla radioscienza
- Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO): progettata e costruita sotto la guida dell'Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA) con contributi scientifici e tecnologici europei, che si basa su un modulo stabilizzato per rotazione con orbita particolarmente eccentrica; dedicato alla misura di campi magnetici, onde e particelle.
- Mercury Transfer Module (MTM): anche questo elemento è progettato e costruito in Europa e serve unicamente durante la fase di viaggio e per l'inserimento in orbita. Non ha carico scientifico, ma è un elemento chiave per arrivare su Mercurio.
L’insieme delle tre parti, cui ci aggiunge anche un elemento meccanico di congiunzione tra MPO e MMO, sarà lanciato a ottobre 2018 dalla base europea di Kourou con un vettore Ariane 5. Dovrebbe quindi raggiungere l'orbita di Mercurio esattamente sette anni dopo, nel gennaio del 2024.

Obiettivi Scientifici

Mercurio è il pianeta più vicino al Sole ed insieme a Venere, Terra e Marte costituisce la famiglia dei Pianeti terrestri. È un pianeta roccioso e fortemente segnato da crateri d’impatto, ha grandissime escursioni termiche tra il giorno e la notte, che hanno la durata di circa 58 giorni terrestri. Non ha un’atmosfera, ma un sottile strato di atomi e plasma forma un’esosfera. Sia la superficie che l’esosfera sono fortemente influenzate dal vento solare. Lo studio di Mercurio è importante per definire e validare i modelli di formazione ed evoluzione del piante, ma anche dell’intero Sistema Solare, nonché per comprendere le condizioni limite favorevoli alla nascita della vita sul nostro e su altri pianeti. I principali obiettivi scientifici della missione sono:

- studiare l’origine, l’evoluzione e il moto di un pianeta che orbita vicino alla propria stella,
- analizzarne le caratteristiche planetologiche: forma, struttura, composizione superficiale e struttura interna,
- investigare le proprietà dell’esosfera e le sue dinamiche di interazione,
- individuare l’origine del campo magnetico e le caratteristiche della magnetosfera,
- validare le previsioni della teoria della relatività generale di Einstein.

Contributo Italiano

L’Agenzia Spaziale Italiana realizza per la comunità scientifica Italiana un contributo rilevante alla missione, con ben 4 esperimenti su 11 con Principal Investigator italiano:

- SIMBIO-SYS, un sistema integrato di osservazione della superficie e caratterizzazione del pianeta con camere (HRIC e STC) e uno spettroscopio (VIHI) sviluppato da Selex e a guida scientifica ASI;
- ISA, l’accelerometro ad alta sensibilità, sviluppato da INAF e TAS-I.
- MORE, l'esperimento di radioscienza basato sul trasponditore di bordo in banda Ka (KaT), ancora di TAS-I. Per MORE, la responsabilità scientifica è dell’Università di Roma Sapienza, con il supporto di JPL/NASA;
- SERENA, l’esperimento per lo studio dell’ambiente particellare mediante i due analizzatore di particelle neutre (NPA) ELENA e STOFIO, quest’ultimo realizzato dalla Southwest Research Institute-USA, e due spettrometri di ioni (IS) MIPA e PICAM, a responsabilità scientifica di IFSI, ENEA, ISM e IFN e industriale di CGS e AMDL.

Accordi Internazionali
ESA e i Paesi membri della collaborazione hanno firmato un “Multilateral Agreement” nel quale sono descritti i contributi di ciascun paese partecipante alla missione. In particolare, per gli esperimenti MORE e SERENA, ASI ha anche siglato un MoU con la NASA e per SIMBIO-SYS è stato firmato un MoU tra ASI e CNES.

 

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