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Destinazione Mercurio: la Sapienza in viaggio con la sonda BepiColombo

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Il lanciatore Ariane 5 lascia la rampa di lancio di Kourou (Guyana francese) per la missione VA245, destinata ad immettere la sonda BepiColombo in orbita verso Mercurio (cortesia di G. De Canio)

 

A bordo uno strumento, il Mercury Orbiter Radioscience Experiment (MORE), sviluppato dal team guidato da Luciano Iess. Il dispositivo, che permetterà di determinare la gravità e l’orbita del pianeta più vicino al sole, fornirà la prova di un nuovo e avanzato sistema di navigazione spaziale e cercherà eventuali violazioni della teoria della relatività generale di Einstein.

 

 

La missione BepiColombo è partita alla volta di Mercurio con un lancio effettuato dal Centre Spatial Guyanais (Kourou, Guyana francese) alle 3.45 ora italiana nella notte tra il 19 e il 20 ottobre tramite un lanciatore Ariane 5, il più potente disponibile in Europa. 

È la prima missione europea al pianeta più interno del sistema solare e la terza in assoluto, dopo le missioni della NASA Mariner 10 del 1973 e MESSENGER del 2004. E’ classificata come “pietra miliare” del programma scientifico dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

BepiColombo è frutto di una collaborazione tra l’ESA e la JAXA (Agenzia Spaziale Giapponese). La prima ha sviluppato il modulo MPO (Mercury Planetary Orbiter), la seconda il modulo MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter, recentemente ribattezzato “Mio” dalla JAXA). Entrambe le sonde saranno immesse in orbita attorno a Mercurio tra circa 7 anni, grazie a una serie di passaggi ravvicinati della Terra, di Venere e dello stesso Mercurio. Grazie ai sofisticati strumenti di bordo, la missione si propone di studiare il pianeta con un dettaglio senza precedenti (struttura interna, litosfera, composizione chimica) e l’ambiente circostante (vento solare e campo magnetico). 

 

Dall’analisi della struttura interna verranno acquisite informazioni sulla nube primordiale da cui è nato il sistema solare e sull’evoluzione del pianeta fin dalla sua formazione 4,6 miliardi di anni fa. Informazioni utili arriveranno anche per lo studio degli esopianeti, molti dei quali orbitano attorno alla stella ospite a una distanza simile a quella Sole-Mercurio. Infine, la misura del campo di gravità aiuterà a comprendere l’evoluzione geologica del pianeta. 

 

Quattro degli undici strumenti scientifici della sonda ESA sono italiani. Tra questi, il Mercury Orbiter Radioscience Experiment (MORE) è guidato da Luciano Iess, del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza, coadiuvato da un team internazionale di scienziati e ingegneri. In Italia, collaborano le Università di Pisa e Bologna e l’Osservatorio Astronomico d’Abruzzo dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. All’esperimento collaborano  assegnisti e dottorandi del Laboratorio di radioscienza (Fabrizio De Marchi, Paolo Cappuccio e Andrea Di Ruscio). “La missione BepiColombo – dichiara Iess – porta l’Europa alla guida dell’esplorazione scientifica di Mercurio, uno degli oggetti più affascinanti del sistema solare”.

 

MORE si avvale di due elementi essenziali: il KaT (Ka-band Transponder), finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e realizzato da Thales Alenia Space Italy, e le due grandi antenne di terra ubicate nel deserto della California e a Malargue in Argentina. 

 

Scambiando segnali radio tra l’antenna di terra e il KaT, sarà possibile misurare la distanza della sonda con precisione di pochi centimetri e la sua velocità a livello di alcuni millesimi di millimetro al secondo, permettendo di determinare con altissima precisione la gravità e l’orbita di Mercurio. Un altro strumento italiano, l’Italian Spring Accelerometer (ISA), renderà più precisi i risultati di MORE, grazie alla misura di tutte le forze, diverse dalla gravità, che agiscono sulla sonda. 

 

 

“Fra gli obiettivi scientifici di MORE – spiega Luciano Iess – non vi è solo la determinazione della struttura interna di Mercurio con misure di precisione della gravità del pianeta, ma anche la ricerca di violazioni della teoria della relatività generale di Einstein attraverso la ricostruzione a livello di qualche decina di centimetri dell’orbita di Mercurio”.

 

Mercurio infatti si trova in una zona del sistema solare tale che la curvatura dello spazio-tempo prodotta dal Sole, e prevista dalla teoria di Einstein, è più accentuata. Tale curvatura produce “anomalie” nell’orbita del pianeta, misurate fin dal XIX secolo e spiegate solo nel 1915 dalla teoria della relatività generale, costituendone la prima prova sperimentale. 

 

“Grazie a MORE – continua Iess - la determinazione dell’orbita di Mercurio sarà molto più accurata e consentirà di verificare a un livello di precisione mai raggiunto finora se la teoria della relatività generale rimane una teoria valida della gravità. Un ultimo obiettivo di MORE è la prova di un nuovo e avanzato sistema di navigazione spaziale”.

 

La missione BepiColombo è dedicata alla memoria dello scienziato italiano Giuseppe “Bepi” Colombo, che ha dato importanti contributi alla conoscenza e all’esplorazione di Mercurio.

 

 

 

 

Info

Luciano Iess 

Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale, Sapienza Università di Roma 

T (+39) 06 44585336 – M (+39) 366 6750160

Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.  

 

Fabrizio De Marchi

Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale, Sapienza Università di Roma 

T (+39) 06 44585976 – M (+39) 348 9267745

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 Membri del team scientifico e dello staff ESA in attesa del lancio.

 

 

Destination Mercury: Sapienza en route with the BepiColombo Probe

The on-board Mercury Orbiter Radioscience Experiment (MORE) has been developed by a team guided by Sapienza Professor Luciano Iess. The instrument, which will measure the gravity and orbit of the planet nearest the Sun, will provide a new and advanced space navigation system and will search for violations to Einstein’s General Relativity Theory

 

Mission BepiColombo is set to take off for Mercury from the Kourou Space Centre in French Guyana at 3:45 am (Italian time) on the night between October 19 and 20. The probe will be launched with an Ariane 5 rocket, the most powerful available in Europe. This is the first European mission towards the planet that is closest to the Sun and the third such mission after NASA’s Mariner 10 Mission (1973) and Messenger Mission (2004). As such, it rightly stands out as a milestone for the European Space Agency (ESA).

The BepiColombo Mission has been made possible thanks to the collaboration between ESA and JAXA, the Japanese Space Agency. ESA developed the Mercury Planetary Orbiter (MPO) Module, while the Japanese Space Agency produced the Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Both modules will be placed in orbit around Mercury in about seven years, after a series of passages near the Earth, Venus and Mercury, too.

The sophisticated on-board instruments will allow the mission to study the planet in great detail (internal structure, lithosphere, chemical composition) and the surrounding environment (solar wind and magnetic field). The analysis of the internal structure will provide information on the primordial cloud that gave birth to the solar system and the evolution of the planet over the last 4.6 billion years. Moreover, it will also provide useful information for the study of exoplanets, many of which orbit around the host start at a distance similar to that between Mercury and the Sun. Last, but not least, the measure of the gravity field will allow us to understand the geological evolution of the planet. “The BepiColombo Mission”, explains Prof. Iess, “thrusts Europe towards the exploration of Mercury, one of the most fascinating objects in our Solar System”.

Four out of the eleven scientific instruments on board the ESA spacecraft are Italian. These include the Mercury Orbiter Radioscience Experiment (MORE), led by Prof. Luciano Iess from the Sapienza Department of Mechanical and Aerospace Engineering together with an international team of scientists and engineers. Fabrizio De Marchi, Paolo Cappuccio e Andrea Di Ruscio, postdocs or graduate students at Sapienza’s Radio Science Lab, are actively involved in the investigation. In Italy, collaborators include the Universities of Pisa and Bologna and the Abruzzo Astronomical Observatory of the National Astrophysics Institute.

MORE includes two main elements: the KaT (Ka-band Transponder), funded by the Italian Space Agency (ASI) and developed by Thales Alenia Space Italy, and the two large antennas located in the California desert and in Malargue, Argentina. The exchange of radio signals between the antennas on earth and the KaT will enable measurements of the probe’s distance to a precision of a few centimetres and its velocity to a thousandth of a millimetre a second. This, in turn, will allow to accurately determine the gravity and orbit of Mercury. Yet another Italian tool, the Italian Spring Accelerometer (ISA), will measure all forces acting on the probe (other than gravity) to make the gravity and orbit determinations as precise as possible.

“The scientific objectives of MORE”, points out Luciano Iess, “do not only include the determination of Mercury’s internal structure with precise measurements of the planet’s gravity, but also the search for possible violations of Einstein’s Theory of General Relativity through the reconstruction– just a few centimetres off - of Mercury’s orbit”. In fact, Mercury is in a zone of the Solar System in which the curvature of time-space produced by the Sun (and predicted by Einstein’s Theory) is more marked. This curvature produces anomalies in the planet’s orbit that have been measured since the 19thcentury but were only explained in 1915 thanks to the Theory of General Relativity; indeed, the first experimental clue to it. 

 

“Thanks to MORE”, adds Iess, “we will be able to accurately determine Mercury’s orbit, and this will allow us to verify more precisely than ever before if the Theory of General Relativity remains a valid theory for gravitation. And, of course, MORE is also a test of a new and advanced space navigation system”.

The BepiColombo Mission is dedicated to Italian scientist Giuseppe “Bepi” Colombo, who provided much impetus to the study and exploration 

 

 

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Celebrazioni post lancio: in senso orario, L. Iess (Sapienza, in basso a dx), R. Battiston (presidente dell’ASI), P. Musi (Thales Alenia Space), B. Negri (ASI), G. Valditara (Senatore della Repubblica), W. Cugno (Thales Alenia Space).


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 Grafica illustrativa delle due sonde (MMO e MPO)