Lo scorso 24 novembre, grazie a un Falcon 9 di SpaceX lanciato dalla base spaziale californiana di Vandenberg, la sonda DART della NASA ha iniziato la sua cavalcata spaziale. L’obiettivo della missione è quello di verificare la nostra capacità di reagire all’eventuale minaccia di un oggetto spaziale che punta verso il nostro pianeta modificando la sua orbita. Tra la fine di settembre e l’inizio di ottobre 2022, a 11 milioni di chilometri dalla Terra, la sonda si schianterà sul piccolo satellite Dimorphos abbassando l’orbita che percorre intorno all’asteroide Didymos. Lo studio dettagliato di quella variazione – piccola, ma comunque rilevabile – potrà dirci molte cose sulla struttura di quel corpo celeste, ma soprattutto sulla validità di un impatto iperveloce quale misura per disinnescare la minaccia dell’impatto di asteroidi e comete. Con DART si apre una nuova era per la Difesa planetaria.

Missione suicida

DART, acronimo per Double Asteroid Redirection Test, non è una missione come le altre. Il suo obiettivo non è quello di studiare, come hanno fatto precedenti sonde inviate verso un asteroide, la morfologia di quel corpo celeste con osservazioni accurate e prolungate. Il suo compito è quello di schiantarvisi contro.

Di dimensioni poco più grandi di un grosso frigorifero, DART ha un carico scientifico davvero ridotto all’osso. Il suo payload è infatti costituito da un unico strumento chiamato DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation), ispirato all’analogo sistema che ha contribuito a portare la sonda New Horizons al suo appuntamento con Plutone. Si tratta di un piccolo telescopio (apertura di una ventina di centimetri) collegato con un sofisticato sistema di analisi delle immagini che non solo ci invierà riprese dell’asteroide fino al momento dell’impatto, ma ricoprirà un ruolo fondamentale nel sistema di navigazione autonoma di DART.

La sonda è dotata di due sistemi di propulsione: quello principale a idrazina (12 piccoli propulsori con circa 50 kg di propellente) utilizzato per eseguire le manovre del veicolo e il controllo del suo assetto e il sistema di propulsione a ioni di Xeno che potrà disporre di una ventina di kg di gas e verrà alimentato dall’energia dei pannelli solari. Quest’ultimo è stato scelto per dare prova del funzionamento del sistema di propulsione ionica NEXT-C (NASA Evolutionary Xenon Thruster-Commercial) nello spazio. In ogni momento della missione DART avrà la possibilità di orientare al meglio sia i pannelli solari che l'antenna ad alto guadagno, operazioni indispensabili perché durante l’avvicinamento al bersaglio venga costantemente garantita l’alimentazione del propulsore e il collegamento in tempo reale con la Terra.

Raffigurazione pittorica della sonda DART della NASA che, spinta dal motore a ioni, si sta dirigendo verso il suo bersaglio. L’impatto con il piccolo satellite è previsto per la fine del prossimo settembre. Crediti: NASA / Johns Hopkins APL 

Innovativa anche la tecnologia impiegata per ROSA (Roll Out Solar Array), i due pannelli solari (ciascuno lungo 8,6 metri) che equipaggiano DART. Si tratta di dispositivi di nuova generazione, già sperimentati anche sulla Stazione spaziale internazionale. Oltre a una maggiore efficienza, una delle caratteristiche più importanti di questa tecnologia è che, a differenza delle strutture rigide finora impiegate, i pannelli vengono srotolati una volta che la sonda è nello spazio, con un notevole risparmio di ingombro al momento del lancio.

In questa sua cavalcata DART porta con sé LICIACube, acronimo per Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids (Cubesat Leggero Italiano per Immagini di Asteroidi). Si tratta di un piccolo satellite – grande quanto una scatola di scarpe – progettato e realizzato da Argotec, società italiana di ingegneria aerospaziale, in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana. Verrà rilasciato dieci giorni prima dell’impatto e avrà il compito di registrare la sequenza dell’impatto di DART e osservare da vicino le conseguenze sorvolando Dimorphos circa tre minuti dopo l’impatto.

Destinazione Dimorphos

Obiettivo della missione DART è l’asteroide doppio (65803) Didymos. Scoperto nell’aprile del 1996 da Joe Montani, astronomo del Programma Spacewatch, ha un diametro medio di 780 metri ed è un NEO (Near-Earth Object), cioè appartiene alla folta schiera di asteroidi le cui orbite li portano a ronzare dalle parti del nostro pianeta. Il nome, una parola greca che significa “gemello”, gli venne attribuito quando, nel novembre 2003, si scoprì che possedeva un piccolo satellite. Quando venne decisa la missione DART, a questo piccolo oggetto del diametro medio di 170 metri l’Unione astronomica internazionale deliberò di assegnare il nome di Dimorphos – letteralmente, dalla doppia forma – perché diventerà il primo corpo celeste il cui aspetto sarà modificato dall’intervento umano.

Oltre al fatto di poter osservare l’impatto da una posizione privilegiata – nel settembre 2022 la coppia di asteroidi percorrerà il tratto di orbita più prossimo alla Terra e si troverà comunque a 11 milioni di chilometri da noi – la scelta di Dimorphos quale bersaglio della missione DART è stata dettata da stringenti ragioni di sicurezza. Intervenendo sull’orbita di un NEO qual è Didymos, infatti, si potrebbe correre il rischio di trasferirlo su un percorso che, in un lontano futuro, potrebbe rivelarsi pericoloso. Non così, invece, se si interviene sull’orbita del suo piccolo satellite. Una modifica orbitale di Dimorphos influenzerebbe solamente il suo moto intorno all’asteroide principale. Attualmente Dimorphos orbita intorno a Didymos in 11 ore e 55 minuti e si stima che l’impatto di DART ridurrà tale periodo di una decina di minuti. Senza rischi futuri per il nostro pianeta.

Raffigurazione schematica della missione DART. Il piccolo satellite italiano LICIACube, rilasciato qualche giorno prima dell’impatto, osserverà l’epilogo della missione da una posizione privilegiata. I dati raccolti dal suo sorvolo di Dimorphos dopo l’impatto e le osservazioni da terra (ottiche e radar) forniranno dati preziosi per affinare gli attuali modelli strutturali della piccola luna di Didymos. Crediti: NASA / Johns Hopkins APL

Secondo valutazioni che si basano sugli attuali modelli teorici della composizione e struttura di Dimorphos, lo schianto di DART – che avverrà a una velocità di 6,6 km/s, quasi 24 mila chilometri orari – scaverà sulla sua superficie un piccolo cratere espellendo nello spazio tra le 10 e le 100 tonnellate di materiale. Osservando le conseguenze e misurando la variazione dell’orbita sarà possibile valutare non solo l’efficacia dell’impatto, ma anche verificare se gli attuali modelli strutturali di questo piccolo asteroide sono corretti.

Con la fine di DART, insomma, prenderà il via la parte meno spettacolare, ma più utile della missione: la raccolta e l’analisi dei dati. Nei prossimi anni questo accurato studio di Dimorphos verrà portato avanti in modo ancora più approfondito dalla missione Hera dell’Agenzia spaziale europea, il cui lancio è previsto nel 2024 e l’arrivo al sistema di Didymos nel 2026.

Qualcuno potrebbe obiettare sulla necessità di fare un test di questo tipo. È pur vero che si sono fatti passi da gigante nella creazione di modelli strutturali degli asteroidi e che si riescono a studiare in laboratorio gli effetti di impatti ultraveloci, ma l’esecuzione di un test in una situazione reale è comunque un passaggio obbligatorio. Un momento chiave per valutare la bontà dei modelli e per verificare quanto sia corretto estendere i risultati di laboratorio a situazioni ben più grandi.

Difesa planetaria

Un importante aspetto da sottolineare è che con la missione DART si apre una nuova era sul versante della difesa contro il pericolo di essere colpiti da una cometa o un asteroide. Un pericolo subdolo che, a fronte di un’esigua probabilità di verificarsi, porta purtroppo con sé conseguenze devastanti. Il modo più sintetico per inquadrare il problema l'ha forse trovato qualche anno fa Donald Yeomans, ricercatore del JPL e responsabile del Progetto NEO della NASA, quando ha affermato che «il problema non è SE una cometa o un asteroide colpiranno nuovamente la Terra, ma QUANDO avverrà nuovamente».

Il concetto di Difesa planetaria mosse i primi passi in occasione del Congresso dell’Unione Astronomica Internazionale del 1991 tenutosi a Buenos Aires. In quella sede, su sollecitazioni di numerosi astronomi, l’Assemblea generale decise di formare un gruppo di lavoro per lo studio dei NEO, gli asteroidi che orbitano nei pressi della Terra. Fu da quel gruppo di lavoro, presieduto da Andrea Carusi, che nel 1995 prese le mosse la Spaceguard Foundation; l’anno successivo il problema del rischio rappresentato dai NEO venne per la prima volta affrontato anche in sede politica, con la storica risoluzione n. 1080 del Consiglio d’Europa.

Da allora sono stati fatti passi da gigante, a cominciare dallo stesso numero di astronomi che operano a vario titolo in questo ambito. I programmi osservativi, anche automatizzati, hanno permesso di portare il numero dei NEO conosciuti a oltre 27 mila raggiungendo l’importante obiettivo di individuare oltre il 90% degli oggetti con dimensioni superiori al chilometro.

In ordine di tempo, DART è solo l’ultimo degli interventi contemplati dal programma di Difesa planetaria. Da anni è attiva l’accurata sorveglianza del cielo e lo studio delle caratteristiche dei NEO, come pure l’approfondita analisi delle strategie di mitigazione ricorrendo a simulazioni di una possibile minaccia. Crediti: NASA

Di fronte alla possibilità di un impatto, l’unica contromossa finora percorribile era quella di evacuare la regione interessata. A tal proposito, nel corso della periodica Conferenza sulla difesa planetaria, vengono ipotizzati e accuratamente studiati possibili scenari di rischio impatto (dal 2013 siamo a quota 8), mettendo concretamente alla prova la nostra capacità di affrontare la minaccia.

Nel corso degli anni sono state proposte possibili tecniche per deviare il proiettile cosmico dalla sua rotta, ma nessuna di queste è mai stata verificata in concreto. Con DART si sta, per la prima volta, mettendo alla prova la fattibilità di una soluzione che agisca alla fonte stessa del problema. Vincendo la scommessa di DART, da una difesa planetaria unicamente passiva potremo finalmente fare affidamento anche su un’azione diretta – sempre ammesso che il tempo a disposizione e le dimensioni del proiettile ce lo permettano.