Alta sensibilità e tecnologia all’italiana di cui andar fieri. L’Italian Spring Accelerometer (Isa) è uno degli strumenti italiani che partiranno alla volta di Mercurio a bordo di una delle due sonde che compongono la missione BepiColombo di Esa e Jaxa. Con Simbio-Sys, Serena e l’esperimento More, Isa è a bordo della sonda europea Mpo (Mercury planetary orbiter). Isa è un accelerometro a tre assi in grado di misurare le più piccole accelerazioni che agiranno sulla sonda e sarà in funzione per tutta la durata della fase di crociera. Il suo ruolo, insieme a More, è quello di aumentare le prestazioni della determinazione orbitale per misurare il campo gravitazionale di Mercurio.
Per conoscere meglio questo gioiello della tecnologia italiana, abbiamo rivolto qualche domanda a Francesco Santoli dell’Istituto di astrofisica e planetologia spaziali (Iaps) dell’Inaf di Roma, deputy principal investigator dello strumento Isa. Santoli si occupa di system engineering, ovvero della gestione tecnica dei sistemi per applicazioni spaziali, definizione di esperimenti di fisica fondamentale a terra e nello spazio, analisi delle prestazioni di sistemi complessi e di progettazione meccanica e termica di strumentazione scientifica e delle relative facility di test e calibrazione. Il gruppo di Isa è composto da otto persone, con competenze tecniche e ingegneristiche che spaziano dalla fisica della gravitazione, necessarie allo sviluppo, calibrazione e utilizzo di uno strumento scientifico spaziale.
Finalmente una missione su Mercurio che non sia Nasa. Perché si è dovuto aspettare così tanto?
«L’Agenzia spaziale europea si è prefissa obiettivi molto ambiziosi con la missione BepiColombo, che hanno comportato un lungo periodo di sviluppo tecnologico sia dei due satelliti (uno europeo e uno giapponese) di cui è composta, che degli strumenti scientifici. Le sonde opereranno infatti in un ambiente estremamente ostile per la forte intensità della radiazione solare e le grandi escursioni termiche. Possiamo dire che Giuseppe Colombo, il matematico Italiano a cui la missione è intitolata, sia già “stato” su Mercurio, in quanto ha dato un contributo fondamentale alla riuscita della prima missione Nasa (Mariner 10), escogitando il modo di far eseguire alla sonda tre sorvoli del pianeta, invece dell’unico previsto inizialmente».
Lo strumento Isa prima di essere stato montato all’interno della sonda Mpo di BepiCOlombo. Crediti: gruppo Isa, Inaf Iaps
Parliamo dell’accelerometro Isa: che cos’è? Come interagisce con gli altri strumenti?
«Isa è uno strumento in grado di misurare l’accelerazione del satellite dovuta alle forze che lo spingono dall’esterno. La più intensa di queste forze è quella dovuta alla radiazione del Sole, che ha un effetto sul satellite pari a quello di un debolissimo soffio, ma comunque in grado di deviarne l’orbita. Mettendo insieme le misure di Isa, con quelle dell’orbita effettivamente seguita dal satellite, fornite dal sistema di tracking, sarà possibile calcolare con grande accuratezza il campo gravitazionale di Mercurio. L’accelerometro permetterà inoltre di correggere le misure del sistema di tracking per tener conto della dinamica interna del satellite, dovuta al moto delle appendici e del carburante».
Quali gli obiettivi scientifici?
«Le misure di Isa, insieme a quelle del sistema di tracking, sono la base per l’esecuzione degli esperimenti di radio-scienza, che hanno tre obiettivi primari: la misura del campo gravitazionale di Mercurio, la determinazione del suo stato rotazionale e la verifica di alcune previsioni della Teoria della relatività Generale di Einstein. La scelta di Mercurio per il perseguimento di quest’ultimo obiettivo è dovuta alla maggiore intensità del campo gravitazionale del Sole che, amplificando gli effetti relativistici, ne rende possibile una misura accurata.
Isa è uno degli strumenti che avrà la possibilità di operare durante i sette anni di crociera per arrivare a Mercurio; in questo periodo è prevista l’esecuzione di un esperimento in congiunzione solare superiore, per la misura della curvatura dello spazio-tempo indotta dalla massa del Sole; è inoltre prevista l’esecuzione di misure scientifiche durante i due sorvoli di Venere previsti».
Francesco Santoli, Inaf Iaps di Roma
Uno strumento unico nel suo genere e tutto italiano. Quale le peculiarità rispetto a strumenti simili?
«Il concetto dello strumento e i primi prototipi sono stati sviluppati dal gruppo di gravitazione sperimentale dell’Inaf Iaps basandosi sull’esperienza pluridecennale nello sviluppo di sensori per antenne gravitazionali a barra risonante. L’ingegnerizzazione e lo sviluppo dell’accelerometro da volo è stato un lavoro congiunto dello Iaps con la Thales Alenia Space di Milano sotto la guida dell’Agenzia spaziale italiana. Possiamo quindi affermare con orgoglio che si tratta di uno strumento tutto italiano, e che è il primo del suo genere a volare su una missione interplanetaria. La principale differenza rispetto a strumenti analoghi, è la possibilità di essere calibrato e caratterizzato a terra, in presenza della gravità terrestre, che è un miliardo di volte più intensa del segnale che Isa dovrà misurare».
Da quanti anni lavora sulla missione? Siamo vicini al giorno del lancio e le emozioni sono tante: cosa si aspetta?
«Ho iniziato a lavorare per questo progetto nel 2003, per la preparazione della proposta scientifica all’Agenzia spaziale europea. Ora siamo al giro di boa, l’emozione è tanta, ma non è il momento di rilassarsi perché per raggiungere il traguardo a Mercurio mancano ancora 7 anni, e poi altri 2 per completare le misure scientifiche».
Le interviste dello speciale di Media Inaf dedicato agli strumenti di BepiColombo:
- Simbio-Sys, tre occhi su Mercurio: intervista a Gabriele Cremonese
- Einstein arriva su Mercurio con Isa: intervista a Francesco Santoli
- Verso Mercurio cercando crepe nella Relatività: intervista a Luciano Iess
- Alla scoperta dell’esosfera di Mercurio: intervista a Stefano Orsini
Guarda su MediaInaf Tv l’intervista a Carmelo Magnafico su Isa e More: