Aggiornamento su Kepler

18 Ago

Con diversi post ci siamo occupati della ricerca degli esopianeti:

A caccia di vita sugli Esopianeti

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

Esopianeti che non dovrebbero esserci

Ancora sugli esopianeti

Come sapete, questa speciale ricerca, volta ad individuare pianeti potenzialmente simili alla Terra ma fuori dal sistema solare, rappresenta una sfida molto importante per la scienza. Tra l’altro, ricerche di questo tipo, hanno da sempre stimolato anche la curiosita’ delle persone comuni, da sempre interessate a valutare se ci sono o meno le condizioni affinche’ la vita possa essersi sviluppata anche fuori dal nostro pianeta.

Ruolo fondamentale in questa ricerca era ovviamente riservato al telescopio della NASA Kepler. Questa missione era stata lanciata in orbita proprio con lo scopo di identificare pianeti in orbita intorno alle stelle, cosi’ come avviene nel nostro sistema solare. Si tratta di una missione estremamente complessa e che rappresentava una sfida al tempo del lancio nel 2009. Prima di Kepler infatti, non si sapeva se esopianeti simili alla Terra potessero esistere e quanto potevano essere abbondanti nella nostra Galassia.

Una delle rotelle di retroazione di Kepler

Una delle rotelle di retroazione di Kepler

In 4 anni di osservazioni, Kepler ha individuato circa 3500 possibili esopianeti, di cui diversi gia’ sono stati confermati. Ha raccolto una mole impressionante di dati che, in gran parte, ancora devono essere analizzati.

Perche’ stiamo riparlando di esopianeti e di Kepler?

Qualche settimana fa, avevamo dato un aggiornamento non felice su questo telescopio:

Se si rompe la sonda?

Come visto, nel luglio di quest’anno, si era registrata una nuova rottura ad una delle rotelle del sistema di giroscopi del satellite. Sempre nel post, avevamo detto che gli ingegneri della NASA erano gia’ al lavoro per cercare di capire come ripristinare questo fondamentale sistema per la ricerca degli esopianeti.

E ora?

Purtroppo, potremmo dire che proprio il giorno di ferragosto, la NASA ha celebrato la messa mortuaria per Kepler. Vi riporto una frase molto importante presa dal sito del telescopio:

Two of Kepler’s four gyroscope-like reaction wheels, which are used to precisely point the spacecraft, have failed. The first was lost in July 2012, and the second in May [2013]. Engineers’ efforts to restore at least one of the wheels have been unsuccessful. … the spacecraft needs three functioning wheels to continue its search for Earth-sized exoplanets

Come potete leggere, purtroppo gli ingegneri della NASA hanno rinunciato alla possibilita’ di ripristinare almeno una delle rotelle rotte del giroscopio. Il telescopio necessita’ di almeno 3 rotelle per assicurare un corretto puntamento e per proseguire la sua ricerca.

Perche’ servono almeno 3 rotelle?

Come visto in precedenza, il sistema di giroscopi del satellite e’ una delle parti piu’ importanti della missione ed e’ quella che caratterizzava l’estrema precisione della ricerca. Sappiamo che la ricerca degli esopianeti veniva effettuata con il metodo dei transiti, in cui si fissava una stella lontana misurandone la luminosita’. A questo punto, si registrava ogni minima variazione di luminosita’ che poteva indicare il passaggio di un pianeta tra la stella e il satellite. Capite bene che, affinche’ questa ricerca potesse funzionare, era necessario puntare con precisione e stabilmente la stella. Il sistema di giroscopi serviva proprio a questo, azionando piccoli stabilizzatori in grado di tenere in posizione il telescopio.

Ora cosa succedera’?

La NASA sta valutando la situazione e ha anche aperto una chiamata agli scienziati degli altri paesi per verificare se esistono altre ricerche possibili utilizzando solo due rotelle. Tra le idee lanciate c’e’ la ricerca di comete e asteroidi o anche una modifica dl software per correggere, ovviamente con precisione minore rispetto a quella iniziale, la luminosita’ osservata delle stelle.

La situazione non e’ assolutamente semplice. Prima di decidere, si deve considerare che il costo annuo della missione e’ di circa 18 milioni di dollari. Con cifre di questa portata, o si trova una missione utile e in grado di giustificare la spesa, oppure la NASA preferirebbe rigirare il budget per la costruzione di una nuova sonda da mettere in orbita.

Per la fine di quest’anno ci si aspetta una decisione da parte della NASA che per il momento ha lasciato in stand-by il telescopio in modo da risparmiare carburante.

Ovviamente, trovandosi Kepler a circa 65 milioni di kilometri dalla Terra, il costo di una missione di riparazione sarebbe proibitivo.

Come valutare la missione Kepler?

Il guasto che ha colpito il sistema di giroscopi, anche se ha interrotto molto prima di quanto preventivato la missione, non deve farci pensare che Kepler sia stato un fiasco. Come detto nel precedente articolo, la legge di Murphy e’ sempre in agguato. Per funzionare servono 3 rotelle, la NASA ne ha previste 4. Purtroppo, se ne sono rotte addirittura 2, rottura con una probabilita’ bassissima.

Nonostante questo, Kepler ha raccolto tantissimi dati ancora da analizzare. Prima di questa missione, nessuno sapeva quanto fossero abbondanti, o addirittura se esistevano, pianeti fuori dal sistema solare candidabili ad ospitare la vita. Ci vorranno ancora molti anni prima di analizzare tutti i dati per cui il numero di esopianeti e’ destinato solo a crescere. Per cui, sentiremo ancora parlare a lungo di pianeti scoperti da Kepler!

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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3 Risposte to “Aggiornamento su Kepler”

  1. Renato agosto 18, 2013 a 9:30 pm #

    Caro Matteo,
    Più che altro, sarebbe interessante capire cos’è successo alle famose rotelle. Chiaramente un macchinario complesso nello spazio aperto é soggetto a forze e condizioni particolarissime (basta pensare alla differenza termica tra il lato esposto al sole e il lato contrapposto. Non dubito dell’efficienza e della perizia dei ricercatori della NASA, ma siamo ancora a livello pioneristico e qualche valutazione potrebbe anche rivelarsi errata.
    Ciao.
    Renato.

    • psicosi2012 agosto 18, 2013 a 11:26 pm #

      Caro Renato,
      purtroppo capire cosa e’ successo non e’ facile. In linea di principio, il funzionamento di questo componente e’ molto semplice, non e’ anche che una cosiddetta “rotella di reazione”. Come funziona? Ruota e traferisce momento angolare al satellite che ruota di conseguenza in direzione opposta.

      Ora, per fare questo, come si capisce, siamo di fronte ad un sistema elettro-meccanico. Questo purtroppo raddoppia la probabilita’ di guasto: sia sulla parte meccanica che su quella elettrica.

      Meccanicamente, il momento piu’ delicato e’ quello del lancio. Qui si possono avere accelerazioni in grado di danneggiare la struttura a cuscinetti. Inoltre, e questo e’ difficilmente quantificabile, durante il lancio si possono innescare vibrazioni in direzioni specifiche che possono sollecitare troppo il sistema.

      Se tutto funziona dopo il lancio allora e’ OK? Assolutamente no. Come detto, ci possono essere sollecitazioni che usurano troppo il sistema e te ne accorgi troppo tardi.

      Anche la variazione di gravita’ puo’ provocare danni meccanici. Ad esempio, per i satelliti in orbita intorno alla Terra, spesso la posizione della luna puo’ modificare il verso e l’intensita’ dell’accelerazione di gravita’, causando rotture. Analogamente, sempre parlando di oggetti in orbita geostazionaria, le differenze di densita’ della terra possono modificare l’accelerazione come nel caso della luna. Tutti effetti difficilmente quantificabili.

      Per quanto riguarda la parte elettronica, e qui torniamo a Kepler, rotture possono essere provocate da particelle ionizzanti che arrivano sul circuito. Ovviamente, l’elettronica e’ fatta e testate per resistere in condizioni estreme come quelle dello spazio, ma la probabilita’ che possa arrivare una particella molto energetica, oltre il limite testato, e’ sempre dietro l’angolo. In questo caso, il rilascio energetico puo’ causare rotture ai circuiti e dunque bloccare la ruota o il sistema di rilettura. Anche questo effetto e’ impossibile da quantificare, cosi’ come e’ impossibile realizzare un’elettronica in grado di resistere a tutte le energie o anche schermarla per ogni possibile rilascio.

      Come vedi, ci sono molti effetti imprevisti in questo gioco. Alcuni dovuti proprio alla metodica di lancio o di posizionamento, altri, anche se e’ brutta da dire, legati alla fortuna.

      Anche se supertestata, controllata, ragionata, la meccanica e l’elettronica usata dalla NASA e’ quella che conosciamo, con i suoi difetti.

      Purtroppo, ad oggi, il giroscopio e’ il metodo migliore per ottenere le precisioni che vengono richieste in missioni di questo tipo. Come vedi pero’, il richiamo alla legge di Murphy, non era affatto casuale.

      Spero di essere stato abbastanza chiaro. Purtroppo, la verita’ e’ questa. Mostra i limiti della tecnologia che abbiamo in mano 😉

      Matteo

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