Missione Rosetta :VIRTIS (Virtis and Infrared Thermal Imaging Specrometer) di Martina Crini, Riccardo Imperiosi, Gaia Palmieri, Sofia Ferrucci e Alessia Burchini 3Bsa E uno spettrometro ad immagine a bordo del veicolo spaziale Rosetta. Mappa e studia la natura dei solidi e la temperatura sulla superficie del nucleo. Inoltre identifica i gas presenti sulla cometa e aiuta a trovare i migliori siti di atterraggio. Che cos è uno spettrometro? Lo spettrometro è costituito essenzialmente da un collimatore (che produce fasci di raggi ottici paralleli), da un elemento dispersivo, un prisma o un reticolo (che produce lo spettro) e da un cannocchiale di osservazione (che produce immagini monocratiche della fenditura d ingresso), fornito di scala graduata o di un altro dispositivo per misurare la lunghezza d onda e l intensità delle righe di uno spettro.
A cosa serve Virtis? Gli obbiettivi scientifici primari di Virtis durante la Missione Rosetta sono: Studiare il nucleo della cometa Determinare la natura dei solidi sulla superficie del nucleo Identificare le specie gassose presenti Caratterizzare le condizioni fisiche della cometa Misurare la temperatura del nucleo Virtis combina tre canali di dati in uno strumento compatto. Due di loro sono dedicati alla mappatura spettrale* (-M), e il terzo è dedicato alla spettroscopia (-H). *Mappatura spettrale: consiste in una serie di spettri,ottenuti serialmente in tempi successivi, di zone spaziali adiacenti, che vengono poi ricomposti (via software) per una mappatura della zona analizzata con le caratteristiche spettrali registrate. Primo canale VIRTIS M obiettivi scientifici nucleo Il sensore e lo schema ottico dello strumento sono ottimizzati in modo che: Identifichino diverse miscele di ghiaccio e determinino la loro distribuzione Identifichino i materiali carboniosi ( CO2, CO, ecc..) Identifichino i silicati, idrati e altri materiali Siano in grado di mappare aree specifiche sulla superficie, mappare globalmente il nucleo con una risoluzione spaziale di poche decine di metri e di determinare la distribuzione spaziale dei vari tipi mineralogici e le loro miscele Rilevino e monitorino le aree attive sulla superficie della cometa per comprendere il funzionamento dei processi fisici di emissioni di gas e polveri e identifichino inoltre i tipi di materiale associati
Secondo canale VIRTIS M obiettivi scientifici chioma* *Chioma: La chioma di una cometa è un atmosfera temporanea che si forma in vicinanza del passaggio al perielio per effetto dell azione della radiazione solare, in seguito alla sublimazione delle sostanze volatili presenti sulla superficie del nucleo cometario. Determina la distribuzione globale di gas e polveri nello strato interno Determina le proprietà termiche della polvere Correla i risultati di queste misure con osservazioni telescopiche a terra Mappa la composizione e l evoluzione di getti di gas e polveri dalla chioma e correla la composizione mineralogica e morfologica spaziale delle regioni attive sulle superficie del nucleo Terzo canale VIRTIS-H Analizza nel dettaglio lo spettro infrarosso degli oggetti osservati al fine di ottenere la corretta composizione chimica Il canale ad alta risoluzione è uno spettrometro Echelle*. Lo specchio parabolico raccoglie la luce ed è allineato con un altro, prima di entrare in un prisma a dispersione incrociata. La luce che esce dal prisma è diffratta da un reticolo di riflessione piano, che disperde la luce in una direzione perpendicolare rispetto alla dispersione del prisma. *Spettrometro Echelle: Un reticolo Echelle è un tipo di reticolo di diffrazione caratterizzato da una densità relativamente bassa dei tratti diffrangenti, ma con una forma concava, che è ottimizzata per l'uso in un elevato angolo di incidenza e quindi in ordini di diffrazione elevati. Com è fatto VIRTIS? VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) è uno spettrometro ad immagine che combina tre canali di dati in un unico strumento. Due dei canali dati sono impegnati per la
mappatura spettrale e sono ospitati nel sottosistema ottico Mapper (-M). Il terzo canale è dedicato esclusivamente alla spettroscopia ed è ospitato nel sottosistema ottico ad alta risoluzione (-H). Lo spettrometro ad immagini VIRTIS-M ha una forma parallelepipedo, mentre il VIRTIS-H deflettore ha una forma cilindrica. Lo strato MLI divide la parte fredda dell'esperimento, dove si trovano le due testine ottiche, dalla parte "calda" dell'esperimento, che è collegato al veicolo spaziale Rosetta. Risultati ottenuti fino ad oggi da VIRTI Il giorno 1 Agosto 2014 la sonda Rosetta dell'esa ha fatto le sue prime misure della temperatura della cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, eseguite dallo spettrometro VIRTIS. Utilizzando appositi sensori per raccogliere la luce infrarossa emessa da tutta cometa, gli scienziati hanno determinato che la sua temperatura superficiale media è di circa -70 C. La cometa era distante circa 555 milioni km dal Sole al momento del rilevamento - più di tre volte più lontano della Terra - il che significa che la radiazione solare era intensa circa un decimo di quella che arriva sulla Terra. Sebbene -70 C può sembrare piuttosto freddo, per una cometa a quella distanza e ricoperta di ghiaccio è addirittura 20-30ºC più calda di quello che ci si aspettasse.
"Questo risultato è molto interessante, perché ci dà i primi indizi sulla composizione e le proprietà fisiche della superficie della cometa", dice Fabrizio Capaccioni da INAF-IAPS (Roma, Italia). Infatti, altre comete, come 1P / Halley sono noti per avere superfici molto scure a causa di una copertura di polvere, e la cometa di Rosetta era già nota per avere una bassa riflessione da osservazioni terrestri, escludendo così l idea di una superficie ghiacciata del tutto pulita. Le misure di temperatura fornisce quindi una conferma diretta che gran parte della superficie deve essere polverosa, perché il materiale più scuro riscalda ed emette calore più facilmente di ghiaccio quando viene esposto alla luce solare. "Questo non esclude la presenza di chiazze di ghiaccio relativamente pulito, però, e molto presto, VIRTIS sarà in grado di iniziare a generare mappe che mostrano la temperatura di caratteristiche individuali," aggiunge il dottor Capaccioni. Oltre alle misurazioni globali, il sensore studia anche la variazione della temperatura superficiale giornaliera di aree specifiche della cometa, per comprendere come rapidamente la superficie reagisce illuminazione solare. A sua volta, questo fornirà comprensione della conducibilità termica, densità e porosità delle prime decine di centimetri della superficie. "In combinazione con le osservazioni degli altri 10 esperimenti scientifici su Rosetta e quelli sul lander, VIRTIS fornirà una descrizione approfondita delle superficiali proprietà fisiche e gassose nella chioma della cometa, osservando come le condizioni cambiano ogni giorno. Siamo entusiasti di iniziare ad analizzare questo affascinante piccolo mondo più nel dettaglio. dice Matt Taylor, scienziato del progetto Rosetta dell'esa.