VIRTIS 3Bsa

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.