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Copyright ESA/ATG medialab; Comet image: ESA/Rosetta/Navcam

Vi ricordate Philae, il lander che, trasportato dalla sonda spaziale Rosetta, è atterrato sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko lo scorso 12 novembre? Oggi si trova a più di 500 milioni di km da casa, ed è il primo manufatto umano ad aver eseguito un “accometaggio”. È il risultato di un progetto ultratrentennale e di un viaggio durato più di 10 anni: la missione Rosetta venne lanciata il 2 marzo 2004 (a questo link il diario di viaggio). Un’impresa formidabile che coinvolge due generazioni di scienziati, con un DNA profondamente politecnico e internazionale.

Andrea Accomazzo, Alumnus ing. Aeronautica 1995 e Flight Director ESA per la missione Rosetta, ci racconta i segreti di quest’ultima Odissea nello spazio.

 

Nel 1985, l’ESA (European Space Agency)  ha deciso che il prossimo passo per l’umanità sarebbe stato quello di portare una sonda su una cometa. Nel 2014 ci siete riusciti. Come avete fatto?
Prima di tutto, bisogna crederci! Bisogna avere un sogno. Questo è stato il sogno di tantissimi scienziati, e con il tempo si è trasformato anche in un sogno da ingegnere. Ma naturalmente il sogno non basta: bisogna anche saperlo gestire, un progetto del genere.

La definiamo “gestione dell’esplorazione”. Può sembrare un’espressione contraddittoria: “gestire” vuol dire sapere, “esplorare” vuol dire non sapere, è il desiderio di conoscere l’ignoto. Gestire qualcosa che non si conosce non è facile!

Da dove siete partiti?
Prima di tutto è stato fatto un elenco delle competenze necessarie per portare a compimento una missione del genere, divise tra quelle che esistevano già e quelle che andavano sviluppate. Con questo elenco, i mission manager che mi hanno preceduto, una ventina di anni fa, hanno iniziato a formare i team che avrebbero attuato la missione. Hanno dovuto tenere in considerazione il fatto che, quando la missione sarebbe andata a compimento, nel 2014, loro non ci sarebbero più stati, non avrebbero più fatto parte del progetto: avevano quindi bisogno di selezionare e formare i propri successori.

Poi abbiamo studiato: abbiamo cercato di imparare da chi avesse già fatto cose simili, come i colleghi della NASA e del Jet Propulsion Laboratory, esperti di missioni interplanetarie.

Su molte cose però avrete dovuto cominciare da zero: nessuno aveva mai fatto quello che avete fatto voi.
Vero. Nessuno è mai atterrato così lontano, nessuno aveva mai orbitato intorno a un corpo celeste così piccolo, nessuno vi si era mai avvicinato come abbiamo fatto noi, e nessuno aveva neanche mai pensato di poterci atterrare. Queste sono tutte competenze tecniche e gestionali del progetto, che abbiamo dovuto sviluppare nel corso degli anni, pensandoci tanto, preparandoci, confrontandoci.

A chi è venuto in mente che si poteva fare?
L’esplorazione delle comete è sempre stata un sogno degli scienziati e dell’ESA. La prima grossa missione verso una cometa è stata la missione ESA Giotto, lanciata nel 1985 e arrivata in prossimità della cometa di Halley nell’86. Durante gli stessi anni, lo stesso gruppo che lavorava su Giotto ha deciso che il prossimo step sarebbe stato riportare sulla terra un pezzetto di cometa: Rosetta nasce come missione di ritorno.  Nel corso degli anni ci siamo resi conto che riportare a Terra la sonda sarebbe stato troppo costoso per il budget che l’ESA aveva a disposizione. Inizialmente avremmo dovuto farlo con lo NASA, che però poi si è ritirata. Allora, invece che portare la cometa in laboratorio, abbiamo deciso di portare il laboratorio sulla cometa. Ed è così che nasce Philae.

Ho un documento che risale ad una riunione del 1985, prima ancora che Giotto venisse lanciata, in cui questi scienziati dichiarano l’intenzione di fare un’altra missione cometaria. Per noi, quello è il certificato di nascita di Rosetta, che quindi compie 30 anni nel 2015.

Come mai avete deciso di chiamarla “Rosetta”?
Come la Stele di Rosetta, che ha permesso di tradurre e capire linguaggi antichi, così speriamo che la nostra Rosetta ci permetterà di analizzare la cometa, che sappiamo essere un rimasuglio della formazione del sistema solare. E così speriamo di capire un po’ meglio il nostro sistema solare, i nostri pianeti, la Terra e la vita stessa.

Qual è stato il suo primo impatto, quando è arrivato all’ESA?
Mettetevi nei miei panni. Avevo 26 anni. Mi dissero: vogliamo andare su una cometa. Ci metteremo 10 anni per arrivare. Durante questi 10 anni, la sonda deve restare spenta almeno 3 anni perché è troppo lontana dal sole, significa 3 anni senza notizie. E una volta arrivata alla cometa, deve atterrarci. Mi sembrava fantascienza! Bisogna essere dei visionari, per imbarcarsi in un’impresa come questa. Io non sono il tipo di persona alla quale sarebbe potuto venire in mente, 30 anni fa, di portare l’umanità su una cometa. Avrei pensato che fosse impossibile. Ma, grazie a Rosetta, ho capito di essere una persona in grado, una volta che qualcuno ha stabilito che si può fare, di crederci e fare in modo che accada.

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Copyright ESA-J. Mai – Andrea attende il segnale di Rosetta insieme al collega Paolo Ferri, Head of ESA Operations.

Quante cose possono andare storte in un progetto del genere?
Di tutto. Abbiamo avuto moltissimi problemi. Dovevamo lanciare Rosetta nel 2003, poi abbiamo rimandato al 2004 per un problema col missile di lancio, quindi abbiamo dovuto selezionare una nuova cometa da raggiungere. Durante il volo abbiamo avuto dei problemi con il sistema di propulsione, e abbiamo tuttora dei problemi con gli attuatori che permettono di orientare Rosetta nello spazio. Sono spesso  problemi dovuti al degrado meccanico, e per compensarli cerchiamo di usare la sonda in un modo diverso rispetto a come originariamente concepito. Combattiamo tutti i giorni per tenere in funzione questa preziosissima risorsa.

La missione doveva concludersi nel 2015, ma recentemente avete deciso di prolungarla all’anno prossimo. Come mai?
Cercheremo di far atterrare anche Rosetta sulla cometa, se sarà in buone condizioni. Non si può andare oltre il 2016, perché la cometa si allontanerà nuovamente troppo dal sole, togliendo a Rosetta e Philae ogni fonte di energia.  Per continuare sarebbe necessario ibernare nuovamente Rosetta, e non intendiamo farlo. Farla atterrare è un modo per chiudere la missione senza abbandonarla semplicemente nello spazio.

Ma Rosetta è progettata per l’atterraggio?
No. La faremo spiraleggiare intorno alla cometa a quote sempre più basse, cogliendo anche l’occasione per ulteriori osservazioni scientifiche. Alla fine Rosetta si “schianterà” sulla cometa, ma le velocità relative sono talmente basse che sarà quasi come appoggiarsi dolcemente. Inoltre la gravità della cometa è molto bassa, e abbiamo un certo margine di controllo su Rosetta, anche se non tale da prevedere in che modo atterrerà. Probabilmente non avrà dei danni meccanici.

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Copyright ESA/Rosetta/Philae/CIVA – Philae si avvicina al punto dell’accometaggio

E poi cosa succederà?
Una volta sulla superficie, Rosetta ruoterà insieme alla cometa, quindi i pannelli solari non punteranno permanentemente al sole e non potranno generare l’energia elettrica di cui la sonda ha bisogno per funzionare. Rosetta si accascerà al suolo. Per un periodo, le batterie tenteranno di accendere il computer, ma con la poca carica accumulabile non potranno fare niente. In quel momento il satellite smetterà di funzionare, non avremo più possibilità di comunicare e la missione, per quanto riguarda il volo, sarà finita.

È molto triste. Descrive quasi l’agonia di un essere vivente.
Un po’ sì, ma d’altronde avrà terminato il suo compito.

Al giorno d’oggi, gli scienziati comunicano in modo sempre più interattivo con le macchine, che, da parte loro, sono in grado di dare risposte sempre più complesse. Il diverso rapporto che abbiamo con le macchine cambia il modo di fare scienza?
Indubbiamente ci si affeziona anche alle macchine. Ci affezioniamo persino alle automobili… per me Rosetta è parte della mia vita, quasi come un qualcosa che vive, e quando arriverà il momento di accometarla e si spegnerà, sarà triste. Dopodiché starà a noi imparare a concepire Rosetta come qualcosa di più del semplice satellite: è una missione, e quello che il satellite si lascia dietro è un’eredità molto più grande e importante del pezzetto di metallo che volava. C’è una similitudine con quello che viviamo con le persone care, e dobbiamo imparare a gestirla. In fondo, lo sappiamo anche di noi stessi che, prima o poi, non ci saremo più. Cerchiamo di vivere la nostra vita con entusiasmo nel migliore dei modi, ed è proprio quello che abbiamo cercato di fare anche con Rosetta. E poi… avremo scaricato talmente tanti dati, che ci vorranno decenni per analizzarli tutti. L’eredità di Rosetta avrà lunga vita, per tutti gli scienziati nel campo planetario.

Qual è stata la fase più critica della missione?
Per il mondo, la più spettacolare è certamente quella dell’atterraggio di Philae, ma ci sono stati momenti di gran lunga più critici. A metà degli anni ’90, ad esempio, quando si è deciso di partire effettivamente con il progetto. Capisce, un conto è concepire la missione, un altro è decidere di mettere sul tavolo un miliardo di euro per realizzarla. Ci vuole coraggio, bisogna essere veramente sicuri di poterlo fare.

Un’altra fase critica sono stati gli anni tra il 2002 e il 2004. Avevamo molti problemi ed eravamo in ritardo con lo sviluppo del software della sonda, inoltre per problemi esterni abbiamo dovuto rinviare il lancio e cambiare il nostro obbiettivo. E naturalmente un’altra fase critica fu quella dell’ibernazione. Nessuno aveva mai fatto una missione con una fase di ibernazione così lunga prima dell’obbiettivo principale, ed era un grosso rischio. Ma il momento in assoluto più denso di criticità, per me, è quello che va dai primi di agosto a metà settembre 2014, quando siamo arrivati alla cometa e, nel giro di 6 settimane, abbiamo dovuto imparare a volarci intorno e scegliere un sito d’atterraggio. Il tempismo era essenziale, non potevamo permetterci di essere in ritardo. È lì che abbiamo spinto al massimo la parte tecnica. Quando ho capito che eravamo in grado di orbitare la cometa e scegliere un sito d’atterraggio, ho tirato un grosso sospiro di sollievo.

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Copyright ESA/J.Mai – Andrea si commuove all’arrivo della notizia: ce l’abbiamo fatta!

Quando 10 anni fa avete lanciato Rosetta, come pensavate di essere in grado di controllare quell’ultimo miglio? Quale elemento vi portava a credere che sareste riusciti nell’impresa?
Nonostante tutta la passione e il trasporto emotivo che portiamo nel nostro lavoro, siamo sempre, in fondo, ingegneri. Per me la migliore definizione di ingegnere è questa: si tratta di una persona che fa un modello della realtà che lo circonda e poi lo usa per farci qualcosa. Ed è quello che abbiamo fatto. Abbiamo sviluppato un modello della dinamica orbitale ad un livello che ritenevamo abbastanza accurato per fare delle analisi preliminari del volo di Rosetta in prossimità di un corpo del genere. Queste analisi ci hanno detto che se avessimo costruito un sistema con certe prestazioni, in grado di sopportare certe condizioni e fare certe cose, avremmo potuto ottenere quello che volevamo. Su alcune cose ci siamo anche sbagliati. Nel 2011-12 siamo andati a riprendere quelle analisi di fattibilità per trasformarle in analisi operative dettagliate e abbiamo scoperto di aver largamente sottovalutato alcuni fattori, altri li abbiamo proprio ignorati, e abbiamo fatto delle ipotesi sbagliate che ci avevano portato a credere di poter fare molto di più di quello che poi in realtà abbiamo fatto. Ad esempio. pensavamo di poter sorvolare molto di più la cometa e di poter scendere ben sotto i 10 km, ma ci siamo resi conto che non era possibile e abbiamo dovuto rivedere i nostri piani, anche in funzione del fatto che nel frattempo avevamo raggiunto una cometa diversa dal quella analizzata anni prima. Però abbiamo comunque lavorato per ottenere il massimo dal sistema che avevamo a disposizione.

Qual è l’errore più grosso che avete fatto?
Pensavamo di poter seguire diversi piani orbitali e volare anche sul lato notturno, ma è stato un grosso errore di analisi dovuto ad assunzioni sbagliate. Per controllare l’orbita, dobbiamo sapere dove si trova Rosetta rispetto alla cometa, e per saperlo abbiamo bisogno delle immagini della superficie: usiamo tutte le caratteristiche superficiali della cometa, come montagne e crateri, per sapere dove siamo. Si chiama navigazione ottica. Ma se voliamo sul lato notturno, non vediamo niente! È una stupidata, ma non ci avevamo pensato. È stata una dimenticanza macroscopica, anche se per fortuna non ha condizionato particolarmente la missione.

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Copyright ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0 La cometa raggiunge il suo perielio il 13 agosto 2015. L’attività raggiunge il picco di intensità.

Deve essere molto complesso programmare un’operazione che si svolgerà a 20 o 30 anni di distanza. Pensiamo anche solo all’evoluzione della tecnologia… Quanto è progredita l’esplorazione spaziale negli ultimi 30 anni?
Non in maniera drammatica. Come in tutti i campi scientifici, quando si comincia qualcosa di nuovo si ha una curva di miglioramento iniziale molto veloce, ma, in seguito, la situazione di stabilizza e migliorare diventa sempre più difficile. Certo, abbiamo raffinato moltissimo i nostri strumenti, rispetto a 30 anni fa, abbiamo esplorato molto di più, siamo in grado di porci obbiettivi molto più ambiziosi, l’affidabilità è cresciuta in modo incommensurabile, l’incidenza dei problemi è precipitata. Però siamo ancora legati più o meno alle stesse tecnologie. Non siamo in grado di fare voli interplanetari con velocità e tempi veramente diversi.

Ci sono stati alcuni miglioramenti delle tecnologie di volo, noi abbiamo cercato di prevederli e anticiparli scegliendo i componenti più avanzati possibile, ma spesso abbiamo dovuto fare dei compromessi: magari c’erano computer potentissimi che però non avevano mai volato nello spazio e non sapevamo come avrebbero potuto comportarsi i nuovi chip elettronici. In questi casi abbiamo preferito utilizzare computer meno potenti ma più affidabili. In imprese del genere, l’affidabilità è più importante dell’innovazione.

I sistemi che usiamo a terra sono cambiati un po’ di più. Computer e software, oggi, sono un’altra cosa rispetto a quando abbiamo cominciato. Abbiamo messo in conto fin dall’inizio che avremmo dovuto cambiare i nostri computer e i sistemi operativi. Sono cose da considerare, con progetti così a lungo termine. Ma non ci sono stati cambiamenti drammatici.

Io credo che dovremo aspettare ancora alcune decine di anni per un cambiamento significativo in questo senso. Ancora per un pezzo continueremo a fare l’esplorazione spaziale grosso modo come l’abbiamo fatta finora, limando su tempi, affidabilità e precisione, ma fondamentalmente con le stesse tecnologie. Lo stesso vale anche a terra, ad esempio per l’automobile. Fondamentalmente, il motore è molto simile a quello che usavamo 80 anni fa: non abbiamo ancora inventato un mezzo di trasporto diverso, nuovo. Il prossimo step dovrà essere qualcosa di rivoluzionario, di completamente diverso.

Servono nuovi sistemi di propulsione. Ad esempio, in campo automobilistico, usiamo ancora l’energia chimica per alimentare i motori, benzina insomma, che pesa e occupa molto spazio, e per di più inquina. Abbiamo iniziato ad usare la propulsione elettrica, ma anche le batterie pesano molto e hanno un’autonomia limitata. Utilizziamo l’energia solare, naturalmente, ma le applicazioni sono ancora molto limitate. Credo che si debba investire su questo per sviluppare l’enorme potenziale che racchiude. In fondo abbiamo a disposizione un reattore nucleare naturale, il Sole, e non lo sfruttiamo appieno. Sono tematiche che non riguardano solo l’esplorazione spaziale.

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Copyright ESA – J. Mai – Philae si è appena staccata da Rosetta. Comincia “l’ultimo miglio”

E invece, nel campo dell’esplorazione spaziale, quali sono le prossime frontiere?
Credo che al momento le priorità siano due: una è il recupero dell’immondizia spaziale (come fa il nostro Alumnus Luca Rossettini con D-Orbit), l’altra è quella della difesa planetaria, cioè l’identificazione di asteroidi che possano minacciare la terra e di strategie per renderli innocui. È qui che dovremmo investire di più, in modo globale e coordinato a livello internazionale.

Ultimamente si sente parlare di progetti di colonizzazione di Marte. Sono sicuro prima o poi l’umanità arriverà anche lì, e magari oltre, ma credo sia un progetto molto a lungo termine, forse parliamo di un secolo o anche di più. Per il momento non credo sia molto utile andare in quella direzione. Secondo me, la difesa planetaria è un problema molto più urgente che riguarda tutta l’umanità.

Quando guardiamo nello spazio, siamo più vicini a percepire l’umanità come se fosse veramente un insieme compatto e unito, al di là delle tensioni e reciproche differenze. L’esplorazione spaziale coinvolge molti paesi in collaborazioni e progetti veramente internazionali, e anche Rosetta non fa eccezione: cosa comporta? Come si gestiscono le differenze?
Dal punto di vista pratico, ci aiutano alcuni accorgimenti tecnici: si parla tutti inglese e si usa il sistema metrico decimale. Il tempo si misura secondo la UTC, il tempo coordinato universale, che segue il fuso orario di Greenwich. Per noi italiani c’è una differenza minima, un’ora o due a seconda che sia in vigore o meno l’ora legale, ma per i colleghi americani la differenza è di 6 o 7 ore, e si devono abituare. Comunque, questi sono solo dettagli tecnici. Ad un livello molto più profondo, la multiculturalità aggiunge grande valore ai nostri progetti. L’ESA è un’organizzazione internazionale, fa parte del suo spirito. In parte, è possibile individuare le caratteristiche tipiche e gli stereotipi, positivi e negativi, che riguardano le persone provenienti dalle diverse nazionalità, ma quando si mettono insieme queste caratteristiche, si prendono solo le parti migliori. Più multiculturale è la struttura, meglio funziona: seleziona in modo naturale tutti gli aspetti positivi dalle varie culture, mentre quelli negativi o meno utili al progetto non hanno spazio, non possono sussistere.

Quali sono le caratteristiche delle varie nazionalità che si sono rivelate più utili?
Cito tre aspetti relativi ai tre maggiori contribuenti all’ESA: la disciplina dei tedeschi, la compattezza dei francesi e la versatilità degli italiani. Ovviamente tutti gli altri paesi contribuiscono con le loro caratteristiche, e ovviamente non si può sostenere che tutti gli italiani siano versatili o tutti i tedeschi disciplinati. Tuttavia, quelle caratteristiche emergono nel gruppo e vengono convogliate dentro uno spirito e un atteggiamento di collaborazione che in ESA è molto forte, e dal quale, credo, l’Unione Europea dovrebbe prendere esempio. Rosetta mostra come sia possibile lavorare insieme, non solo in campo spaziale, ma in tutti gli ambiti, in Europa.

Missioni di così ampio respiro ci pongono di fronte alle cose migliori che l’essere umano è in grado di fare. Cosa ci insegna Rosetta, da un punto di vista non scientifico, ma sociale? Qual è la sua eredità culturale?
Per iniziare un progetto così a lungo termine, ci vuole l’umiltà di accettare che si inizia qualcosa che non si potrà mai portare a termine personalmente. Saranno altri a farlo e a prendersi gli applausi. Inoltre, sorge la necessità impegnarsi a fondo nell’educazione e formazione delle generazioni che seguono, che avranno il compito di prendere il testimone dalle nostre mani. Un progetto così ambizioso e visionario, non si realizza dall’oggi al domani, ci vuole molta pazienza, virtù che abbiamo perso completamente: come esempio cito sempre la situazione politica italiana, che tutti noi conosciamo, e la frequenza con cui cambiamo i governi. Abbiamo sempre l’illusione di poter cambiare le cose con un nuovo governo. Penso che nemmeno un governo che duri tutta la legislatura, 5 anni, abbia il tempo di cambiare una nazione, figuriamoci se ha a disposizione solo alcuni mesi. In realtà ci vogliono generazioni per ottenere un vero cambiamento. Vorrei che progetti come Rosetta possano insegnarci che bisogna avere pazienza, programmare a lungo termine e perseverare, tenendo ben presente l’obbiettivo condiviso.

Che cosa si prova a partecipare ad un progetto così vasto, a così lunga scadenza, vedendo i risultati a distanza di anni dal lancio? E soprattutto, cosa si prova a portare a termine un percorso che, magari, qualcun altro ha pensato e avviato?
Per me è sempre stato motivo di orgoglio lavorare a questo progetto. Mi ha impegnato per 18 anni della mia carriera professionale. È praticamente il progetto della mia vita, ed è bellissimo pensare che mi ha portato a realizzare avventure sognate da altri 30 anni fa.

Quanto politecnico c’è nella missione Rosetta?
Il grosso del DNA Politecnico ce l’ha il fratellino Philae, il lander. Nel centro di controllo di Philae ci sono molti Alumni del Poli, e diversi componenti sono stati realizzati da aziende italiane in stretta collaborazione col Poli, ad esempio il trapano ei pannelli solari. Il risveglio di Philae lo scorso giugno ci ha permesso di riattivarli, e sarà la giusta ricompensa per un lavoro eccezionale condotto da persone eccezionali come la professoressa Finzi (Amalia Ercoli Finzi, Alumna ing. Aeronautica e docente del Politecnico di Milano, racconta in questa intervista il ruolo italiano nell’accometaggio).

La presenza politecnica nell’esplorazione spaziale è sempre più evidente negli ultimi anni, ad esempio nel ramo dei satelliti di controllo della Terra. Questa partecipazione mi riempie di gioia!

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