Dal sensore di guida fine che sporadicamente perde la traccia delle stelle, alla straylight solare che ostacola l’osservazione dell’universo e i raggi X che “sporcano” le immagini dello strumento, le questioni riscontrate non stanno minacciando la missione Euclid ma potrebbero avere un impatto sul modo in cui il satellite svolgerà il suo lavoro.
Dopo mesi di nottate e grande determinazione da parte dei team ingegneristici del controllo missione dell’Esa, degli scienziati e dell’industria, con alcune modifiche ai programmi di osservazione, all’elaborazione dei dati e alle direzioni di puntamento del satellite, le cose sembrano ora andare per il verso giusto.
Il commissioning di Euclid – il periodo successivo al lancio in cui gli strumenti e i sottosistemi di una missione vengono schierati, accesi, testati e calibrati – è iniziato bene. I team del controllo missione hanno lavorato 24 ore al giorno in turni di 12 ore per diverse settimane di manovre, test e calibrazioni. Viaggiando verso il secondo punto di Lagrange, gli specchi del telescopio sono stati de-iced (scongelati), Nisp e Vis hanno visto la prima luce e lo specchio del telescopio è stato messo a fuoco. E le prime immagini di prova di Euclid si sono rivelate ipnotizzanti.
Tuttavia, è molto raro che funzioni tutto perfettamente durante l’intera vita di una missione spaziale. Dopotutto, possiamo eseguire test solo sulla Terra: lo spazio è un mondo diverso. Per gestire un veicolo spaziale, i team di ingegneri e scienziati sono chiamati a rilevare e risolvere rapidamente i problemi non appena si presentano, ed esistono molti modi in cui una missione può andare storta. È per questo che per mesi, prima del lancio, si trascorre tanto tempo a fare simulazioni: non si sa mai cosa accadrà.
Euclid è una delle missioni più precise mai lanciate, e fornirà immagini estremamente nitide e spettri dell’universo profondo, guardando indietro di 10 miliardi di anni. Produrrà una survey di un terzo del cielo. Ogni 75 minuti, per tutti i sei anni di durata della missione, il telescopio punterà un nuovo campo nel cielo con estrema precisione e stabilità. Per fare ciò, è dotato di un sensore di guida fine (Fgs, dall’inglese fine guidance sensor) costituito da sensori ottici che individuano e fissano le stelle trovate dalla missione Gaia dell’Esa, utilizzandole come guida per navigare e determinare esattamente dove il telescopio deve puntare. Queste informazioni vengono inserite nel sistema Aocs (Attitude and orbit control system) che controlla l’orientamento e il movimento orbitale di Euclid.
Sebbene la maggior parte dei sistemi stia funzionando bene, si sono verificati casi sporadici in cui il sensore di guida fine non è riuscito a individuare le stelle deboli. La fase di messa in servizio di Euclid è stata prolungata per esaminare la questione, ritardando l’importantissima fase denominata performance verification (fase di verifica delle prestazioni). Da allora i team hanno lavorato a una soluzione software che è stata caricata sulla sonda spaziale ed ora è sottoposta a test approfonditi.
«La questione della guida fine di Euclid è qualcosa di cui tutti siamo preoccupati. I core team tecnici di Esa (Estec), del controllo missione (Esoc), del Centro astronomico (Esac) e dell’industria hanno lavorato giorno e notte, instancabilmente per mesi, e non potrò mai ringraziarli abbastanza per la loro determinazione nel risolvere il problema», afferma il direttore delle operazioni di Euclid, Andreas Rudolph. «Sono sollevato nel dire che i test iniziali sembrano buoni. Stiamo trovando molte più stelle in tutti i nostri test e, anche se è troppo presto per festeggiare e sono necessarie ulteriori osservazioni, i segnali sono molto incoraggianti».
Il software aggiornato è già passato a pieni voti su un simulatore di veicolo spaziale e su un “banco di prova” (replica di Euclid) al controllo di missione, quindi ha funzionato perfettamente in orbita e sarà successivamente testato sotto il controllo del Science Operations Center presso l’Astronomy Centre Esac dell’Esa, in Spagna. «Ovviamente, è qui che avremo la prova della verità, poiché solo le immagini scientifiche possono fornirci l’assoluta certezza che il puntamento di Euclid funzioni bene», avverte Giuseppe Racca, project manager di Euclid. «Tuttavia, tutte le prove finora ci rendono molto ottimisti. Continueremo a tenere le dita incrociate, ma la ripresa della fase di verifica delle prestazioni è ogni giorno più vicina».
Se le deboli stelle guida di Euclid sembrano essere state trovate, c’è un’altra questione da risolvere.
Euclid si trova nel secondo punto di Lagrange in un’orbita unica “dietro” la Terra. Qui dà le spalle al Sole, quindi tutte le parti sensibili del suo telescopio sono protette dalla luce solare da uno schermo dedicato. Tuttavia, si sapeva che la staffa di un propulsore si sarebbe trovata all’esterno dell’ombra dello schermo solare e che avrebbe ricevuto la luce solare diretta. Ebbene, sembra che una piccola quantità di luce solare si rifletta dal supporto verso lo strumento VISible (Vis) protetto da molti strati di isolamento. Tuttavia, a causa dell’estrema sensibilità dello strumento Vis, pare che attraverso questo isolamento passi ancora abbastanza luce, come si evidenzia dalla straylight rilevata nelle osservazioni di prova quando Vis viene ruotato ad angoli specifici.
La maggior parte delle osservazioni di Vis non ha mostrato significative interferenze di luce diffusa, ma ad angoli particolari circa il 10 per cento delle osservazioni ne è stato interessato. Team scientifici, ingegneristici e industriali hanno trascorso settimane per capire quali angoli lasciassero entrare troppa luce indesiderata e hanno riprogettato e ottimizzato il rilevamento di Euclid per vincolare l’orientamento del satellite. Sebbene ciò non influisca sulla capacità di Euclid di acquisire le immagini precise richieste, potrebbe incidere sull’efficienza della survey.
La luce solare non è l’unico problema che Euclid deve affrontare. Se fosse un romanzo di Agatha Christie, cominceremmo a chiederci cosa il Sole stia cercando di nascondere al nostro detective cosmico. I brillamenti solari, improvvise eruzioni di radiazioni elettromagnetiche dalla superficie del Sole, emettono luce su tutto lo spettro, compresi i raggi X. I rilevatori di Euclid sono protetti dai protoni a bassa energia che potrebbero danneggiarli. Tuttavia, sembra che ad angoli particolari, i raggi X emessi dal Sole durante i brillamenti riescano occasionalmente a raggiungere i rilevatori, rovinando una parte delle immagini scattate in quel momento.
L’attività solare è attualmente elevata poiché il Sole si sta avvicinando al periodo più attivo del suo ciclo solare, che dovrebbe raggiungere il picco nel 2024-25. L’analisi attualmente prevede che, a seconda dell’attività solare, se questo problema non venisse risolto Euclid potrebbe perdere circa il 3 per cento dei dati. Tuttavia, ora che il problema è stato scoperto, i team sono in grado di identificare i pixel interessati e di scartarli nelle successive analisi e stanno lavorando a piani per ripetere le osservazioni per colmare eventuali lacune nella survey cosmologica.
È importante contestualizzare i problemi di cui sopra. Questo periodo di messa in servizio è il momento in cui i team si concentrano intensamente sulla scoperta di qualsiasi possibile problema che potrebbe influenzare la missione, grande o piccolo che sia.
Euclid scatterà immagini straordinarie dell’universo e aiuterà a ricostruire il modo in cui l’energia oscura e la materia oscura influenzano ciò che possiamo vedere. La guida fine di Euclid sembra prossima alla soluzione senza alcun ulteriore impatto sulla missione. La straylight solare può essere mitigata con una riprogrammazione intelligente della survey e, anche se il problema dei raggi X avrà un effetto marginale, i team stanno lavorando duramente per minimizzarlo attraverso osservazioni ripetute e l’elaborazione dei dati.
Restate sintonizzati per gli aggiornamenti, man mano che ci avviciniamo al rilascio delle prime immagini di Euclid e ci prepariamo a dare il via alla ricerca della natura della materia oscura e dell’energia oscura.
Fonte: sito web Esa
