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La Missione Dawn LESPLORAZIONE DEGLI ASTEROIDI E LA MISSIONE DAWN: UN VIAGGIO ALLORIGINE DEL SISTEMA SOLARE M. Cristina De Sanctis and VIR Team IASF-Roma.

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Presentazione sul tema: "La Missione Dawn LESPLORAZIONE DEGLI ASTEROIDI E LA MISSIONE DAWN: UN VIAGGIO ALLORIGINE DEL SISTEMA SOLARE M. Cristina De Sanctis and VIR Team IASF-Roma."— Transcript della presentazione:

1 La Missione Dawn LESPLORAZIONE DEGLI ASTEROIDI E LA MISSIONE DAWN: UN VIAGGIO ALLORIGINE DEL SISTEMA SOLARE M. Cristina De Sanctis and VIR Team IASF-Roma INAF

2 La Missione Dawn Missioni passate e in corso Dawn - NASA Orbiter of Asteroids Ceres and Vesta (2007) Dawn - NASA Orbiter of Asteroids Ceres and Vesta (2007) Dawn Rosetta - ESA Comet Mission, will fly by asteroids Steins and Lutetia (2004) Rosetta - ESA Comet Mission, will fly by asteroids Steins and Lutetia (2004) Rosetta Hayabusa (Muses-C) - ISAS (Japan) Sample Return Mission to Asteroid Itokawa (2003) Hayabusa (Muses-C) - ISAS (Japan) Sample Return Mission to Asteroid Itokawa (2003) Hayabusa (Muses-C) Hayabusa (Muses-C) Stardust - NASA Comet Coma Sample Return Mission, flew by asteroid AnneFrank (1999) Stardust - NASA Comet Coma Sample Return Mission, flew by asteroid AnneFrank (1999) Stardust Deep Space 1 - NASA Flyby Mission to asteroid Braille (1998) Deep Space 1 - NASA Flyby Mission to asteroid Braille (1998) Deep Space 1 Deep Space 1 Cassini - NASA/ESA Mission to Saturn through the Asteroid Belt (1997) Cassini - NASA/ESA Mission to Saturn through the Asteroid Belt (1997) Cassini NEAR - NASA Near-Earth Asteroid Rendezvous with 433 Eros NEAR - NASA Near-Earth Asteroid Rendezvous with 433 Eros NEAR Galileo - NASA Mission to Jupiter via asteroids Gaspra and Ida ( ) Galileo - NASA Mission to Jupiter via asteroids Gaspra and Ida ( ) Galileo

3 La Missione Dawn Esplorazione spaziale degli asteroidi Lesplorazione spaziale degli asteroidi è iniziata con losservazione di Gaspra (1991) e Ida (1993), sorvolati dalla sonda Galileo. Da allora sono stati osservati diversi asteroidi attarverso fly-by: Mathilde (missione NEAR 1997), Braille (Deep Space 1, 1999), Anne Frank (StarDust, 2002) Missioni dedicate allo studio di asteroidi: NEAR e HAYABUSA (ambedue dedicate allo studio di NEO) Fino ad oggi abbiamo avuto fly by di asteroidi main belt e missioni a NEO (NEAR, Hayabusa) DAWN è la prima missione che studierà oggetti di Fascia Principale e di particolare rilevanza per lorigine del sistema solare

4 La Missione Dawn La missione Dawn Lobiettivo della missione è quello di conoscere le condizioni e i processi che erano presenti allorigine del sistema solare. Dawn é una missione NASA della classe DISCOVERY e sarà la prima missione a orbitare intorno a due oggetti extraterrestri. DAWN studierà in dettaglio due asteroidi - protopianeti: 1 Cerere e 4 Vesta

5 La Missione Dawn DAWN: la prima missione che esplorerà un pianeta nano Lassemblea dellIAU ha rivisto la definizione di pianeta come un corpo che (a) orbita intorno al Sole, (b) ha massa sufficiente perchè lautogravitazione sia maggiore delle forze a stato solido in modo che il corpo assuma una forma di equilibrio idrostatico, e (c) ha svuotato la zona intorno alla sua orbita. Lassemblea dellIAU ha rivisto la definizione di pianeta come un corpo che (a) orbita intorno al Sole, (b) ha massa sufficiente perchè lautogravitazione sia maggiore delle forze a stato solido in modo che il corpo assuma una forma di equilibrio idrostatico, e (c) ha svuotato la zona intorno alla sua orbita. Con questa definizione il Sistema Solare è costituito da 8 pianeti. E stata introdotta una nuova classe di oggetti: i Pianeti Nani. Con questa definizione il Sistema Solare è costituito da 8 pianeti. E stata introdotta una nuova classe di oggetti: i Pianeti Nani. I primi membri di questa nuova classe di pianeti nani sono: Cerere, Plutone e 2003 UB313 –Eris. I primi membri di questa nuova classe di pianeti nani sono: Cerere, Plutone e 2003 UB313 –Eris.

6 La Missione Dawn La regione che esplorerà Dawn Gli asteroidi sono i residui di una storia complessa dinamica e collisionale e la maggior parte di loro sono solo frammenti rocciosi di corpi più grandi Gli asteroidi sono i residui di una storia complessa dinamica e collisionale e la maggior parte di loro sono solo frammenti rocciosi di corpi più grandi La formazione di Giove ha fortemente influenzato la fascia asteroidale La formazione di Giove ha fortemente influenzato la fascia asteroidale Pochi asteroidi (i più grandi ?) sono rimasti intatti dalla loro formazione Pochi asteroidi (i più grandi ?) sono rimasti intatti dalla loro formazione Anche Marte non ha raggiunto la sua possibile massa finale infatti è molto più piccolo degli altri pianeti terrestri. Anche Marte non ha raggiunto la sua possibile massa finale infatti è molto più piccolo degli altri pianeti terrestri.

7 La Missione Dawn Formazione dei pianeti Terresti: un passato cancellato Le fasi successive del processo di formazione debbono spiegare come da un insieme di planetesimi, la cui composizione presumibilmente rispecchiava quella delle condriti carboniose, si passa a corpi di grandi dimensioni fortemente differenziati, come i pianeti terrestri. crescita gerarchica dei planetesimi; crescita finale attraverso impatti non completamente distruttivi ma che coinvolgono corpi di grandi dimensioni.

8 La Missione Dawn Perché Vesta e Cerere Vesta è diversa dagli altri asteroidi: è riuscita a crescere abbastanza per differenziarsi come un pianeta terrestre e sembra la sorgente dei meteoriti HED (Howardite, Eucrite, Diogenite). Cerere invece sembra non differenziata (?). Vesta e Cerere possono essere considerati dei protopianeti in qualche modo complementari.

9 La Missione Dawn Obiettivi scientifici di Dawn Lo scopo della missione Dawn è quello di descrivere le condizioni ed i processi relativi ai primordi del sistema solare studiando in dettaglio due dei più grandi protopianeti rimasti intatti sin dalla loro formazione, Cerere e Vesta, due corpi che hanno subito unevoluzione molto diversa.

10 La Missione Dawn Cosa sappiamo attualmente di Vesta? Le immagini di Hubble hanno mostrato un mondo diverso con colate di lava e un gigantesco cratere da impatto. Queste sono le prove che Vesta doveva avere un cuore di magma, proprio come la Terra.

11 La Missione Dawn VIS - NIR Range ( m) La mineralogia di Vesta Lo spettro di Vesta mostra una banda di assorbimento centrata a 0.93 m e una seconda banda a circa 2.0 m (caratteristica di minerali di origine magmatica). La spettroscopia fatta da terra di Vesta sembra indicare che esistono regioni basaltiche. Lo spettro di Vesta è simile a quello delle meteoriti HEDs che provengono da un oggetto differenziato.

12 La Missione Dawn Meteoriti di tipo HED Eucriti: basalto acondritico formatosi da un raffredamento rapido del Magma. Diogeniti: Ortopirossene brecciato che contiene tracce di olivina formato da raffredamento lento del magma sotto la superficie. Howarditi: misture brecciate di diogeniti ed Eucriti. Eucriti, Diogeniti e Howarditi hanno simili composizione in isotopi ossigeno e simile FeO/MnO nei loro pirosseni. Unico oggetto progenitore ?

13 La Missione Dawn Meteoriti di tipo HED: mineralogia HED VESTA ASTEROIDE PROGENITORE DELLE METEORITI HEDS: VESTA

14 La Missione Dawn La famiglia di Vesta Osservazioni spettrali hanno evidenziato oggetti con spettro simile a Vesta. Si è scoperto che questi oggetti sono geneticamnte collegati tra loro: sono frammenti generati da collisioni su un asteroide detto progenitore (famiglia) Gli asteroidi della famiglia di Vesta hanno spettro simile a Vesta ed alle meteoriti di tipo HEDs Ce una relazione genetica: VESTA-Famiglia-HEDs

15 La Missione Dawn Cerere è il più grande asteroide. Contiene la maggior parte della massa dei corpi della fascia principale situati tra Marte e Giove Cerere è un asteroide di tipo G (relazionato ai tipi C che dominano la zona esterna della fascia degli asteroidi). La sua composizione è simile ai meteoriti primitivi carbonacei Cosa sappiamo attualmente di Cerere?

16 La Missione Dawn Cerere Sulla sua superficie sembrano essere presenti ghiaccio dacqua e minerali Si notano delle piccole differenze di albedo superficiali Alcune osservazioni suggeriscono la presenza di minerali idrati sulla superficie di Cerere ( banda a 3.3 um). Eventuale presenza di ghiacci di acqua (3.07 um)

17 La Missione Dawn Meteoriti da Cerere ? Lo spettro è simile ad alcuni tipi di meteoriti ma nessuno di questi è perfettamente consistente in tutto lintervallo spettrale. Lo spettro è simile ad alcuni tipi di meteoriti ma nessuno di questi è perfettamente consistente in tutto lintervallo spettrale. Non abbiamo meteoriti da Cerere ? Non abbiamo meteoriti da Cerere ? Qualche processo fisico altera lo spettro di Cerere e non lo rende riconoscibile ? Qualche processo fisico altera lo spettro di Cerere e non lo rende riconoscibile ?

18 La Missione Dawn Cerere è differenziato ? Osservazioni recenti indicano che Cerere ha una forma diversa da quella che ci si aspetta per un oggetto completamente omogeneo, consistente con la presenza di una concentrazione di massa centrale indicativa di una possibile differenziazione. Recenti modelli teorici (McCord and Sotin, 2005) indicano che Cerere deve aver subito una differenziazione a causa del riscaldamento da decadimento radioattivo. Cerere dovrebbe aver avuto un contenuto in acqua piuttosto elevato. A seconda del rapporto di ghiaccio/silicati ( e presenza di sali) assunto nei modelli i risultati indicano storie evolutive diverse con la possibilità di avere un corpo differenziato con crosta, mantello e nucleo.

19 La Missione Dawn Vesta e Cerere: un confronto Vesta and Cerere sembrano essere oggetti molto primitivi, rimasti quasi inalterati dalla loro formazione ad oggi. Sono molto diversi tra loro: Vesta è molto roccioso e secco Ceres è un enigma; ha 10 volte il volume di Vesta ed è denso solo la metà di Vesta: potrebbe contenere molta acqua. Vesta e Cerere fanno da legame tra i pianeti rocciosi di tipo terrestre e i corpi ghiacciati caratteristici del sistema solare esterno

20 La Missione Dawn La Missione Dawn e i suoi strumenti scientifici

21 La Missione Dawn Sarah Gavit: La Missione Vesta orbit operations Oct 11 - May 12 Mars gravity assist Mar 09 Ceres orbit operations Aug 15 - Jan 16 Launch At each asteroid, Dawn will: Compile a global color map Compile a topographic map Map the elemental composition Map the mineralogical composition Map the gravity field Search for moons Launch - September 27, Commissioning Mars Gravity Assist Vesta Arrival Vesta Departure Ceres Arrival End of Mission

22 La Missione Dawn Spacecraft 19.7 m Dry mass: 745 kg Wet mass: 1240 kg Solar array power (1 AU): 10.3 kW Solar array power (3 AU): 1.3 kW Delta II 7925H-9.5

23 La Missione Dawn DAWN: Propulsione ionica Non è possibile usare un motore tradizionale per raggiungere gli obbiettivi di Dawn Non è possibile usare un motore tradizionale per raggiungere gli obbiettivi di Dawn DAWN ha un motore a ioni derivato da quello usato nella missione Deep Space 1 DAWN ha un motore a ioni derivato da quello usato nella missione Deep Space 1 v 11 km/s : Questo è il più elevato v mai ottenuto da un sistema di propulsione di uno S/C Dawn userà i suoi truster per ~ ore (> 6 anni)

24 La Missione Dawn Il carico scientifico di Dawn Cameras (2) Imaging science Navigation ray and neutron spectrometer Mapping of elemental abundances VIR mapping spectrometer High resolution mineralogical thermal mapping -ITALY

25 La Missione Dawn Lo spettrometro VIR

26 La Missione Dawn VIR Mapping Spectrometer VIR, Visual InfraRed Mapping Spectrometer, è simile a VIRTIS-M in volo sulla mssione Rosetta VIR, Visual InfraRed Mapping Spectrometer, è simile a VIRTIS-M in volo sulla mssione Rosetta VIR-MS è uno spettrometro ad immagini in grado di accoppiare alta risoluzione spettrale e spaziale nel Visibile ( um) e IR ( um) VIR-MS è uno spettrometro ad immagini in grado di accoppiare alta risoluzione spettrale e spaziale nel Visibile ( um) e IR ( um) VIR è in grado di soddisfare gli obbiettivi scientifici di Dawn con uno strumento al contempo molto sofisticato, con alte performance e molto affidabile. VIR è in grado di soddisfare gli obbiettivi scientifici di Dawn con uno strumento al contempo molto sofisticato, con alte performance e molto affidabile. Principal Investigator: A. Coradini, INAF Contributed to Dawn by ASI and INAF

27 La Missione Dawn Obbiettivi primari di VIR Determinazione della composizione mineralogica del materiale nel suo contesto geologico Determinazione della composizione mineralogica del materiale nel suo contesto geologico Identificazione dei diversi materiali e della loro distribuzione spaziale. Identificazione dei diversi materiali e della loro distribuzione spaziale. Identificazione dei silicati, dei minerali e materiali idrati con una risoluzione spettrale / > 100 nel range tra 0.25 e 5 um Identificazione dei silicati, dei minerali e materiali idrati con una risoluzione spettrale / > 100 nel range tra 0.25 e 5 um Mappatura, con una risoluzione spaziale di decine di metri, della superfcie degi asteroidi e determinazione della distribuzione spaziale dei vari tipi mineralogici. Mappatura, con una risoluzione spaziale di decine di metri, della superfcie degi asteroidi e determinazione della distribuzione spaziale dei vari tipi mineralogici. Determinazione della microstruttura e natura delle particelle superficiali con la misura delle curve spettrofotometriche Determinazione della microstruttura e natura delle particelle superficiali con la misura delle curve spettrofotometriche

28 La Missione Dawn VIR e Vesta Conferma del legame tra le meteoriti HEDs e Vesta Conferma del legame tra le meteoriti HEDs e Vesta Prima osservazione di un interno planetario tramite le immagini spettrali dellenorme e profondo bacino da impatto al polo sud. Prima osservazione di un interno planetario tramite le immagini spettrali dellenorme e profondo bacino da impatto al polo sud. Studio della natura e della storia del magmatismo su Vesta (magma ocean ?) Studio della natura e della storia del magmatismo su Vesta (magma ocean ?) Determinazione della mineralogia di un protopianeta Determinazione della mineralogia di un protopianeta Determinazione della composizione dei materiali presenti su Vesta.. Determinazione della composizione dei materiali presenti su Vesta.. Pieters et al., 2006

29 La Missione Dawn VIR e Ceres Studio della mineralogia di una oggetto primitivo Studio della mineralogia di una oggetto primitivo Identificazione dei minerali idrati e non Identificazione dei minerali idrati e non Identificazione di possibili ghiacci di natura diversa Identificazione di possibili ghiacci di natura diversa Indicazione di una possibile atmosfera transiente Indicazione di una possibile atmosfera transiente Indicazioni sulla eventuale presenza di un oceano sotto la superficie Indicazioni sulla eventuale presenza di un oceano sotto la superficie Determinazione della composizione di un pianeta nano Determinazione della composizione di un pianeta nano Rivkin and Volquards, 2006

30 La Missione Dawn Alcuni dati su VIR VIR è uno spettrometro ad immagini molto compatto, composto da 2 moduli: Optical head Box elettronica Channel Spectral Range Spectral Sampling FOV (mrad) IFOV (mrad) SNR Radio. Abs. Radio. Relat. Det. Matrix Dim. Pixel pitch VIR- vis0.25 – nm64 x >100<20%<1%TH x µm VIR- IR0.95 – nm64 x >100<20%<1%CdHgTe270x43638 µm

31 La Missione Dawn Data Cube Ad ogni pixel dellimmagine corrisponde uno spettro tra 0.25 e 5 micron Ad ogni pixel dellimmagine corrisponde uno spettro tra 0.25 e 5 micron Ad ogni lunghezza donda corrisponde unimmagine spaziale Ad ogni lunghezza donda corrisponde unimmagine spaziale The imaged FOV (64 X 64 mrad) is dispersed in the VIS and IR detectors λ IR VIS space VIR data: Spectral Images

32 La Missione Dawn Come VIR vede un pezzo di Vesta 240 samples 220 lines Spatial resolution: 1px in the image=0.25 mm X 0.25mm on the target n°pixels in the image=52800 Spectral sampling: 330nm÷1070nm 1.8nm 1070nm÷2600nm 9.5nm Experimental set-up during calibration 1.Calibrated source 2.Target (spectralon/millbillillie) 3.Collimator 4.Folding mirror 5.VIR-MS inside the TVC

33 La Missione Dawn VIR spectra

34 La Missione Dawn A che punto siamo della missione ?

35 La Missione Dawn Lancio Dawn è stata lanciata da Cape Canveral il 27/09/2007. Dawn è stata lanciata da Cape Canveral il 27/09/2007.

36 La Missione Dawn

37 Dove è la sonda Dawn ?

38 La Missione Dawn Cosa ci aspettiamo da DAWN Dawn esaminerà la composizione dei due protopianeti per determinare la loro origine,storia termica ed evolutiva Dawn esaminerà la composizione dei due protopianeti per determinare la loro origine,storia termica ed evolutiva DAWN potrà caratterizzare le condizioni ed i processi delle fasi iniziali del sistema solare, studiando in dettaglio due protopianeti rimasti quasi intatti dal momento della loro formazione. DAWN potrà caratterizzare le condizioni ed i processi delle fasi iniziali del sistema solare, studiando in dettaglio due protopianeti rimasti quasi intatti dal momento della loro formazione. La complementarietà e la diversità di Cerere e Vesta, due protopianeti che, pur condividendo la stessa zona di formazione, hanno subito una storia evolutiva profondamente diversa, potranno essere la chiave di lettura per la comprensione dei processi allorigine del sistema solare La complementarietà e la diversità di Cerere e Vesta, due protopianeti che, pur condividendo la stessa zona di formazione, hanno subito una storia evolutiva profondamente diversa, potranno essere la chiave di lettura per la comprensione dei processi allorigine del sistema solare


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