Lanciata nel dicembre 2013, la sonda Gaia dell’ESA è in missione per mappare le posizioni e i movimenti di oltre un miliardo di stelle nella Via Lattea con estrema precisione. Essere un satellite, però, non è affatto facile: lo Spazio è un posto pericoloso. Negli ultimi mesi, polvere spaziale iperveloce e la più forte tempesta solare degli ultimi 20 anni hanno minacciato la capacità di Gaia di effettuare le misurazioni precise per cui è famosa.
Il colpo del micrometeoroide
Ad aprile, una minuscola particella più piccola di un granello di sabbia ha colpito Gaia ad alta velocità. Si è trattato di un micrometeoroide: milioni di queste particelle si disintegrano nell’atmosfera terrestre ogni giorno. Tuttavia, Gaia si trova a 1,5 milioni di km dalla Terra, al secondo punto di Lagrange Sole-Terra (L2). Lontana dall’atmosfera protettiva del nostro pianeta, Gaia viene spesso colpita da particelle di questo tipo. Gli impatti sono attesi e la sonda è stata progettata per resistere. Tuttavia, questo oggetto ha colpito Gaia ad altissima velocità e con un angolo particolarmente sfavorevole, danneggiando la copertura protettiva della sonda.
L’impatto ha creato una piccola fessura che ha permesso alla luce solare dispersa – circa un miliardesimo dell’intensità della luce solare diretta sulla Terra – di disturbare i sensori altamente sensibili di Gaia. Gli ingegneri di Gaia stavano affrontando questo problema quando si sono trovati di fronte a un altro imprevisto.
Un altro imprevisto perla sonda Gaia
La “fotocamera da miliardi di pixel” della sonda si basa su una serie di 106 dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD) – sensori che convertono la luce in segnali elettrici. A maggio, l’elettronica che controlla uno di questi CCD ha smesso di funzionare: il primo problema ai CCD di Gaia in più di 10 anni nello Spazio. Ogni sensore ha un ruolo diverso e il sensore interessato era vitale per la capacità di Gaia di confermare la rilevazione delle stelle. Senza questo sensore per validare le osservazioni, Gaia ha iniziato a registrare migliaia di rilevazioni false.
La causa principale del guasto elettronico non è del tutto chiara. Gaia è stata progettata per durare fino a 6 anni nello Spazio, ma ha ora resistito quasi il doppio sotto condizioni difficili.
La tempesta solare
Intorno al momento del guasto, Gaia è stata colpita dalla stessa violenta esplosione di particelle energetiche dal Sole che ha innescato spettacolari aurore boreali in tutto il mondo. La sonda è stata costruita per resistere alle radiazioni, ma durante l’attuale periodo di alta attività solare, viene spinta ai suoi limiti.
È possibile che la tempesta sia stata la goccia che ha fatto traboccare il vaso per questo componente dell’hardware invecchiato della sonda.
I team di Gaia presso il centro operazioni dell’ESA, ESOC, il centro tecnologico ESTEC e il centro astronomico ESAC, insieme agli esperti del produttore della sonda, Airbus Defence and Space, e agli esperti del consorzio di elaborazione e analisi dati, hanno lavorato a stretto contatto negli ultimi mesi per investigare, analizzare e, infine, risolvere questi problemi.
“Gaia invia tipicamente oltre 25 gigabyte di dati alla Terra ogni giorno, ma questa quantità sarebbe molto, molto maggiore se il software a bordo della sonda non eliminasse prima le rilevazioni false delle stelle“, “entrambi gli incidenti recenti hanno interrotto questo processo. Di conseguenza, la sonda ha iniziato a generare un enorme numero di rilevazioni false che hanno sovraccaricato i nostri sistemi,” ha spiegato Edmund Serpell, ingegnere delle operazioni della sonda Gaia presso l’ESOC. “Non possiamo riparare fisicamente la sonda da 1,5 milioni di km di distanza. Tuttavia, modificando attentamente la soglia alla quale il software di Gaia identifica un punto di luce debole come stella, siamo riusciti a ridurre drasticamente il numero di rilevazioni false generate sia dalla luce dispersa che dai problemi ai CCD“.
Grazie al duro lavoro e alla collaborazione efficiente di tutti i team coinvolti, Gaia è recentemente tornata alle operazioni di routine. Infatti, gli ingegneri hanno colto l’opportunità di questo disturbo non programmato per rifocalizzare le ottiche dei telescopi gemelli di Gaia per l’ultima volta. Di conseguenza, Gaia sta ora producendo alcuni dei dati di migliore qualità che abbia mai raccolto.
