Un razzo Falcon 9 di SpaceX ha lanciato da Cape Canaveral, in Florida, Euclid, un veicolo spaziale da 1,4 miliardi di euro creato dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA). A meno di nove minuti dal lancio è rientrato come previsto sulla Terra il primo stadio riutilizzabile del razzo Falcon 9. Lo stadio, atterrato su una piattaforma che lo attendeva nell’Oceano Atlantico, è già al suo secondo volo.
Tutto è andato come previsto, quando circa 45 minuti dopo il lancio, l’attesissimo primo segnale inviato da Euclid è stato intercettato dalle antenne della stazione di terra di New Norcia, in Australia. Una manciata di minuti prima era avvenuta la separazione dal secondo stadio del vettore Falcon 9 che ha messo la sonda sulla giusta traiettoria. Con questo primo segnale, Euclid conferma di essere in buona salute, in viaggio verso lo spazio profondo. Fra circa due giorni è prevista una piccola manovra per correggere le dispersioni della traiettoria dovute al lanciatore.
L’obiettivo della missione Euclid
L’obiettivo principale di Euclid sarà spiegare cosa sono esattamente la materia oscura e l’energia oscura. Il satellite Euclid ospita un telescopio a specchio di 1,2 metri di diametro e due strumenti scientifici, il VIS (VISible Instrument) e il NISP (Near Infrared Spectrometer Photometer), che avranno l’obiettivo principale di osservare il cielo extragalattico con lo scopo di ottenere immagini con altissima risoluzione e misurare gli spettri di milioni di galassie.
La missione per mappare la geometria dell’Universo prende il nome dall’antico matematico greco spesso definito padre della geometria. Una volta nello spazio profondo, il telescopio di 1,2 metri di diametro studierà un paio di miliardi di galassie com’erano 10 miliardi di anni fa. Misurerà le loro velocità mentre si allontanano dal veicolo. È circa un terzo dell’universo, mappato in 3D e con una precisione senza precedenti. La qualità d’immagine di Euclid sarà 4 volte più nitida di quella raggiunta dai telescopi terrestri. L’attesissima mappa 3D del cosmo del telescopio coprirà sia lo spazio che il tempo nel tentativo di spiegare come si è evoluto l’Universo e perché la sua espansione sta accelerando. Rene Laureijs, a capo della missione, ha affermato che Euclid misurerà l’energia oscura e la materia oscura con una precisione senza precedenti. “È più di un telescopio spaziale, Euclid. È davvero un rilevatore di energia oscura“, ha precisato.
Lo scopo scientifico di Euclid è comprendere dettagliatamente la natura della materia oscura e dell’energia oscura, uno dei temi di maggiore interesse nell’astrofisica moderna in quanto queste due componenti, misteriose e invisibili, costituiscono il 95% della composizione dell’Universo. La missione raggiungerà questo obiettivo attraverso l’osservazione e lo studio di due fenomeni cosmologici diversi e indipendenti: il lensing gravitazionale debole, cioè l’apparente distorsione dell’immagine delle galassie dovuta alla distribuzione non omogenea della materia oscura lungo la linea di vista, e le oscillazioni acustiche della materia visibile (detta barionica) e il clustering delle galassie. Questo studio combinato porrà vincoli sull’equazione che descrive le proprietà dell’energia oscura, potendo permettere di capire se, ad esempio, questa evolva con l’espansione cosmica o sia necessario considerare modifiche alla teoria della Relatività generale di Einstein.
Dopo il lancio, il satellite viaggerà verso il punto di Lagrange L2, a circa 1.5 milioni di km dalla Terra, in direzione opposta al Sole. Si unirà al satellite Gaia dell’ESA che attualmente sta producendo una mappa 3D di milioni di stelle nella nostra galassia, la Via Lattea. Al lancio seguirà un’intensa fase di tre mesi di test e calibrazione del veicolo spaziale e degli strumenti scientifici in volo, in preparazione alle osservazioni. Alla fine della sua vita operativa, Euclid avrà prodotto immagini e dati fotometrici per più di un miliardo di galassie e milioni di spettri di galassie, dati che saranno di grande importanza anche per molti altri settori dell’astrofisica.
Euclid non lavorerà da solo. L2 ospita anche il James Webb Space Telescope, nello spazio dalla fine del 2021, che attualmente sta osservando galassie altrettanto distanti. Anche l’osservatorio terrestre Vera C. Rubin in Cile e il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, entrambi destinati a vedere la prima luce nei prossimi anni, esamineranno galassie lontane per svelare i segreti che si celano dietro le forze nascoste nell’Universo.
Grande contributo italiano
Nella missione Euclid, che durerà sei anni, l’Italia gioca un ruolo da protagonista attraverso l’Agenzia Spaziale Italiana, l’Istituto Nazionale di Astrofisica e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, oltre che numerose università e imprese. Per la missione, Leonardo, insieme alla joint venture Thales Alenia Space (Thales 67% e Leonardo 33%), ha fornito un importante contributo tecnologico, tramite il finanziamento e il coordinamento dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Thales Alenia Space è stata scelta dall’ESA come primo contraente per la realizzazione del satellite della missione, integrato a Torino, e del relativo modulo di servizio. Oltre all’antenna a banda K ad alto guadagno, realizzata nel sito di Roma, strumento dispiegabile e orientabile che consente di raccogliere e amplificare i segnali provenienti dai satelliti, Thales Alenia Space ha fornito anche il transponder X-band, dispositivo utilizzato per ricevere, amplificare e ritrasmettere segnali radio nella banda di frequenza X.
“Il ruolo dell’Italia” nella missione Euclid “è rilevante. L’Italia ha il compito di coordinare il segmento scientifico e anche una responsabilità per quanto riguarda l’elaborazione dei dati provenienti dal telescopio. In questa missione c’è stato un contributo misto industria-accademia e centri di ricerca, il tutto in collaborazione con INAF e INFN”. Ad affermarlo è il Presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), Teodoro Valente. “Coinvolti ci saranno oltre 300 scienziati italiani per una missione che complessivamente coinvolgerà oltre 1.000 scienziati provenienti da 13 nazioni. È una grande sfida che guarda all’espansione e all’evoluzione dell’universo di cui aspettiamo molto”, sottolinea Valente. Il contributo dell’ASI in questa missione, rileva ancora Valente, “è particolarmente importante” anche per quanto riguarda l’attività di monitoraggio della missione che avverrà tramite il Luigi Broglio Malindi Space Center, situato in Kenya. Il centro di Malindi, spiega, “si trova in una posizione privilegiata per osservare gli elementi chiavi di questa missione. Siamo molto contenti della collaborazione Italia-Kenya che per l’ASI è un elemento strategicamente importante“.
“Oggi è un altro importante giorno per lo spazio italiano sia sotto l’aspetto scientifico sia industriale. Il lancio di Euclid”, sottolinea Teodoro Valente, “aprirà nuove strade alla comprensione di noi e dell’Universo che ci circonda. Missioni di questo calibro sono la conferma del ruolo che gioca la ricerca scientifica nello sviluppo della conoscenza e della crescita a tutto tondo. Un importante programma nel quale l’ASI ha coordinato un notevole insieme di realtà nazionali, un lavoro che ci permette di metterle a disposizione di un ambizioso progetto europeo il patrimonio di saper fare e che fa salire il nostro Paese sul palco dei protagonisti”. “L’agenzia Spaziale Italiana è il punto di riferimento dello spazio in Italia. Siamo uno dei pochi Paesi al mondo e in Europa ad avere una leadership in tutte le attività disciplinari, dall’osservazione all’esplorazione fino alle telecomunicazioni. Il mio compito e il ruolo dell’ASI sarà di far in modo che questa leadership venga mantenuta, supportata e incrementata“, afferma Valente. “Continueremo a supportare e ad incrementare l’impegno per lo sviluppo dell’industria italiana con grande attenzione ai grandi player italiani ma anche con grande attenzione al mondo delle Pmi e con la dovuta attenzione tutte le attività di formazione del settore. Continueremo le nostre collaborazioni con il mondo accademico, i centri di ricerca e con le aziende. È un bel compito da portare avanti e sono sicuro che raggiungeremo gli obiettivi che ci siamo prefissati“, sottolinea il neo Presidente dell’ASI.
L’ASI, in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha guidato il team industriale che ha progettato e realizzato i contributi agli strumenti, formato da un’Associazione Temporanea d’Imprese con OHB Italia mandataria, SAB Aerospace e Temis mandanti mentre la leadership per la realizzazione della piattaforma è stata affidata da ESA a Thales Alenia Space Italia del gruppo Leonardo.
“Euclid rappresenta la prima iniziativa INFN dedicata al tema dell’energia oscura”, commenta Antonio Zoccoli, presidente dell’INFN. “L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha infatti contribuito alla realizzazione dello strumento NISP e ora collaborerà all’analisi dei dati che saranno raccolti dal telescopio, mettendo a disposizione anche risorse di calcolo, con l’obiettivo principale di focalizzarsi sullo studio dell’energia oscura e sulla misura della massa del neutrino. Se le ricerche sull’energia oscura rappresentano perciò una novità per il nostro Istituto, quelle dedicate alle misure dirette e indirette delle proprietà dei neutrini rientrano invece tra le ricerche di punta dell’INFN, che, grazie alla sua partecipazione a Euclid, potrà ora integrare le proprie attività e la sua lunga tradizione in questo settore con una nuova tipologia di dati acquisiti con tecniche di tipo astrofisico”.
ASI, inoltre, supporta l’INAF nell’importante ruolo di guida del Science Ground Segment (SGS) e per lo sviluppo del software di bordo dei due strumenti e tutti gli enti di ricerca per le attività nei Science Working Groups. Infine ASI ha affidato ad ALTEC le attività industriali per la progettazione e la realizzazione del Science Data Center italiano della missione sotto la guida di INAF. Ulteriori risorse di calcolo necessarie per l’analisi dati e per le simulazioni dei risultati scientifici saranno inoltre fornite dall’INFN alla componente italiana della missione dall’INFN.
“Con il lancio di Euclid si inaugura una nuova era per la cosmologia”, commenta Marco Tavani, Presidente INAF. “È sconcertante pensare come il 95 per cento dell’Universo continui a sfuggirci, nonostante gli enormi balzi nella comprensione del cosmo realizzati negli ultimi decenni. Cos’è la misteriosa materia oscura, che tiene insieme le strutture cosmiche e supera di circa cinque volte quella visibile? E l’energia oscura, ancor più elusiva, che guida l’attuale espansione accelerata del cosmo? Sono questi gli affascinanti interrogativi che affronterà Euclid, un’incredibile missione spaziale europea, di cui l’Italia è tra i maggiori partecipanti. Al nostro Paese fa capo infatti circa un quarto di tutto l’impegno necessario per realizzare e far funzionare il satellite, nonché per sfruttare i risultati scientifici della missione. L’Istituto Nazionale di Astrofisica ha il prestigioso e delicato compito di guidare l’intero Science Ground Segment, che coordina l’elaborazione e l’analisi dell’immensa mole di dati raccolti dalla sonda, una volta inviati a terra. Ha inoltre progettato il software per i due strumenti di bordo, il cervello scientifico della missione, e gestirà, una volta in volo, le operazioni di uno di essi, lo spettrografo per il vicino infrarosso NISP”.
In Euclid sono coinvolti oltre duecento scienziate e scienziati italiani, appartenenti all’INAF, all’INFN e a numerose università, in primo luogo l’Università di Bologna e poi Università di Ferrara, Università di Genova, Università Statale di Milano, Università di Roma Tre, Università di Trieste, SISSA, CISAS.
L’Agenzia Spaziale Italiana ha partecipato, inoltre, alle operazioni di lancio monitorando il satellite dalla sua base di Malindi, il Luigi Broglio Space Center, in Kenya. Le stazioni di terra del Broglio Space Center sono localizzate in una posizione privilegiata per osservare gli eventi chiave della missione. La base di Malindi ha, quindi, effettuato attività di supporto sin dalle prime fasi di partenza tracciando la traiettoria del vettore Falcon 9 e acquisendo il primo segnale di Euclid appena 30 minuti dopo il decollo, per poi eseguire il monitoraggio fino a sei ore dopo la partenza.
“E’ una missione molto ambiziosa – spiega Mario Cosmo, direttore Scienza e ricerca di ASI – che vedrà impegnata 300 scienziati italiani. L’Italia metterà insieme questi dati e inizierà a mettere a disposizione i risultati di queste osservazioni per affrontare questa problematica della massa mancante. Pian piano ci stiamo avvicinando a risposte importanti su come si è formato il nostro universo. È importante tornare indietro e ora possiamo tornare a 13.7 miliardi di anni fa”.
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