Il 27 settembre 2022 è andato in scena il primo test al mondo di difesa planetaria: la collisione della sonda Nasa Dart contro l’asteroide Dimorphos. Un impatto intenzionale finalizzato a deviare l’orbita dell’asteroide avvenuto a 11 milioni di chilometri dalla Terra, sotto gli occhi di numerosi ʻcontrollori spazialiʼ: un monitoraggio realizzato sia in prossimità, come nel caso della grande impresa del nanosatellite LiciaCube di Asi, sia a distanza, grazie allo sguardo dettagliato dei telescopi Hubble e del suo potente successore James Webb.

Cinque mesi dopo la storica collisione, gli esperti della Nasa sono tornati a parlare della sfida che l’osservatorio spaziale James Webb, frutto della collaborazione tra Nasa, Esa e Csa, ha dovuto affrontare per monitorare la missione Dart: pur avendo come target prediletti le galassie dell’universo primordiale, lontane e fisse, Webb è stato sviluppato per osservare anche bersagli vicini e mobili, come il sistema binario Dydimos a cui Dimorphos appartiene.
Tuttavia puntare un piccolo corpo a pochi milioni di chilometri, come Dimosprhos, e osservarlo con la stessa precisione con cui Webb indaga un obiettivo distante miliardi di anni luce, come le prime galassie del cosmo, è stata la vera impresa.

Per farlo, il telescopio si è affidato a un trucco di indagine: un tracciamento con il quale si autoinganna. Questa strategia vede Webb prima agganciarsi a una stella guida tramite la sua camera Fine Guidance Sensor (Fgs); in seguito, il telescopio sposta questa stella di riferimento all’interno del campo visivo dello strumento Fgs alla stessa velocità del bersaglio mobile che deve seguire.
Questa autoinganno porta Fgs a orientare il suo campo di vista per seguire la stella guida nel suo spostamento fittizio, movimento fasullo che lo stesso Webb ha elaborato. Tutto ciò assicura che il vero bersaglio scientifico mobile rimanga fermo nello sguardo di Fgs, mentre tutto il resto risulta ora in movimento.

«Il campo di stelle e galassie di sfondo viene spostato nelle immagini del bersaglio mobile, non diversamente da come si fotografa un’auto da corsa trasformando gli spettatori di sfondo in una sfocatura a strisce», afferma Stefanie Milam, scienziato del progetto Webb presso il Goddard Space Flight Center della Nasa.

Il Webb è stato lanciato, tuttavia, con un limite di velocità fittizia con la quale potersi autoingannare: una soglia originariamente fissata alla velocità di Marte, ossia 30 milliarcosecondi (mas) al secondo. Un infinitesimo rispetto alla rapidità di movimento del sistema di Didymos rispetto al Webb, velocità stimata di oltre 100 mas al secondo e di gran lunga superiore a quella raggiunta durante la fase della messa in servizio del telescopio.

«Tracciare a una velocità inferiore al movimento effettivo di Didymos avrebbe comportato immagini sfocate», afferma Tony Roman dello Space Telescope Science Institute

Per superare questo ostacolo, gli esperti Nasa hanno testato il tracciamento superveloce attraverso un simulatore, solo due settimane prima dell’impatto di Dart. Il bersaglio mobile preda del test è stato l’asteroide 2010 DF1, il corpo più veloce e più luminoso nel campo di osservazione di Webb.

«Se fossimo riusciti a tracciare questo asteroide, avremmo saputo di poter tracciare l’evento impattante di Dart», afferma Stefanie Milam.

Il complicato processo di tracciamento e osservazione così strutturato è stato, quindi, avviato dal team Nasa poco prima che la sonda Dart effettuasse nello spazio profondo l’atteso impatto.
La strategia pianifica si è confermata pienamente di successo. Un’impresa grazie alla quale il team ha accertato la capacità di Webb di seguire e monitorare oggetti in rapido movimento (110 mas al secondo). Una abilità che però non verrà usufruita al massimo nella operatività di routine del potente osservatorio spaziale.
Pur avendo avuto successo, le diverse fasi del processo sono state, infatti, molto impegnative da pianificare e programmare.

«Le stelle guida rimangono nel campo visivo dell’Fgs solo per poco tempo a queste velocità. Ciò significa che dovremmo usare più stelle guida per sostenere un’osservazione più lunga, e cambiare stella guida introduce complessità e inefficienza», conclude Stefanie Milam.

Dopo il superamento della prova con Dart, il nuovo limite di velocità fissato per Webb per le osservazioni future è ora di 75 mas/s.

Video sopra: serie di osservazioni della NirCam (Near-Infrared Camera) del James Webb che traccia l’asteroide 2010 DF1 a 90 mas/s (filtro: F322W2). Si tratta di 10 immagini del 9 settembre, con una durata totale di esposizione di 311 secondi

Immagine in evidenza: l’impatto di Dart contro l’asteroide Dimorphos osservato dallo strumento NirCam del James Webb