Giuseppe Colombo e la missione BepiColombo: dalla meccanica celeste all’esplorazione di Mercurio

Nel panorama della scienza spaziale del XX secolo, pochi studiosi europei hanno avuto un impatto tanto profondo quanto Giuseppe Colombo (1920–1984), matematico, ingegnere e pioniere della meccanica celeste. Il suo nome è oggi legato alla missione BepiColombo, la prima impresa europea verso Mercurio, il pianeta più interno e ancora in gran parte enigmatico del Sistema Solare. Ma il legame tra Colombo e Mercurio ha radici ben più profonde.

Giuseppe Colombo: innovatore della dinamica orbitale

Colombo fu professore all’Università di Padova, dove si distinse per i suoi studi sulla meccanica del volo spaziale e sull’applicazione delle risonanze orbitali. Fu uno dei primi a intuire l’importanza della fionda gravitazionale (gravity assist), ovvero l’uso del campo gravitazionale di un pianeta per modificare l’energia e la traiettoria di una sonda senza consumo di propellente.

Il suo contributo più celebre fu la consulenza alla NASA durante la missione Mariner 10 (1973-1975), la prima a esplorare Mercurio. Colombo suggerì una traiettoria innovativa: sfruttare un flyby con Venere per inserire la sonda in una risonanza 2:3 con Mercurio, permettendo tre sorvoli del pianeta con un solo inserimento orbitale. Questa manovra fu un successo storico e divenne un modello per molte missioni successive, come Galileo, Cassini e Messenger.

La missione BepiColombo: un’eredità scientifica in orbita

Nel 2000, ESA e JAXA iniziarono a progettare una nuova missione per studiare Mercurio in modo sistematico. Lanciata il 20 ottobre 2018, la sonda BepiColombo è una missione complessa dal punto di vista ingegneristico e scientifico, pensata per operare in un ambiente estremo, a una distanza media dal Sole di soli 0,39 UA.

La missione è costituita da tre elementi principali:

MPO (Mercury Planetary Orbiter) – realizzato da ESA, è progettato per mappare la superficie e determinare la composizione elementare e mineralogica di Mercurio, studiare la sua morfologia, geofisica e litosfera.
Mio (Mercury Magnetospheric Orbiter) – realizzato da JAXA, analizzerà il campo magnetico del pianeta, la magnetosfera, le interazioni con il vento solare e il plasma circumsolare.
MTM (Mercury Transfer Module) – modulo propulsivo costruito da ESA, che ha guidato il complesso durante la lunga fase di crociera interplanetaria con motori ionici a effetto Hall.

Navigazione interplanetaria: un percorso da manuale

BepiColombo è una delle missioni più complesse in termini di navigazione orbitale. Il profilo di trasferimento comprende nove assist gravitazionali:

1 flyby con la Terra (aprile 2020)
2 flyby con Venere (ottobre 2020 e agosto 2021)
6 flyby con Mercurio (dal 2021 al 2025)

Tali manovre hanno il compito di ridurre progressivamente l’energia orbitale della sonda, avrebbero dovuto permettere l’inserimento in orbita mercuriana nel dicembre 2025 con un consumo energetico contenuto, altrimenti impossibile da ottenere con propulsione chimica convenzionale. Si tratta di una rotta interamente progettata secondo i principi di Colombo, una dimostrazione eloquente della sua eredità scientifica. Gli ultimi aggiornamenti evidenziano l’esistenza di problemi nella produzione energetica necessaria al motore a ioni della sonda e il sesto sorvolo di Mercurio è stato utilizzato per diramarsi su una nuova traiettoria, che infine porterà BepiColombo in orbita attorno a Mercurio un anno dopo del previsto, a novembre 2026. L’8 gennaio 2025, BepiColombo ha effettuato il suo sesto e ultimo sorvolo ravvicinato di Mercurio, avvicinandosi a soli 295 km dalla superficie del pianeta. Questo flyby ha contribuito a rallentare la sonda e a modificarne la traiettoria, preparando l’inserimento in orbita previsto per la fine del 2026.

Sesto flyby di Mercurio – Credit Esa-Jaxa

Obiettivi scientifici

I principali obiettivi della missione includono:

Determinare la struttura interna di Mercurio, inclusa la dimensione del nucleo ferroso (che si stima occupi circa il 85% del raggio planetario).
Comprendere la composizione superficiale e il processo di formazione crostale.
Studiare l’interazione magnetosfera-vento solare in un ambiente privo di atmosfera.
Verificare effetti relativistici, come lo scarto del perielio, con precisione maggiore rispetto alle misurazioni precedenti.

Giuseppe Colombo è stato un pioniere silenzioso ma determinante dell’esplorazione spaziale moderna. Le sue intuizioni hanno trasformato la meccanica orbitale in uno strumento strategico per le missioni interplanetarie. Oggi, mentre BepiColombo si avvicina al suo traguardo, il nome di Colombo ritorna là dove tutto era iniziato: intorno a Mercurio, tracciando orbite che lui stesso avrebbe potuto calcolare con carta, penna e righello.