La Missione Hera: Studio del Sistema Binario Didymos-Dimorphos

The ESA Hera mission will reach the binary system (65803) Didymos, where the NASA DART spacecraft has already impacted its satellite Dimorphos, reducing its orbital period by 33 minutes. Arrival is scheduled for November 2026. Hera will conduct the first high-resolution post-impact survey of a binary asteroid, with the aim of completing the validation of the kinetic impactor technique for planetary defense. The mission will directly measure the mass of Dimorphos, precisely determine the momentum enhancement factor β, and ascertain whether the impact produced a localized crater or a global deformation of the satellite. To achieve these objectives, the main spacecraft integrates the AFCs optical cameras, the HS-H hyperspectral spectrometer, the TIRI thermal camera, the PALT altimeter, and the RSE experiment, while the two CubeSats, Juventas (JuRa radar and GRASS gravimeter) and Milani (ASPECT spectrometer and VISTA dust analyzer), will extend the investigations to internal tomography and surface composition. In this thesis, the data acquired by HS-H during the Mars flyby on 12 March 2025 were analyzed by extracting reflectance spectra from selected regions and comparing them, via a chi-square test, with the spectral classes of the Mahlke taxonomy, appropriately convolved with the instrumental response of the instrument. The expected mission outcomes include the first radar tomography of a rubble-pile, the mapping of macroporosity, and metric-scale imaging of the impact site, which will allow the current uncertainties regarding impact models in microgravity to be resolved. The analysis, instead, enabled the correct identification of the main Martian geological provinces, such as Syrtis Major and Arabia Terra, with a distribution of taxonomic classes consistent with the lithological models well established in the literature. Hera's measurements will eliminate the residual approximations inherent to the DART experiment, providing fully documented initial and final conditions for a hypervelocity impact. The validation of numerical deflection models will permit the extrapolation of reliable scaling laws for future real asteroid threats. Furthermore, the test conducted on Mars confirms the suitability of the classification procedure for Hera's upcoming observations of Didymos and Dimorphos.

La missione Hera dell'ESA raggiungerà il sistema binario (65803) Didymos, dove la sonda DART della NASA ha già impattato il satellite Dimorphos riducendone il periodo orbitale di 33 minuti. L'arrivo è previsto per novembre 2026 ed Hera condurrà la prima indagine post-impatto ad alta risoluzione su un asteroide binario, con l'obiettivo di completare la validazione della tecnica del kinetic impactor per la difesa planetaria. La missione misurerà direttamente la massa di Dimorphos, determinerà con precisione il fattore di amplificazione della quantità di moto β e verificherà se l'urto ha prodotto un cratere localizzato o una deformazione globale del satellite. Per raggiungere questi scopi, la sonda madre integra le camere ottiche AFCs, lo spettrometro iperspettrale HS-H, la termocamera TIRI, l'altimetro PALT e l'esperimento RSE, mentre i due CubeSat Juventas (radar JuRa e gravimetro GRASS) e Milani (spettrometro ASPECT e analizzatore di polveri VISTA) estenderanno le indagini alla tomografia interna e alla composizione superficiale. In questa tesi, i dati acquisiti da HS-H durante il flyby di Marte del 12 marzo 2025 sono stati analizzati estraendo spettri di riflettanza da regioni selezionate e confrontati, tramite un test del chi-quadro, con le classi spettrali della tassonomia di Mahlke, opportunamente convolute con la risposta strumentale dello strumento. I risultati attesi della missione includono la prima tomografia radar di un rubble-pile, la mappatura della macroporosità e immagini a scala metrica del sito d'impatto, che permetteranno di risolvere le attuali incertezze sui modelli di impatto in microgravità. L'analisi, invece, ha permesso di identificare correttamente le principali province geologiche marziane, quali Syrtis Major e Arabia Terra, con una distribuzione delle classi tassonomiche coerente con i modelli litologici consolidati in letteratura. Le misure di Hera elimineranno le approssimazioni residue dell'esperimento DART, fornendo condizioni iniziali e finali completamente documentate per un impatto iperveloce. La validazione dei modelli numerici di deflessione consentirà di estrapolare leggi di scala affidabili per future minacce asteroidali reali. Il test condotto su Marte, inoltre, conferma l'idoneità della procedura di classificazione in vista delle future osservazioni di Hera su Didymos e Dimorphos.