22:55 05 Aprile 2020
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La seconda sonda della missione NASA Voyager-2 ha attraversato l'eliopausa ed è entrata nello spazio interstellare. La sua sonda gemella fece lo stesso 6 anni prima. Le sonde lanciate nel 1977 per lo studio dei pianeti giganti sono ancora funzionanti e le scorte di carburante radioattivo dureranno fino al 2030.

Sonde Voyager

"Com'è nata l'idea di inviare una sonda sui 4 pianeti giganti? Un ricercatore della NASA pensava che nel 1977 questi si sarebbero trovati in una posizione favorevole e che la manovra avrebbe avuto successo. Questo avrebbe permesso di raggiungerli non in 30, bensì in 13 anni. L'articolo attirò l'attenzione degli scienziati e si cominciò a discuterne. Inizialmente proposero il progetto Grand Tour con 4 sonde, ma era troppo costoso. Allora presero come base il progetto Mariner che aveva funzionato con successo con Marte, Mercurio e Venere", spiega a Sputnik Leonid Ksanfomaliti, dottore in scienze fisiche e matematiche e ricercatore capo presso il Dipartimento di fisica dei pianeti e del Sistema solare presso l'Istituto di studi spaziali dell'Accademia russa delle scienze, nonché autore di diversi libri divulgativi sull'astronomia.

Infine, fu proposto il progetto Voyager con due sonde identiche le quali furono spedite in direzione di Giove e Saturno.

"Il secondo mese dopo il lancio Voyager 2 taceva, non rispondeva ai comandi. E se si fosse guastato il suo sistema di rilevamento del segnale radio? Provarono a modificare la frequenza del segnale e finalmente il sistema diede una risposta. Poi fu necessario fare un resoconto dello spostamento del segnale, sistemare diversi fattori, come i movimenti terrestri, l'accensione e l'usura della strumentazione. Per tutti questi anni di ciò si è occupato un gruppo apposito che intuitivamente ha scelto di volta in volta la frequenza necessaria per stabilire il collegamento. E questo lavoro gli è venuto particolarmente bene", prosegue lo scienziato.

Sulle Voyager sono installate apparecchiature molto obsolete per i nostri standard: ad esempio, il traffico dati avviene alla velocità di un modem tradizionale, il che con le distanze spaziali significa che la risposta arriva dopo ore.

Col tempo i matematici hanno pensato a come aumentare il volume di scambio dei dati e a come migliorare la loro affidabilità. Il nuovo algoritmo è stato installato su Voyager 2, ma quando la sonda si stava avvicinando a Urano, il sistema ha avuto un guasto. È stato necessario modificarlo con urgenza.

Di questi momenti drammatici ce ne sono stati tanti. Ma la resistenza delle Voyager è comunque impressionante. Si trovano nello spazio da ormai 42 anni, hanno solcato circa 18 miliardi di km, hanno studiato 4 pianeti giganti e i loro satelliti, hanno attraversato l'eliosfera, una bolla di vento solare all'interno della quale si trova il nostro sistema solare.

"Nutro grande rispetto per gli ingegneri americani: non si sono mai arresi, hanno affrontato tutte le difficoltà legate a queste sonde. Non appena si presentava un problema, hanno cominciato a risolverlo", aggiunge Ksanfomaliti.

Quattro giganti gassosi

Voyager 1 e Voyager 2 hanno visitato Giove una dopo l'altra. Ne hanno studiato l'atmosfera, la magnetosfera, le fasce di Van Allen e hanno scoperto alcuni anelli. Hanno confermato l'ipotesi per cui la Grande macchia rossa nell'atmosfera del pianeta sia un'enorme tempesta.

Inoltre, si è scoperto che la magnetosfera di Giove comprende l'orbita del satellite Io e crea con essa corrente elettrica.

Le Voyager hanno registrato anomalie termiche su Io confermando la presenza di enormi vulcani sul satellite. Hanno scoperto molte nuove lune. Al momento se ne contano novanta.

La magnetosfera ha la proprietà di catturare e accumulare particelle elementari ad alta energia che creano le fasce di Van Allen. Trovarsi in queste zone di Giove è come entrare in un acceleratore di particelle ad alta energia in funzione. Le radiazioni qui sono impressionanti. Ma le sonde sono dotate di un'apposita protezione.

Le sonde hanno studiato Saturno e i suoi satelliti Titano ed Encelado, hanno scoperto nuove lune. Voyager 2 si è avvicinata al pianeta, ne ha studiato gli anelli colorati, la magnetosfera, la composizione dell'atmosfera in cui sono comparse tracce di fulmini.

Gli astronomi hanno riposto grandi speranze in Titano: pensavano che sul satellite ci fosse l'effetto serra e si trovassero le condizioni adatte per la presenza di acqua allo stato liquido. Ma sono rimasti delusi. Il satellite si è rilevato freddo e disabitato, sebbene sulla sua superficie e nella sua atmosfera vi siano molti composti organici.

Pianeti oceani

In corrispondenza di Titano la traiettoria delle sonde è stata modificata: Voyager 1 è stata diretta verso i confini del Sistema solare, mentre Voyager 2 verso Urano. Nel 1986 si è verificato un sorvolo storico del pianeta: la sonda ne ha studiato la magnetosfera e gli anelli, ha scoperto 6 satelliti.

Nel 1989 la sonda ha raggiunto Nettuno che oggi è chiamato il pianeta oceano. E allora vi fu grande clamore. Gli scienziati rilasciavano una conferenza stampa dietro l'altra.

"I dati relativi al campo magnetico di Nettuno suscitarono clamore: la sua forma a cono e il suo moto di rotazione particolare. Il suo campo viene chiamato di rotazione inclinata. Nel plasma dei campi magnetici circostante il pianeta vi osservano impulsi radio. Sulla Terra siamo riusciti, dati di Voyager 2 alla mano, a rilevare gli impulsi radio di Nettuno. E se li avessimo rilevati prima? Vi immaginate i titoli dei quotidiani?", spiega Ksanfomaliti.

Nettuno rappresenta una grande mistero: emette più energia di quanta ne riceva dal Sole. Ovvero, ha una fonte interna di calore. Urano, invece, non ha niente di simile.

"Le conseguenze della missione Voyager sono immense perché abbiamo messo in discussione molte cose che credevamo vere su questi pianeti. Abbiamo scoperto che non sappiamo molto dell'origine del Sistema solare. Anzi, sembra che quello che sappiamo sia piuttosto un'eccezione. Lo studio dei pianeti giganti ha dato inizio a un nuovo corso della fisica planetaria, lo studio degli esopianeti. Oggi ne conosciamo circa 3.000. Per le loro proprietà sono simili a Giove, ma sono molto diversi fra loro. Chiaramente, un corpo celeste grande è più facile da trovare, ma adesso sappiamo anche dove trovare altre stelle", continua lo scienziato.

Ambasciatori della Terra

In corrispondenza dei pianeti giganti le Voyager hanno effettuato manovre gravitazionali: così si chiamano le tecniche per far accelerare o rallentare la sonda nel campo gravitazionale di un pianeta. Grazie a queste tecniche le sonde sono riuscite a risparmiare carburante e a ridurre i tempi della missione. Le sonde hanno un'orbita iperbolica che non prevede il ritorno nel Sistema solare.

Nel 2012 Voyager 1 ha attraversato l'eliopausa, l'ultimo strato tra l'eliosfera e lo spazio interstellare. Gli astronomi lo hanno capito per via della scomparsa del vento solare: la strumentazione ha registrato solamente particelle spaziali ad alta energia. Ma la direzione del campo magnetico è rimasta uguale. Perché? Questo non si sa.

A inizio di novembre del 2018 anche Voyager 2 ha attraversato l'eliopausa. Questo è accaduto circa 10 unità astronomiche prima della distanza prevista, cosa altrettanto imprevista.

"Cos'altro possono osservare queste sonde nello spazio interstellare? Ad esempio, l'eterogeneità dell'ambiente o i flussi di sostanze stellari. L'approvvigionamento elettrico delle sonde durerà altri 10 anni. Il problema è un altro. Per via della grande distanza vi potrebbero essere problemi nel sistema di guida verso il Sole. In tal caso il segnale potrebbe perdersi", conclude Leonid Ksanfomaliti.

Uscire dall'eliosfera non significa uscire dal Sistema solare. Inizialmente le Voyager devono raggiungere il limite esterno della Nube di Oort, un'area ipotetica dalla quale partono le comete di ghiaccio dirette verso di noi, e attraversarlo. Solo allora la forza di attrazione della nostra stella diventerà abbastanza debole. Per farlo alle sonde serviranno altri 30.000 anni.    

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Tags:
esplorazione, Ricerca, Spazio, NASA, USA
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