News Horizons: in rotta verso Plutone

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Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI)

Ha ormai percorso gran parte della strada tra la Terra e Plutone ma ancora non le avevo dedicato un post: sto parlando della sonda della NASA News Horizons.
Dopo 7 anni di viaggio ed oltre 4,3 miliardi di chilometri percorsi, la sonda è solo la quinta ad attraversare lo spazio interplanetario così lontano dal Sole e la prima a dirigersi verso Plutone.

Selezionata dalla NASA nel 2001 e lanciata il 19 gennaio 2006 alle 19:00 UTC dalla base di Cape Canaveral, ha ricevuto una spinta dal volo a gravità assistita intorno a Giove il 28 febbraio 2007 e raggiungerà Plutone il 14 luglio 2015, con una velocità stimata di circa 50.000 chilometri orari.

Da cosa è composta la l'atmosfera di Plutone? E la sua superficie? Ci sono importanti strutture geologiche? Come interagisce il vento solare con l'atmosfera del pianeta?
Queste sono alcune delle domande alle quali gli scienziati sperano di rispondere con la missione.

New Horizons studierà il sistema di Plutone per quasi sette mesi, a partire dai primi del 2015, con l'approccio massimo al momento previsto per la metà di luglio 2015, con un'altitudine di 12.500 chilometri dalla superficie del pianeta.
Se verrà confermata anche la missione estesa, allora la sonda incontrerà da vicino uno o più oggetti minori della fascia di Kuiper.

Il flyby più ravvicinato e più atteso della missione è stato però quello più complicato da progettare.
New Horizons doveva soddisfare, infatti, diversi vincoli, come la distanza di massimo avvicinamento per rispettare la risoluzione spaziale degli obiettivi; tenere conto delle varie occultazioni in modo da mantenere comunque agganciato il segnale con la Terra e sorvolare Plutone quando il lato in ombra rimaneva illuminato dalla luce riflessa di Caronte

New Horizons ha una massa di 400 chilogrammi, ai quali, in fase di lancio, sono stati aggiunti 76,8 chilogrammi di idrazina, propellente necessario per le correzioni di traiettoria e il controllo dell'assetto.
In realtà, le performance post-lancio sono state ottime così New Horizons ha conservato molto propellente che potrà tornare utile nella fase esplorativa, soprattutto in quella estesa della missione.

Credit: The Boeing Company

Il payload scientifico comprende sette strumenti:

• Ralph: un telescopio / spettrometro visibile ed infrarosso per le informazioni colore, composizione e mappe termiche
  
• Alice: uno spettrometro per l'ultravioletto che analizzerà la composizione e la struttura dell'atmosfera di Plutone e cercherà un'atmosfere intorno a Caronte e ad altri oggetti della fascia di Kuiper
  
• REX (Radio Science EXperiment): è un radiometro passivo e misurerà la composizione atmosferica e la temperatura
  
• LORRI (Long Range Reconnaissance Imager): è una fotocamera digitale che indagherà su lunghe distanze, fornirà mappe ad alta risoluzione e dati geologici
  
• SWAP (Solar Wind Around Pluto): è uno spettrometro per il plasma e il vento solare in grado di rilevare il tasso di fuga atmosferica e le iterazioni con il vento solare
  
• PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation): è uno spettrometro di particelle che misurerà la composizione e la densità del plasma (ioni) in fuga dall'atmosfera di Plutone
  
• SDC (Student Dust Counter): costruito e gestito da studenti, misura la polvere dello spazio che interferisce con New Horizons durante il suo viaggio nel Sistema Solare.

Ralph, il cui nome deriva dalla vecchia serie tv "The Honeymooners", ha avuto una storia un po' travagliata: ha rischiato di non esser pronto per tempo e di compromettere la missione.
La Ball Aerospace, che era responsabile della consegna del principale pacchetto di imaging di New Horizons, aveva infatti registrato un certo ritardo sui tempi a causa di problemi tecnici e costi significativi.

Ralf è uno strumento compatto di piccola massa (10,5 chilogrammi).

Il suo scopo primario è quello di mappare le caratteristiche di superficie, inclusi i processi geologici, la geomorfologia, le proprietà fotometriche e la composizione.
Aiuterà a dedurre la temperatura superficiale analizzando le caratteristiche spettrali di riflettanza in H2O (acqua), CH4 (metano), N2 (azoto molecolare) ghiacciato.

E' montato all'esterno della sonda New Horizons ed è costituito da un unico telescopio che alimenta due piani focali: una fotocamera multispettrale nel visibile e vicino IR (MVIC) e il Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA), uno spettrometro che lavora su lunghezza d'onda corta ed IR.

Ma dove si trova ora New Horizons?

Dopo aver passato l'orbita di Marte il 7 aprile 2006 ed aver incrociato l'asteroide 132524 APL (2002 JF56), grazie al quale sono state sperimentate le potenzialità di Ralf, tra il mese di settembre 2006 e febbraio 2007 studiò il sistema gioviano, con un avvicinamento massimo il 27 febbraio 2007, giorno della manovra a fionda gravitazionale.
Ha attraversato poi l'orbita di Saturno, Urano e Nettuno.

Ora, guardando il grafico sembrerebbe che sia quasi giunta a destinazione ma, anche se di strade ne ha fatta manca ancora un po' più un anno all'arrivo, in "lotta" con Plutone che si allontana ogni giorno 70 chilometri dal Sole. Ma New Horizons, con il suo generatore termoelettrico a radioisotopi, è ben più veloce ed ancora detiene il record del veicolo spaziale più veloce sfuggito alla gravità terrestre a 58 mila chilometri all'ora (contro i 52 mila chilometri all'ora registrati dalla Pioneer 10 quando partì per Giove nel 1972).

Source: http://pluto.jhuapl.edu/mission/whereis_nh.php

Dopo aver visitato Plutone e forse alcuni corpi della cintura di Kuiper, la sonda lascerà il nostro Sistema Solare. Si unirà, quindi, gli altri quattro veicoli spaziali (Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 10 e Pioneer 11) più distanti dalla Terra e potrebbe mettersi in lizza per un altro titolo, quello della sonda interstellare più veloce.

E', tuttavia, improbabile che New Horizons riesca a supererà la velocità della Voyager 1: la sonda, infatti, non potrà beneficiare di un aumento significativo della velocità dall'incontro con Plutone, a causa del suo relativamente debole gravitazionale.

Riferimenti:
- http://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons
- http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=989f
- http://www.lpi.usra.edu/books/ssbn2008/7033.pdf
- http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0709/0709.4281.pdf
- http://www.livescience.com/32655-whats-the-fastest-spacecraft-ever.html