Magazine Astronomia

Mai così vicino al Sole

Creato il 18 dicembre 2018 da Media Inaf

Immaginate di essere uno scienziato alla fine degli anni Cinquanta e di sognare l’ambizioso lancio di una sonda che arrivi vicino al Sole, quasi fino a “toccarlo”. All’epoca vi avrebbero presi per visionari, ed è così che per quasi sessant’anni il progetto è rimasto chiuso in un cassetto della Nasa in attesa che il progresso tecnologico facesse il suo corso. Negli ultimi decenni, però, le sonde spaziali sono arrivate ovunque nel Sistema solare, da Marte a Plutone, passando per comete e asteroidi. Nel frattempo anche il Sole è stato studiato in lungo e in largo da numerose sonde orbitanti attorno al nostro pianeta e da telescopi terrestri, ma mai da vicino – e per “vicino” si intende una distanza di poco più di 6 milioni di chilometri. La missione Parker Solar Probe dell’agenzia spaziale americana (dedicata a Eugene Parker – l’eliofisico che per primo teorizzò l’esistenza del vento solare nel 1958) ha questo obiettivo da guinness dei primati: “toccare” per la prima volta il Sole e studiarlo come nessun’altra sonda ha fatto prima.

Dopo otto anni di progettazione e costruzione, il 12 agosto 2018 la sonda è partita alla volta della nostra stella con l’intento di volare, per la prima volta nella storia dell’esplorazione spaziale, in prossimità della corona, la parte più esterna dell’atmosfera solare. Nei sei anni e 11 mesi di missione, la sonda affronterà con coraggio l’estremo ambiente solare, tra radiazioni e calore “infernale”. Dietro a questa missione c’è lo scopo degli scienziati di raccogliere nuovi dati sull’attività solare che contribuiranno in maniera fondamentale a migliorare la capacità di prevedere eventi meteorologici legati al Sole che incidono sulla vita sulla Terra, sul funzionamento dei satelliti geostazionari e sul lavoro degli astronauti nello spazio che vivono nella Stazione spaziale internazionale.

Con i suoi 685 chilogrammi di peso al momento del lancio (poco più di una Ferrari da Formula 1), la sonda Parker Solar Probe è partita dalla base di Cape Canaveral, in Florida, a bordo di uno dei razzi più potenti attualmente a disposizione, lo United Launch Alliance Delta IV Heavy. Il viaggio verso il Sole è davvero lungo, tre mesi iniziali di crociera ma quasi sette gli anni necessari per rallentare dopo aver viaggiato a estreme velocità (arriverà fino a 692 mila chilometri orari). Ebbene sì, la sonda sarà la più veloce ad aver mai viaggiato attraverso il Sistema solare nella storia dell’esplorazione spaziale e sfrutterà la gravità per le delicate manovre di posizionamento orbitale e frenata. La Parker Solar Probe sfrutterà Venere per ben sette spinte gravitazionali, necessarie per ridurre gradualmente la velocità e per arrivare fino a 6,16 milioni di chilometri dal Sole, ben oltre l’orbita di Mercurio e circa sette volte più vicino al Sole di qualsiasi altro veicolo spaziale. In totale le orbite di avvicinamento saranno 24.

Gli ingegneri e gli scienziati della Nasa hanno progettato e messo in orbita un esemplare unico di tecnologia dedicato all’esplorazione della zona più interna del Sistema solare. La sonda si avvicinerà al Sole tanto da riuscire a vedere il vento solare accelerare da velocità subsonica a supersonica, e volerà attraverso il luogo di nascita delle particelle solari a più alta energia. La Parker Solar Probe avrà questi compiti: tracciare il flusso di energia che riscalda e accelera il violento flusso di particelle cariche che dal Sole arriva sulla Terra, appunto il vento solare, emesso dalla corona (dove vengono registrate temperature di quasi due milioni di gradi Centigradi); determinare la struttura e la dinamica del plasma e dei campi magnetici dove nasce il vento solare; esplorare i meccanismi che creano queste accelerazioni. Gli esperimenti più importanti a bordo sono quattro: il Fields Experiment (Fields) per misurare i campi magnetici solari e le particelle generate nella corona; l’Integrated Science Investigation of the sun (Isois) per studiare elettroni energetici, protoni e ioni pesanti che vengono accelerati ad alte energie nell’atmosfera del sole e nell’eliosfera interna; il Wide-field Imager for Solar PRobe (Wispr), telescopi che fotograferanno la corona solare da vicino; il Solar Wind Electrons Alphas and Protons (Sweap) per contare le particelle all’interno del vento solare.

Mai così vicino al Sole

Rappresentazione artistica del Parker Solar Probe. Crediti: Jhu/Apl

Insomma, la sonda effettuerà misurazioni nella regione solare più estrema di tutto il Sistema solare, dove finora è stato impossibile arrivare a causa di una tecnologia ancora non pronta all’immane sfida. Adesso, la sopravvivenza della costosa sonda ai 1377° C (grado più, grado meno) è garantita da uno scudo termico di 2,4 metri di diametro, rivolto verso il Sole e che ha il difficile ma fondamentale compito di proteggere gli strumenti di bordo, che resteranno sempre sul lato “fresco” della sonda a una temperatura interna intorno ai 30° C. Una tecnologia interessante e all’avanguardia è quella utilizzata per costruire le pareti esterne dello scudo termico, realizzate in fogli di fibra di carbonio. Materiale leggero ed elastico, è adatto anche alle alte temperature non solo sulla Terra, ma anche sul Sole. Spessi circa 2,5 millimetri, i due fogli di fibra di carbonio sono separati da 11,43 centimetri di schiuma di carbonio: un design “a sandwich” che contribuisce ad alleggerisce il peso dello scudo termico (72 chilogrammi).  Lo scudo termico e i pannelli solari dovranno resistere alla potenza dei raggi solari: nelle orbite più strette, la sonda della Nasa dovrà sopravvivere a un’intensità solare circa 475 volte maggiore di quella che viene sperimentata dalle sonde che orbitano intorno alla Terra.

Una missione unica nel suo genere visti gli obiettivi scientifici e speciale perché, come è accaduto per altre missioni, anche la sonda Parker Solar Probe sta portando con sé un ricordo della Terra. Sotto l’antenna ad alto guadagno (che verrà utilizzata dalla sonda per trasmettere i dati sulla Terra) è stata montata una placca commemorativa e una piccola memory card con i nomi di tutti i partecipanti al concorso della Nasa Vip Pass “Manda il nome sul Sole”. La navicella porterà, infatti, attorno alla nostra stella 1.137.202 nomi, una serie di fotografie che ritraggono Eugene Parker e una copia del suo famoso studio sul vento solare Dynamics of the interplanetary gas and magnetic fields pubblicato su The Astrophysical Journal. Negli anni Cinquanta, Parker propose una serie di teorie su come le stelle, incluso il nostro Sole, emanano energia. Chiamò questo potente flusso di energia “vento solare” e descrisse un intero complesso sistema di plasmi, campi magnetici e particelle energetiche che costituiscono questo fenomeno. Parker teorizzò anche una spiegazione per la caldissima corona solare, che è – in modo controintuitivo rispetto a quanto previsto dalle leggi della fisica – più calda della superficie del sole stesso. Tra i vari record della missione va anche ricordato che è la prima volta che a una sonda viene dato il nome di un individuo ancora in vita, anche se all’epoca delle sue ricerche nessuno gli diede credito sminuendo le sue teorie come “ridicole”.

Ridotto quasi a zero il contributo italiano alla missione, se non per il ruolo di fondamentale importanza svolto da Giuseppe Colombo (detto Bepi), eminente fisico, matematico, astronomo e ingegnere originario di Padova che per primo – negli anni Settanta – propose al Jet Propulsion Laboratory della Nasa una sonda che utilizzasse l’effetto fionda di Giove per precipitare sul Sole. Il suo nome è legato principalmente agli studi sull’orbita di Mercurio: suggerendo di sfruttare la spinta gravitazionale di Venere, ha permesso alla sonda americana Mariner 10 di compiere tre giri attorno al pianeta nel 1974 e 1975. Celebri sono anche i suoi calcoli del periodo di rotazione di Mercurio. Proprio per questo gli è stata dedicata la missione BepiColombo verso Mercurio, il pianeta degli estremi.


Ritornare alla prima pagina di Logo Paperblog