Voyager-1 a 20 miliardi di km

Quando, nella tarda estate del 1977, il primo film " Star Wars" imperversava nelle sale di tutto il mondo (lasciando una impronta indelebile nell'immaginazione di milioni di giovani, compreso il sottoscritto!), la NASA lanciava le sonde gemelle Voyager per quella che si è rivelata la missione di eplorazione planetaria più prolifica in termini di nuovi mondi rivelati in tutta la loro misteriosa bellezza.

Adesso che le due sonde sono arrivate ai confini del sistema solare, mostrando una longevità che è andata ben oltre le più rosee previsioni, un nuovo episodio di quella saga cinematografica è uscito al cinema. Contemporaneamente, le due sonde hanno stabilito nuovi record di distanza: pochi giorni fa abbiamo parlato di Voyager-2 che ha tagliato il "nastro" delle 110 unità astronomiche dal Sole, mentre il giorno dell'Epifania la sua gemella ha raggiunto l'incredibile distanza di 20 miliardi di km dalla nostra stella, oltre il triplo della distanza a cui si trova Plutone, e sta ancora continuando a trasmettere preziose informazioni che giungono a Terra dopo quasi 19 ore!

Ripercorriamo in breve la loro storia: a metà degli anni '60, mentre la "corsa alla Luna" era all'apice, ci si rese conto che nel giro di un decennio i pianeti esterni del Sistema Solare sarebbero andati incontro a uno speciale allineamento che si ripete ogni 175 anni; una simile configurazione astrale, paventata allora da molti catastrofisti e astrologi, era vista invece come una opportunità imperdibile dagli scenziati del JPL, perchè avrebbe consentito di esplorare, con una sola missione, tutti quei pianeti che altrimenti avrebbero richiesto molte missioni separate. Come se non bastasse, ad ogni incontro con un pianeta gigante la sonda avrebbe potuto sfruttare l'"effetto fionda" (scoperto proprio in quegli anni) per incrementare la propria velocità, "rubando" momento angolare al pianeta e accorciando così i tempi della missione (quello che oggi viene chiamato "gravity assist"). Fu proposta così una missione genericamente denominata " Grand Tour" e questa filosofia ispirò prima le due sonde Pioneer-10 e 11, lanciate verso Giove e Saturno nei primi anni '70, e poi la missione inizialmente denominata " Mariner Jupiter/Saturn 1977" (del programma Mariner facevano parte le 10 sonde che, in precedenza, gli Stati Uniti avevano lanciato verso i interni del Sistema Solate). Nel 1977, il nome fu convertito in Voyager e le due sonde partirono a 16 giorni l'una dall'altra, spinte da un vettore Titan-Centaur (curiosamente, a dispetto del nome, Voyager-2 partì per prima, il 20 Agosto, ma venne presto superata dalla gemella). Dopo soli 19 mesi di viaggio, Voyager-1 raggiunse Giove, seguita 4 mesi dopo da Voyager-2; poi toccò a Saturno, nel 1980 e 1981 rispettivamente. A quel punto i destini delle due sonde si separarono, con Voyager-1 che ha proseguito a gran velocità verso l' "apice solare" mentre Voyager-2 ha cotinuato l'esplorazione planetaria, incontrando Urano nel 1986 e Nettuno nel 1989. Questi incontri sono facilmente riconoscibili nelle traiettorie riportate qui sotto come improvvise variazioni di direzione.

Proiezioni su tre piani mutamente perpendicolari delle posizioni di Voyager 1 e 2 dalla partenza fino ad oggi. La scala è in "giga-metri" ovvero milioni di km; il punto verde indica il punto di uscita dal sistema solare da parte di Voyager-1 e il punto giallo la sua posizione prevista all'inizio del 2021. Il grafico in alto a destra riporta invece l'evoluzione della distanza dal Sole in unità astronomiche. Dati originali: NASA - Visualizzazione: M. Di Lorenzo (DILO)

Nel 1990 è ufficialmente iniziata la " Voyager Interstellar Mission" (VIM) che ha portato le due sonde ad attraversare la "Termination Shock" nel 2004 e 2007 rispettivamente; nell'Agosto 2012, poi, Voyager 1 ha fatto ufficialmente ingresso nello spazio interstellare, per la precisione nella sua anticamera, l' eliopausa. Voyager-2 invece si trova ancora nella cosiddetta " heliosheath", una sorta di "limbo" tra i due domini. In ogni caso, come si cede anche dalla seguente tabella, le due Voyager rimangono le sonde più veloci tra quelle che stanno uscendo dal Sistema Solare:

Tabella tratta dal sito HeavensAbove.com

Le sonde sono state equipaggiate con ben 10 strumenti scientifici e rappresentavano "lo stato dell'arte" all'epoca in cui sono state lanciate; alcuni di questi (le telecamere in particolare), sono montati su una piattaforma orientabile lungo i tre assi. Oggi, a causa del graduale calo di energia fornita dai radio-generatori al Plutonio, sono rimasti attivi solo gli strumenti che misurano il plasma (PLS e PWS), i raggi cosmici (LECP e CRS) e i campi magnetici (MAG). Purtroppo, anche essi verranno gradualmente spenti e, a metà del prossimo decennio, le due sonde non saranno in grado di operare nemmeno uno strumento alla volta e presumibilmente anche le comunicazioni si interromperanno. Anche se gli " Status Report" non vengono più aggiornati da un anno, è facile estrapolarne la tendenza: attualmente, ciascun Voyager ha a disposizione circa 251 W di potenza e il margine di funzionamento si è ridotto a circa 18.5 W.

Vista nel cielo, La sonda Voyager-1 si sta lentamente spostando nella zona settentrionale della costellazione di Ofiuco, come mostrato nella seguente immagine; adesso si trova sotto "Rasalhague" (Alpha Oph) e si sta apparentamente dirigendo verso "Rasalgethi" nella costellazione dell'Ercole (stella a sinistra).

Le posizioni medie di Voyager-1 nel cielo (al netto della parallasse dovuta alla rivoluzione della Terra); le croci si riferiscono a intervalli di tempo di 4 anni, a partire dal primo Gennaio 2000 (croce a destra) fino al 1/1/2024 (a sinistra); gli indicatori gialli evidenziano la posizione attuale. Il campo inquadrato è ampio circa 40°. Fonte: "Solar System Simulator" (NASA/JPL) - Processing: M. Di Lorenzo (DILO)

Quando, tra alcuni secoli, Voyager-1 sarà lontanissima da noi e la gravità del Sole sarà diventata completamente trascurabile, la sua velocità si stabilizzerà definitivamente su un valore di 16.61 km/s ovvero 1 anno luce ogni 18000 anni (decisamente lento come veicolo interstellare!). Tra circa 40mila anni, entrambe le sonde avranno il loro primo incontro "ravvicinato" con altre stelle: Voyager-1 passerà a 1.6 anni luce da AC+79 3888 o Gliese 445 (una nana rossa attualmente nella costellazione della Giraffa, non lontana dalla stella Polare), mentre Voyager 2 sarà a 1.7 anni luce da Ross 248/Gliese 905 (un'altra nana rossa in Andromeda).

Chissà che, entro quella data, qualcuno non le ritrovi e riesca e interpretare i messaggi incisi nel suo disco dorato!