Aggiornamenti dal sistema solare: dicembre 2021

Credit: NASA

Ci vogliano scusare i parenti se al pranzo di Natale molti di noi erano distratti da eventi non pertinenti ai loro discorsi, ma proprio il 25 a pranzo è avvenuto il decollo del telescopio spaziale che aspettavamo da anni, il James Webb Space Telescope.

A catturare l’attenzione durante queste feste è stato il passaggio della cometa Leonard, visibile anche da Terra, che è stato immortalato da più di una sonda in giro per il sistema solare.

Di seguito il dettaglio delle varie missioni attive e di quelle in fase di preparazione.

In preparazione per il lancio

C’è un po’ di pausa dopo Lucy, DART e Webb, tre missioni nello spazio profondo lanciate al ritmo di una al mese. A gennaio e febbraio non c’è nulla in programma, si riparte a marzo con una cadenza di missioni intensa, la maggior parte delle quali avranno come obiettivo principale la Luna.

Il lancio più importante è indubbiamente Artemis 1 (NASA), che deve ancora superare qualche test prima del decollo, e non mancano le sorprese. A dicembre è stato necessario sostituire il sistema di controllo di uno dei motori, un componente del primo stadio; per questo motivo la data di lancio è stata posticipata da febbraio a marzo. Il vettore SLS, che effettuerà il suo primo volo in assoluto, porterà con sé oltre alla capsula Orion ben dieci CubeSat, ognuno dei quali compierà una missione indipendente sulla Luna o in orbita eliocentrica, con durata variabile tra i due mesi e i due anni: Argomoon, BioSentinel, CuSP, EQUULEUS, LunaH-Map, Lunar IceCube, LunIR, NEA Scout, OMOTENASHI, Team Miles. Tutte missioni con uno specifico interesse scientifico o tecnologico, che aprono una nuova era dell’esplorazione dello spazio profondo. Sebbene in passato si sia usato qualche CubeSat dimostrativo di supporto a una missione principale, mai erano state mandate così tante piccole missioni indipendenti lontano da Terra.

Argomoon, uno dei CubeSat di Artemis 1, e LICIACube, della missione DART, sono molto simili e realizzati dall’italiana Argotech

Sempre a marzo potrebbero partire altre due missioni. La prima è CAPSTONE (NASA), un altro CubeSat dimostrativo per testare l’orbita NRHO dove si posizionerà il Lunar Gateway, la futura stazione spaziale lunare; verrà lanciato a bordo di un razzo Electron di Rocket Lab. La seconda è Nova-C del programma CLPS (Commercial Lunar Payload Services), un lander che volerà su un Falcon 9 di SpaceX.

Esplorando la Luna

Desta nuovamente interesse la missione Chang’e 4 (CNSA), con il suo rover Yutu-2 sulla superficie della Luna, che esplorando ha scorto da lontano una strana formazione di indubbio interesse scientifico. Si trova a poco meno di 80 metri di distanza, circa due mesi di cammino, e sarà il prossimo obiettivo del rover. Dall’alto, il ripetitore Queqiao facilita le comunicazioni con la Terra, che altrimenti sarebbero impossibili dalla faccia nascosta della Luna.

L’agenzia spaziale cinese ha ancora altre due missione lunari attive che hanno già completato la missione principale, Chang’e 3, con un solo strumento ancora attivo nel lander, e Chang’e 5 (CNSA), il cui modulo di servizio orbita tra 300.000 km e 500.000 km dalla Terra intersecando l’orbita lunare per una non precisata estensione di missione.

La visibilità degli elementi di superficie durante tutto il 2022, video realizzato grazie ai dati di LRO

In orbita attorno alla Luna ci sono altre tre missioni attive, THEMIS-ARTEMIS (NASA) P1 e P2, Chandrayaan-2 (ISRO) e LRO (NASA). Queste ultime due hanno eseguito una mappatura dettagliata della superficie della Luna, che permette di fare previsioni molto accurate sulla visibilità da Terra delle caratteristiche morfologiche, evidenti soprattutto lungo il terminatore.

In equilibrio tra Sole e Terra

Frapposti tra Terra e Sole, in prossimità di quello che è chiamato primo punto lagrangiano L₁, ci sono quattro sonde attive. Da qui DSCOVR (NASA/NOAA) osserva per 24 ore al giorno la faccia completamente illuminata della Terra. Impegnata nello studio del clima, a volte le sue foto sono particolarmente artistiche, come quella scattata in occasione dell’eclissi solare del 4 dicembre, visibile solamente dal continente antartico.

L’eclissi del 4 dicembre fotografata da DSCOVR. Credit: NASA/DSCOVR/EPIC.

Le altre tre sonde, SoHO (NASA/ESA), ACE (NASA) e WIND (NASA) studiano il Sole, il vento solare e i suoi effetti sulla Terra, fornendo un monitoraggio costante importante in questo periodo di attività solare in aumento, come si evidenzia dai ripetuti brillamenti solari di classe M avvenuti durante il mese di dicembre.

Nel punto lagrangiano opposto, L₂, sta per arrivare un altro ospite. Si tratta del James Webb Space Telescope (NASA/ESA), partito il giorno di Natale dopo più di dieci anni e dieci miliardi di dollari di preparazione.

Ad aspettarlo ci sono altri due telescopi attivi da molto tempo. Da due anni Spektr-RG (Roskosmos/DLR) osserva l’universo lontano nelle frequenze dei raggi gamma e X, concentrandosi sull’evoluzione delle galassie.

Sono passati otto anni dal lancio di Gaia (ESA), con gli occhi fissi sulle stelle della nostra galassia. Dai suoi dati è stato costruito un database immenso, con più di un miliardo di stelle osservate, che fornisce un importante punto di partenza per la ricerca di oggetti precedentemente introvabili. Come il nuovo tipo di stella scoperto solo ora, ma già ipotizzato teoricamente in passato: la nana bianca superleggera.

Nel sistema solare interno

Lanciata a novembre, DART (NASA) dovrà colpire verso la fine del 2022 Dimorphos, il piccolo satellite naturale di Didymos. La traiettoria dovrà essere molto precisa, per questo il team dell’APL, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, che gestisce la missione, è stato affiancato da dicembre dal Goddard Space Flight Center per una verifica indipendente della traiettoria, e la collaborazione continuerà fino a poco dopo l’impatto. LICIACube, il CubeSat italiano a bordo, ha effettuato la prima comunicazione a Terra, con successo.

Akatsuki (JAXA) è l’unica sonda ancora attiva in orbita attorno a Venere. A dicembre ha festeggiato i 6 anni dall’ingresso in orbita e le 200 orbite attorno a Venere. È una missione che deve la sua importanza alla costanza di dati che fornisce nel tempo, senza particolari scoperte eclatanti, e rappresenta una solida base e fonte di ispirazione per le missioni che verranno in futuro, come ha ricordato il project manager Masato Nakamura in occasione dell’anniversario, citando le missioni EnVision (ESA, 2031), VERITAS (NASA, 2028) e DAVINCI+ (NASA, 2029).

Parker Solar Probe (NASA) detiene il record di velocità e di vicinanza al Sole per un satellite artificiale. Sebbene il record sia stato raggiunto a novembre, a dicembre è arrivata una notizia importante relativa al passaggio ravvicinato di aprile. La sonda ha effettivamente attraversato l’atmosfera del Sole durante quel passaggio. È stata la prima volta che un oggetto costruito dall’uomo sia arrivato così vicino al Sole, ma non è stata l’ultima. Per missioni di questo tipo, però i tempi di ricezione dei dati e di elaborazione sono abbastanza lunghi, dell’ordine di qualche mese, si dovrà quindi pazientare ancora un po’ per avere i dettagli sul sorvolo più recente.

Il video del passaggio di aprile di PSP nella corona solare.

Per BepiColombo (ESA/JAXA) MPO (ESA) MMO (JAXA) ci sono ancora 4 anni esatti di viaggio prima di entrare in orbita attorno a Mercurio. Nel frattempo la sonda passerà presso il piccolo pianeta altre quattro volte per correggere l’orbita. Il prossimo appuntamento è previsto per il 23 giugno 2022.

Solar Orbiter (SolO) (ESA) è entrata da novembre nella fase operativa. Eccetto per il passaggio ravvicinato di Venere atteso per settembre 2022, e per occasionali sguardi a oggetti di passaggio, come la cometa Leonard, le prossime notizie che riguarderanno la sonda saranno relative solo a dati scientifici, se non ci saranno problemi. Durante la fase di posizionamento nell’orbita scientifica desiderata, durata più di un anno, non sono però mancate occasioni di fare misure, e i risultati ottenuti sono stati notevoli.

Scambio di favori tra JAXA e NASA che forniscono l’uno l’altro un campione di asteroide preso dalla propria missione. Hayabusa 2 (JAXA) ha già consegnato della regolite dell’asteroide Ryugu nel 2020, e circa il 10% del raccolto è stato consegnato al Johnson Space Center della NASA, a Houston. In cambio la NASA fornirà una percentuale non ancora specificata del campione prelevato da Bennu dalla sua sonda OSIRIS-REx (NASA), che verrà recapitato a Terra nel 2023. Hayabusa 2 sta proseguendo la sua missione per visitare altri due asteroidi.

STEREO A (NASA) è un osservatorio solare in un’orbita simile a quella terrestre, ma sfasato di circa 35 gradi. Anche lui ha avuto modo di osservare la cometa Leonard durante il suo periodo di maggior attività.

La flotta marziana

In orbita

Hope (UAESA) esamina l’atmosfera marziana da un’orbita molto alta; ha già eseguito un grosso rilascio di dati a ottobre e, in attesa del prossimo, ogni tanto viene rilasciata qualche immagine dove si nota un clima particolarmente nuvoloso durante questo periodo dell’anno.

Pure Tianwen-1 (CNSA), che assieme a Hope sono i due nuovi orbiter arrivati all’inizio di quest’anno, ha effettuato il rilascio dei dati scientifici, ma per il momento è limitato solo agli scienziati cinesi. Da novembre la sonda ha cambiato orbita per posizionarsi in una puramente scientifica, rendendo più difficili le comunicazioni con il rover in superficie.

Mars Odyssey (NASA) è il veterano del pianeta rosso, operativo da più di 20 anni ormai, record assoluto per una sonda marziana. Ha eseguito la mappatura mineralogica della superficie e si occupa attualmente di fare da ponte radio tra i rover e la Terra.

MAVEN (NASA) è un altro orbiter dedicato principalmente allo studio dell’atmosfera. Anche lui ha mandato una cartolina di recente evidenziando il meteo nuvoloso. Alcune delle sue immagini, riprese all’ultravioletto, vengono scalate su frequenze visibili all’occhio umano per poter essere divulgate.

Immagine di MAVEN con falsi colori, che evidenziano le nuvole marziane. Credit: Kyle Connour for the IUVS team

Grandi notizie da Trace Gas Orbiter (ESA/Roskosmos), un orbiter dedicato principalmente allo studio dell’atmosfera ma che ha anche uno strumento (FREND) per rilevare idrogeno fino a un metro sotto la superficie. La sonda ha trovato un’inaspettata abbondanza di acqua nascosta sotto la superficie in una zona equatoriale di Marte.

Mars Reconnaissance Orbiter (NASA) si occupa invece di mappare la superficie. Le sue immagini hanno avuto un’importanza scientifica non indifferente negli anni passati e costituiscono una base ingegneristica dei tempi odierni per la pianificazione delle azioni giornaliere dei mezzi di superficie, in particolare per Curiosity, Perseverance e Ingenuity.

La sonda Mars Express (ESA) entra nell’ultimo anno di missione previsto, il diciottesimo. Nonostante la sua età, ancora riesce a compiere operazioni utili, che portano a importanti risultati scientifici, come la misurazione degli effetti del vento solare su Fobos, che ha avuto una risposta solo dopo dieci anni di esperimenti. A compromettere la continuità della missione non sarà lo stato degli strumenti, ma la quantità di carburante a disposizione.

Mars Orbiter Mission (ISRO) completa la flotta in orbita, è un dimostratore tecnologico indiano da cui arrivano poche notizie.

Sulla superficie

Il rover Zhurong (CNSA), parte della missione Tianwen-1, ha completato la sua missione primaria a settembre ed è stato parzialmente abbandonato dal suo compagno in orbita, che si occupa più della missione scientifica che a far da ponte radio tra superficie e Terra. Così a novembre ha iniziato dei test di comunicazione con Mars Express, e i risultati non deludenti e non esaltanti sono stati comunicati a dicembre. La comunicazione radio è effettivamente avvenuta, i dati sono stati inoltrati a Terra, ma sono risultati illeggibili. I test verranno ripetuti in futuro, ma nel frattempo il flusso di dati e immagini subirà un brusco rallentamento.

Il rover Perseverance (NASA) sta attraversando una zona interessante della superficie marziana, dove affiorano dalla sabbia rocce stratificate, i veri libri geologici di storia, rendendo possibile uno studio più diretto che col semplice radar sottosuperficiale RIMFAX. A supporto del rover, il drone Ingenuity ha effettuato dei nuovi voli. Il 5 dicembre, il sol 282 della missione, si è spostato di circa 300 metri in direzione nord-est. Si è trattato del 17º volo su Marte, si è svolto senza difficoltà, tranne una piccola interruzione radio non problematica al momento dell’atterraggio a causa di una collinetta tra i due automi. Il 15 dicembre ha effettuato il 18º volo, percorrendo altri 230 metri e portando il totale dello spazio percorso a 3,6 km.

La topografia del 17º volo, con la collinetta Bras a frapporsi tra Ingenuity e Perseverance. Il profilo in basso indica l’altitudine lungo il percorso evidenziato in blu. La mappa è ricostruita dalle immagini di MRO. Credit: NASA/JPL-Caltech

L’altro rover alimentato a plutonio, Curiosity (NASA), è sulla superficie di Marte dal 2012 e sta lentamente scalando il Monte Sharp all’interno del cratere Gale, alto più di 5 km. Ha viaggiato ormai per quasi 27 km, serpeggiando lungo la montagna e salendo di 450 metri di quota, ma non è tanto importante quanto lontano riesce ad andare, bensì quanti luoghi di interesse diversi riesce a visitare. Ultimamente sta attraversando una zona ricca di costoni e precipizi, che rilevano una stratigrafia importante per conoscere l’evoluzione del pianeta rosso.

Con l’estate arriva qualche notizia positiva anche da InSight (NASA). Il lander aveva interrotto l’uso dei dispositivi meteorologici a gennaio, a causa della carenza di energia elettrica, ma dal 16 dicembre le operazioni sembrano essere riprese seppur senza continuità.

Nel sistema solare esterno

Partita due mesi fa, Lucy (NASA) è diretta verso gli asteroidi coorbitanti con Giove, e ci arriverà dopo una serie di assist gravitazionali della Terra. Al momento il team della missione sta cercando di risolvere un problemino non bloccante riguardante un pannello fotovoltaico che non si è aperto completamente. Prima della visita della sonda, c’è la possibilità di studiare la forma degli asteroidi con il metodo dell’occultazione. A dicembre Polymene ha eclissato una stella lontana e il fenomeno era ben visibile, con la strumentazione adeguata, dalla Sicilia, tra Agrigento e Catania. Queste predizioni sarebbero molto difficili senza il database costruito da Gaia negli ultimi 8 anni.

Video di NASA Goddard sull’importanza delle occultazioni per Lucy. Il video si riferisce a un evento avvenuto a ottobre

Juno (NASA) ha completato la missione principale lo scorso luglio e si trova ora in un’orbita più bassa con un periodo di 43 giorni, a differenza dei 53 giorni della missione principale. Ha completato il suo 38º passaggio al perigiovio il 29 novembre ed effettuerà il prossimo, il 39º il 12 gennaio.

Più lontano di tutti i pianeti, ma ancora dentro il sistema solare, New Horizons (NASA) è l’unica sonda attiva in questa zona di spazio, e sarà un buon motivo per proporre un’ulteriore estensione di missione oltre il 2023. In futuro potrebbe sorvolare un altro corpo celeste, dopo Plutone e Arrokoth, ma solo se ne verrà individuato uno per tempo con i telescopi terrestri. Altrimenti continuerà a fare rilevazioni impossibili da effettuare da Terra, dopotutto è la sonda più lontana con strumenti ottici ancora funzionanti.

Oltre il confine convenzionale del sistema solare, l’eliopausa, dove il vento solare smorza la sua forza, si trovano solamente due sonde ancora attive, Voyager 1 e Voyager 2. Sono rispettivamente a 23 e 19 miliardi di chilometri di distanza dal Sole, una distanza che richiede quasi un giorno intero per riuscire a inviare un segnale radio. Sono in discreta salute e hanno degli strumenti scientifici ancora attivi e funzionanti, utili per l’analisi del mezzo interstellare.

Riassunto missioni

Ci sono 37 missioni spaziali al di fuori dell’orbita terrestre, operate da 44 unità robotiche.

Evoluzione della posizione delle sonde del sistema solare nel mese di dicembre 2021. Credit: ISAA/Vespia

Gli aggiornamenti per questo mese sono giunti al termine, continuate a seguirci e ci risentiamo il prossimo mese con gli aggiornamenti dal sistema solare!

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Gianmarco Vespia

La scienza è importante. Ne ho fatto parte tanti anni fa, ma ho dovuto abbandonare la carriera. In Italia manca il supporto agli scienziati, in molti modi: sostegno, fiducia, credibilità, rispetto e finanziamenti. ISAA mi ha dato la possibilità di diventare divulgatore e di raggiungere un pubblico interessato e appassionato in questo piccolo settore che è l'astronautica. La scienza si muove troppo in silenzio, occorre pazienza e attenzione per capirla e apprezzarla, per spiegarla alle nuove generazioni, appassionarle e permettergli di costruire un futuro migliore per sé e per il mondo intero.