New Horizons osserva da lontano il mezzo interstellare: gli astronauti

Nel gennaio 2006 è partita New Horizons, la prima astronave destinata a incontrare l’ultimo pianeta ancora visitato da una sonda robotica: Plutone. Durante il suo lunghissimo viaggio, la definizione stessa di pianeta è stata riconsiderata dall’Unione Astronomica Internazionale e Plutone è stato degradato a pianeta nano. Il significato scientifico della missione, tuttavia, non ha subito alcun impatto ea Luglio 2015 è riuscito a raggiungere tutti i principali obiettivi prefissati, sorvolare il (ora) pianeta nano, scattare foto ed effettuare rilievi con diversi strumenti, tra cui SWAP, Vento solare intorno a Plutone, che ha rilevato le particelle cariche attorno a Plutone.

New Horizons ha superato il corpo celeste ghiacciato a una velocità molto elevata, intorno ai 50.000 km / h; Poiché sarebbe stato impossibile trasportare abbastanza carburante per rallentare ed entrare in orbita, la navicella ha continuato ad allontanarsi in attesa che venisse eseguita una nuova operazione. Nel 2019, ha celebrato il capodanno passando il mouse su un altro oggetto della fascia di Kuiper (KBO), Arrokoth, la cui esistenza non è stata scoperta fino al 2014, molto tempo dopo che la sonda ha lasciato la Terra. Da allora ha viaggiato in attesa che un altro oggetto in rotta venga scoperto dalla Terra per giustificare i costi di manutenzione della missione, che si aggirano intorno ai 10 milioni di dollari all’anno, altrimenti la missione potrebbe terminare già il prossimo anno.

Immagine visibile solo con occhiali 3D rosso-blu. Anaglifo generato dalle due immagini di Wolf 359 prese da due diversi punti del sistema solare. Credito: NASA / Enrico Richetti

Ma aspettando pazientemente, New Horizons non se ne sta a guardare ei suoi strumenti hanno fretta di estrarre quanta più scienza possibile; dopotutto, è la terza sonda operativa più distante di sempre e può darci informazioni sull’ambiente del sistema solare che non possiamo ottenere dalla Terra. Ad esempio, nell’aprile 2020, ha catturato un’immagine di due stelle, Proxima Centauri e Wolf 359, insieme ai telescopi della Terra, fornendo così per la prima volta una vista di una stella da due punti piuttosto distanti, permettendo di ricostruire una visione tridimensionale.

Inoltre, la sonda può darci indizi sullo spazio interstellare senza essere ancora entrati. In teoria non ci è ancora nemmeno vicino, dato che si trova ancora in abbondanza all’interno dell’eliosfera, la zona di influenza elettromagnetica del Sole che classicamente definisce il sistema solare. Ed è proprio la natura delle interazioni che avvengono tra particelle, interne ed esterne al nostro sistema, a favorire le misurazioni effettuate da New Horizons.

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Lo spazio non è vuoto e il Sole, con tutti i corpi celesti che ruotano attorno ad esso, si muove attraverso la Via Lattea a una velocità relativa al centro della galassia di poco meno di un milione chilometri orari (828.000 km / ho 230.000 m / s per utilizzare un’unità di misura del sistema internazionale). Quando gli atomi neutri nel mezzo interstellare incontrano il vento o la radiazione solare, è possibile che un elettrone venga strappato e continui come ioni (sono chiamati pickup ion). In questo caso, possono essere rilevati da SWAP, lo strumento di New Horizons progettato per misurare gli ioni attorno a Plutone.

Ricostruzione artistica dei 2 Voyager fuori dall’eliosfera. Credito: NASA / JPL-Caltech.

Questo è il metodo di lettura della sonda, che consente di fornire una stima della densità del mezzo interstellare dall’interno del sistema solare. Gli ioni cattura provenienti dall’esterno sono facilmente distinguibili dagli ioni generati dal vento solare a causa delle diverse energie coinvolte. La stima effettuata con questo metodo porta ad un valore per la densità del mezzo interstellare di 0,127 particelle per centimetro cubo. Giusto per avere un’idea delle sue piccole dimensioni, basti considerare che a decine di metri dalla superficie lunare, la densità è di 10.000 molecole di gas per centimetro cubo ed è considerato un vuoto spinto.

La misurazione è stata effettuata da meno di 50 UA, unità astronomiche, del Sole; Considerando che l’eliopausa, il limite dell’eliosfera, si trova a circa 120 UA, l’operazione è stata eseguita molto lontano. Sonda Voyager non hanno tali strumenti e non possono misurare sensori di ioni quando erano all’interno dell’eliosfera, e tutte le altre sonde robotiche attive sono all’interno dell’orbita di Giove, se è per questo spesso troppo vicino ai pianeti che rende impossibile la misurazione. Questo tipo di esperienza è stata possibile solo grazie a New Horizons.

In effetti, erano già state fatte stime in passato sulla densità del mezzo interstellare; la prima stima segue quanto realizzato da New Horizons. Un esperimento simile, infatti, è stato tentato con la sonda Odisseo, che, orbitando su un piano quasi ortogonale all’eclittica a 5,4 UA dal Sole, si trovava abbastanza lontano dalle interferenze dei corpi celesti. Tuttavia, la distanza è ancora inferiore di un ordine di grandezza rispetto a New Horizons e la misurazione è stata quindi influenzata da errori maggiori. La stima fatta a quel tempo era di 0,087 atomi di idrogeno per centimetro cubo, quantitativamente lontana dal valore misurato di recente.

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Annuncio della scoperta di Alan Stern, Investigatore principale di New Horizons.

Un’altra stima è stata fatta utilizzando Voyager 2 con una misura più indiretta, vista la mancanza di strumenti scientifici adeguati a bordo, che però sorprendentemente ha portato allo stesso valore riscontrato da New Horizons. La Voyager 2 ha misurato il rallentamento del vento solare dovuto all’incontro di altre particelle al di fuori del sistema solare; la misurazione è stata effettuata circa 20 anni fa, quando era più o meno la stessa distanza di New Horizons ora.

Stime passate e presenti a parte, questa è stata la prima volta che i sensori sono stati misurati a più di 40 UA dal sole, e questo è un fatto molto importante. Il mezzo interstellare è lontano, il fatto che ci siano già due sonde attive per esplorarlo in situ non significa che ce ne saranno altre nel prossimo futuro. New Horizons ha già superato gli obiettivi per cui era stato finanziato e, oltre a combattere il freddo e desolato vuoto dello spazio profondo, deve superare ogni anno test molto più noiosi e difficili per quanto riguarda i finanziamenti per il mondo. estensione della sua missione, che attualmente dovrebbe concludersi il 30 aprile 2021.

Anche se la missione dovesse proseguire per altri anni, come sembra probabile al momento, non raggiungerà mai le sonde Voyager e soprattutto non è certo che possa comunicare dati utili dallo spazio interstellare. come hanno fatto le altre due sonde prima di lei. In primo luogo, i Voyager viaggiano a una velocità molto più elevata, beneficiando dei molteplici aiuti gravitazionali dei pianeti esterni del sistema solare, mentre New Horizons, nonostante sia la sonda che ha lasciato la Terra con la maggiore velocità relativa. a tutte le sonde automatiche, seguiva una traiettoria più semplice con solo un incontro intermedio con Giove. In secondo luogo, la potenza elettrica a bordo al lancio della sonda Plutone era la metà di quella dei Voyager, a causa della minore quantità di plutonio 238 caricato a bordo per gli RTG. generatori termoelettrici radioisotopici, che porterà inevitabilmente a una durata della missione più breve anche se dovesse essere estesa.

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Ambizioni di esplorazione oltre il sistema solare. Credito: Charles Carter / Keck Institute for Space Studies.

New Horizons raggiungerà 100 UA nel 2038 e probabilmente non avrà abbastanza potenza per mantenere sia le comunicazioni che almeno uno strumento scientifico. Se sarà possibile utilizzare di nuovo la sonda, sarà necessario utilizzare gli strumenti a intermittenza. Inoltre, a questa distanza sarà ancora all’interno del sistema solare, infatti ci saranno ancora poche unità astronomiche da percorrere per raggiungere l’eliopausa.

Per i prossimi 20 anni, non resta che fare affidamento sulle sonde Voyager e sulle misurazioni indirette all’interno del sistema solare per saperne di più sul mezzo interstellare. Con tecnologie migliorate, molte misurazioni indirette possono essere effettuate dalla vicinanza alla Terra, senza andare lontano. Come ad esempio IBEX sta facendo, dall’orbita terrestre, una missione che cerca di studiare i limiti dell’eliosfera nel comfort della casa, analizzando in qualche modo l’eco del vento solare, o come sarà la missione IMAP in pochi anni, in modo abbastanza simile.

Riuscire a inviare un’altra sonda fuori dal sistema solare sarebbe senza dubbio di grande ritorno scientifico, ma richiederebbe anche ingenti finanziamenti e un utilizzo molto prolungato delle risorse. Al momento non esiste una missione finanziata per questo scopo, sebbene ci siano molti studi sulla fattibilità e sul ritorno scientifico di aziende di questa portata. Dobbiamo menzionarne due in fase avanzata di studi, uno americano e l’altro cinese: lo è Sonda interstellare e di Sonde eliosferiche interstellari (I HP). Si tratterebbe di missioni che, per la prima volta, avrebbero come obiettivo principale lo studio in loco dello spazio interstellare, obiettivo che, realisticamente, non potrebbe essere raggiunto prima del 2050 anche se la costruzione delle sonde fosse iniziata immediatamente. , ma chi indubbiamente andrebbe oltre nel far avanzare la frontiera della conoscenza del sistema solare.

Intervista al Dr. Kirby Runyon, Investigatore principale di sonda interstellare.

Fonte: NASA.

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