Esplorazione di Nettuno

1leftarrow blue.svgVoce principale: Nettuno (astronomia).

L'esplorazione di Nettuno è resa difficoltosa dalle grandi distanze che separano il pianeta dalla Terra e dal Sole. Ogni missione deve essere dotata di un sistema di alimentazione in grado di fornire energia alla sonda senza la possibilità di conversione dell'energia solare attraverso l'uso di pannelli fotovoltaici. Attualmente, l'unica fonte praticabile di energia è un generatore termoelettrico a radioisotopi. Ciò determina alcuni problemi che sono stati già riscostrati nello sviluppo di missioni verso il sistema solare esterno:

  • il quantitativo di plutonio, l'elemento radioattivo utilizzato nel generatore, destinato a scopi scientifici è limitato e ogni missione diretta verso Nettuno si trova a competere con altre missioni dirette verso i pianeti esterni per il suo utilizzo;
  • il lancio di sonde dotate di materiale radioattivo è osteggiato sia da numerosi gruppi ambientalisti, sia da alcuni governi (principalmente europei).

Inoltre, la grande distanza dalla Terra comporta una lunga durata della missione, quindi un incremento dei costi del segmento di terra.

D'altra parte Nettuno ed il suo sistema hanno destato l'interesse della comunità scientifica: Nettuno presenta un'attività atmosferica elaborata ed è il prototipo di un gruppo di esopianeti, giganti gassosi con un nucleo roccioso ed uno strato di ghiaccio d'acqua sotto l'atmosfera;[1][2] Tritone è geologicamente attivo [3] ed è, secondo le teorie più accreditate, un Kuiper Belt object (KBO) catturato da Nettuno [4].

Nettuno è stato raggiunto da una sola sonda spaziale, la Voyager 2, lanciata il 20 agosto 1977 da Cape Canaveral e giunta in prossimità del pianeta oltre dieci anni dopo, il 25 agosto 1989, dopo un viaggio di oltre 5 miliardi di km.

Sono allo studio da parte della NASA due possibili missioni: un orbiter, il cui lancio non è previsto prima del 2040 [5], ed una sonda che effettuerebbe un sorvolo ravvicinato (fly-by) del pianeta per proseguire verso due o tre oggetti della fascia di Kuiper, il cui lancio potrebbe avvenire nel 2019 [6].

Indice

Voyager 2Modifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Voyager 2.
 
Una rappresentazione artistica della sonda spaziale statunitense Voyager 2.

Le difficoltà di trasmissioneModifica

Nonostante la grande distanza (oltre 4 ore luce dalla Terra; ciò significa che la sonda non poteva essere controllata direttamente dal suolo), e sebbene la missione originaria di Voyager 2 prevedesse solamente il sorvolo di Giove e Saturno, la sonda esplorò con successo il sistema nettuniano, discostandosi di appena 10 km dalla traiettoria prevista ed inviando a Terra una grande quantità di immagini e dati.

Per captare i debolissimi segnali della sonda fu necessario migliorare grandemente le tecniche di ricezione dei dati ed allestire rapidamente nuove antenne per implementare il Deep Space Network; grazie a tutti questi accorgimenti fu possibile ricevere i segnali della Voyager 2 esattamente alla stessa velocità con cui era stato possibile farlo in occasione del sorvolo di Urano, oltre tre anni e mezzo prima.

Le tecniche di puntamentoModifica

A causa della ridotta intensità della luce solare, fu necessario provvedere a manovre di compensazione combinate della sonda e della piattaforma degli strumenti in modo da permettere un maggiore tempo di esposizione delle fotocamere senza pregiudicare la qualità delle immagini.

 
Rappresentazione artistica della Voyager 2 mentre passa dietro Nettuno.

La traiettoriaModifica

Il 25 agosto 1989 la Voyager 2 sorvolò il polo nord di Nettuno ad una distanza di 4 950 km dalla superficie visibile, per poi raggiungere Tritone, il satellite maggiore, sorvolato ad una distanza di circa 40 000 km; nel corso della missione furono scoperti sei nuovi satelliti naturali ed un tenue sistema di anelli planetari.

Precedenti osservazioni condotte dalla Terra avevano già portato ad ipotizzare la presenza di archi d'anello attorno a Nettuno; la Voyager individuò invece anelli completi, dalla densità variabile, ricchi di addensamenti e di rarefazioni.

Risultati scientificiModifica

Voyager 2 permise di ottenere le prime immagini ravvicinate di Nettuno e di Tritone, evidenziando il loro colore e la presenza di formazioni atmosferiche e permettendo di calcolarne con precisione la massa, la temperatura media e la velocità di rotazione. Sulla superficie di Tritone furono inaspettatamente individuati dei geyser di azoto gassoso.

Vennero inoltre scoperte le inattese peculiarità del campo magnetico di Nettuno, come l'elevata inclinazione rispetto all'asse di rotazione (47°) e la bizzarra orientazione (non ha origine nel nucleo, ma nel mantello del pianeta).

Termine della missioneModifica

Dopo le ultime misure scientifiche condotte durante la fase di allontanamento dal gigante gassoso, il 2 ottobre 1989 tutti gli strumenti della sonda vennero spenti, lasciando in funzione solamente lo spettrometro ultravioletto. Voyager 2 iniziava così la sua lunga marcia verso lo spazio interstellare, alla velocità di 470 milioni di km all'anno; l'inclinazione della sua traiettoria rispetto all'eclittica è di circa 48°. Si ritiene che, al ritmo attuale, Voyager 2 raggiungerà il sistema di Sirio nell'anno 358000.

Missioni futureModifica

Sono allo studio da parte della NASA due possibili missioni.

La missione Neptune Orbiter presentata nel 2005 prevede di porre un orbiter in orbita intorno al pianeta, di inviare uno o due lander su Tritone ed una sonda atmosferica nell'atmosfera di Nettuno, così come è stato per l'Atmospheric probe della sonda Galileo [7].

La missione dovrebbe essere inquadrata come Flagship o Cornerstone mission [8], ovvero dovrebbe ricevere un finanziamento superiore al miliardo di dollari. Di tali missioni ne sono finanziate, generalmente in modo congiunto dalla NASA e dall'ESA, una ogni decade e poiché le prossime in programma saranno probabilmente dirette ad Europa e Titano [9], non si prevede che possa essere operativa prima del 2040 [6].

Poiché l'interesse per l'esplorazione del sistema di Nettuno è notevole, alcuni studiosi hanno proposto alla NASA di dirigervi la missione Argo inquadrata come New Frontiers mission (come New Horizons e Juno [10]), che prevede un finanziamento inferiore al miliardo di dollari. La missione potrebbe essere lanciata verso la fine degli anni 2010 [6].

Una tale sonda, tuttavia, non sarebbe equipaggiata per entrare in orbita attorno a Nettuno e potrebbe necessariamente eseguire soltanto un sorvolo del pianeta e di Tritone. Ad ogni modo, la sonda non si limiterebbe allo studio di Nettuno e del suo sistema, ma visiterebbe anche Giove e Saturno per eseguire manovre di fionda gravitazionale e risparmiare carburante e proseguirebbe verso due o tre oggetti della fascia di Kuiper. A tale scopo sarebbe particolarmente favorita dalla spinta gravitazionale che potrebbe offrirle Nettuno, che le aprirebbe un ventaglio di possibilità, permettendo una variazione della traiettoria di 60° senza consumo di carburante, ben superiore agli 0,9° che Plutone consentirà alla sonda New Horizons per raggiungere il suo obiettivo successivo [6][11].

NoteModifica

  1. ^ (EN) California, Carnegie team reports 28 new exoplanets, 7 new brown dwarfs, Università della California (Berkeley), 29 maggio 2007. URL consultato il 25 novembre 2008.
  2. ^ (EN) Neptune's trident : discovery of 3 new exoplanets, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 18 maggio 2006. URL consultato il 25 novembre 2008.
  3. ^ durante l'incontro con la Voyager 2 sono stati osservati chiari indizi di una possibile attività di criovulcanismo.
  4. ^ Craig B. Agnor & Douglas P. Hamilton, Neptune’s capture of its moon Triton in a binary-planet gravitational encounter (PDF), Nature, 2006. URL consultato il 20 giugno 2006 (archiviato dall'url originale il 21 giugno 2007).
  5. ^ T. R. Spilker, Ingersoll, A. P., Outstanding Science in the Neptune System From an Aerocaptured Vision Mission, in Bulletin of the American Astronomical Society, vol. 36, American Astronomical Society, 2004, p. 1094. URL consultato il 26 febbraio 2008.
  6. ^ a b c d (EN) Emily Lakdawalla, A launch to Neptune in 2019?, the Planetary Society, 7 novembre 2008. URL consultato il 25 novembre 2008.
  7. ^ (EN) Hammel, H. B.; Porco, C. C.; Rages, K., The case for a Neptune Orbiter/Multi-Probe Mission (PDF), Lunar and Planetary Institute. URL consultato il 25 novembre 2008.
  8. ^ Secondo la nomenclatura adottata per questo tipo di missioni dalla NASA o dall'ESA rispettivamente.
  9. ^ (EN) Outer Planet Flagship Mission, Jet Propulsion Laboratory (JPL). URL consultato il 25 novembre 2008 (archiviato dall'url originale il 27 giugno 2009).
  10. ^ (EN) Active New Frontiers Missions, NASA. URL consultato il 25 novembre 2008.
  11. ^ (EN) Hansen, Candice, Hammel, Heidi, Presentazione della Missione Argo: Argo Voyage Through the Outer Solar System al meeting di novembre 2008 dell'Outer Planet Assesment Group (PDF), su lpi.usra.edu, novembre 2008. URL consultato il 25 novembre 2008.

BibliografiaModifica

Collegamenti esterniModifica