Il viaggio della sonda New Horizons – parte 1

Iniziamo ad analizzare il percorso della sonda New Horizons, lanciata nel 2006 dalla NASA con lo scopo di raggiungere Plutone, dopo un lungo viaggio di 9 anni. L’articolo si conclude con una simulazione java in 3D. Da non perdere!

Dal momento del lancio della New Horizons (gennaio 2006) ad oggi molte cose sono cambiate: Plutone era il nono pianeta del Sistema Solare e aveva un solo satellite, Caronte. Nel corso di soli 3 anni Plutone è stato declassato a pianeta nano e sono stati scoperti altri due satelliti. La sonda ovviamente non ne ha risentito, proseguendo imperterrita nel suo lunghissimo viaggio: semmai i progettisti sono stati ben contenti di aver trovato due nuovi oggetti da studiare da vicino. Vediamo in breve quello che è successo in questi tre anni, dal punto di vista della sonda.

Dato che la meta è un oggetto parecchio lontano dalla Terra, i progettisti avevano già da tempo pianificato il volo della sonda in modo da sfruttare la fionda gravitazionale di Giove, seguendo una prassi oramai consolidata da parecchi anni e che consiste nello sfruttare la gravitazione di un pianeta per accelerare una sonda e farle percorrere una certa traiettoria prestabilita. In parole povere, un semplicissimo paragone può essere questo: avete presente quando lanciate un ciottolo verso la superficie del mare? Se siete bravi il vostro sassolino, rimbalzando sul pelo dell’acqua, schizzerà via in un’altra direzione, anche più volte. Ovviamente nel nostro caso gli oggetti in gioco sono ben differenti, ma come un ciottolo lanciato male (pluf!) si inabissa nell’acqua, ecco che una sonda, mal guidata può addirittura essere attratta inesorabilmente dal pianeta e andarsi a schiantare sulla sua superficie, se non viene bruciata prima da atmosfera o quant’altro. Tuttavia con i computer moderni tutte queste manovre sono diventate quasi una routine…

132524 APL

132524 APL

Torniamo a Giove: il gigantesco pianeta non si trova certo lì dietro l’angolo, e durante il suo viaggio di avvicinamento, la sonda ha dapprima oltrepassato Marte (nell’aprile 2006) e subito dopo è entrata nella “fascia asteroidale”, zona che nell’immaginario collettivo (anche in base all’iconografia classica dettata dalla fantascienza) pullula in ogni dove di asteroidi, da evitare svicolando con sapiente maestria. Ebbene…niente di tutto questo! La realtà è infatti ben diversa e proprio per il fatto che quella fascia è abitata, sì, da centinaia di migliaia di oggetti, però sparsi in uno spazio sconfinato, ecco che il viaggio è avvenuto “in solitaria” e addirittura i responsabili si sono accorti all’ultimo momento che la sonda sarebbe passata (a giugno 2006) ad appena 100.000km da un asteroide, il 2002 JF56, successivamente ribattezzato 132524 APL. Questo oggetto si è rivelato molto piccolo (appena 2.5km di diametro) e la sonda ne ha ripreso un’importante ma deludente immagine (a fianco): importante perché è servita a verificare e calibrare la posizione della sonda stessa e deludente perché dell’asteroide non è che si è visto granché…

Dopo qualche altro mese nella più completa solitudine, ecco che nel febbraio 2007 la sonda è arrivata nei pressi del pianeta gigante e ne ha ricevuto un “schiaffo spaziale” che l’ha deviata dalla traiettoria originaria dandole contemporaneamente una spinta in accelerazione. Il tutto è stato ottenuto senza consumare “una sola goccia di carburante”, ma solamente sfruttando nel migliore dei modi le conoscenze di Meccanica Celeste. Nella figura a fianco vediamo il benefico cambiamento di traiettoria subito dalla sonda: la figura è riferita ad un istante successivo e Giove all’epoca del passaggio ravvicinato si trovava proprio laddove l’orbita subisce un cambiamento di direzione.

A differenza di quello con l’asteroide, l’incontro ravvicinato con il pianeta Giove era stato pianificato e atteso con entusiasmo, dato che si sarebbe potuto studiare di nuovo i satelliti galileiani ed il pianeta stesso, dopo i trionfi della sonda Galileo…Il tutto però sarebbe avvenuto “al volo”, senza possibilità per la sonda di soffermarsi nemmeno per un istante in quella zona di cielo. I progettisti hanno quindi schedulato l’incontro in modo puntuale e preciso (ecco il progetto) e la sonda è stata in grado di realizzare delle splendide foto ai satelliti e a Giove stesso. Ovviamente le foto riprese non hanno nulla a che vedere con quelle ottenute dalla sonda Galileo, dal momento che questa orbitava intorno a Giove e non effettuava una ripresa mordi e fuggi.

Dicevo dei satelliti: sul satellite Io in quei giorni si poteva vedere e fotografare il simpatico e caratteristico pennacchio causato dal vulcano Tvashtar in eruzione (a fianco), da una distanza di quasi 4 milioni di km. Per gli scienziati della NASA questa è stata la prima occasione di vedere e seguire un vulcano in eruzione in quella che è subito stata paragonata ad una fontana da giardino, grande la bellezza di più di 300km! Tra l’altro nelle 5 foto che formano il filmato, appaiono anche altri pennacchi di altrettante bocche vulcaniche.

Io

Sempre in quei giorni Io è stato fotografato quando era all’interno dell’ombra di Giove (durante un’eclissi) ed allora della sua superficie si potevano vedere solo i bagliori causati dalla lava incandescente dei vari crateri vulcanici, che ne costellano la superficie (foto a fianco).

Europa, Ganimede e Callisto invece sono stati immortalati in altrettante foto, visibili di seguito:

Europa, Ganimede e Callisto

da sinistra: Europa, Ganimede e Callisto

La New Horizons in 3D!

Come abbiamo già sperimentato in un recente articolo, utilizziamo il nostro simulatore java, modificato dal sottoscritto proprio per visualizzare il percorso della sonda New Horizons.

Eccolo qua:
http://software.astronomia.com/applets/spacecrafts/newHorizons.html

Per utilizzare il simulatore durante la lettura dell’articolo, consiglio di aprire il software in una nuova finestra tramite il bottone sottostante:


Nota: se si dovessero riscontrare problemi nel caricamento dell’applet, consiglio si scaricare manualmente l’ultima versione di JRE (Java Runtime Environment) all’indirizzo: http://www.java.com/it/download/index.jsp

E’ interessante simulare il meccanismo di fionda gravitazionale cui si accennava ad inizio articolo. Per fare questo basta impostare la data (cliccando su Date) e posizionarsi ad esempio nel mese di gennaio 2006. Poi impostare il tempo a “3 giorni”, e infine gustarsi l’animazione cliccando su Play. Come potremo osservare, il gravity assist (questo il termine per gli addetti ai lavori) è avvenuto a marzo 2007 ed è un processo calcolato con estrema precisione grazie alle leggi della Meccanica Celeste.

E’ possibile modificare altri parametri all’interno dell’applet per modificare prospettive, ingrandimenti e altro. Sono molto intuitivi per cui basta “giocarci” un po’ per capirne il funzionamento, o in alternativa leggere l’articolo in cui descrivo nel dettaglio il piccolo pannello di controllo.

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Nella seconda parte di questo articolo avremo occasione di vedere le riprese che la sonda ha effettuato rivolgendo lo sguardo verso Giove e il suo tenue sistema di anelli.

Ma un momento…

I più attenti fra i lettori, che hanno anche letto articoli quali “perché gli alieni non ci vengono a trovare“, avranno notato una grossa incongruenza tra alcune mie affermazioni di quell’articolo rispetto a quanto detto ora.

In particolare nell’altro articolo citavo la sonda New Horizons ed il suo viaggio di 9 anni, ma subito prima parlavo di viaggi più brevi, ad esempio verso Marte, affermando che un viaggio simile sarebbe durato comunque parecchi anni. Invece in questo articolo ho detto che la sonda è stata lanciata a gennaio 2006 e addirittura ad aprile 2006 si trovava già dalle parti di Marte, quindi dopo appena tre-quattro mesi! Come mai questa discrepanza? E’ presto detto! Intanto la sonda New Horizons è piccolina, ha una massa nettamente più piccola di un’astronave che dovrebbe ospitare un certo numero di astronauti, più viveri, ossigeno e carburante: essendo più piccola basta dunque una spinta iniziale minore, meno costosa…

Poi c’è da dire che la sonda è stata già lanciata come un ciottolo sul pelo dell’acqua! Tutto questo per far sì che raggiungesse Plutone in tempi umani, da non far invidia a Matusalemme. Come sempre si tratta di una coperta corta: se la tiri a te per coprirti le spalle, inevitabilmente ti scopri i piedi. Infatti, se per esempio avessero voluto porre la sonda in orbita di Marte, ci sarebbe voluto un quantitativo enorme di carburante, per bloccarne la velocissima corsa…

Stessa cosa accadrà quando la sonda arriverà dalle parti di Plutone: farla entrare in orbita sarebbe veramente dispendioso ed allora si è preferito farla continuare verso la parte esterna del sistema solare alla scoperta di eventuali altri oggetti!!

I commenti di questo post sono in sola lettura poichè precedenti al restyling del 2012. Iscriviti al Forum di Astronomia.com ed entra a far parte della nostra community. Ti aspettiamo! : )

30 Commenti

  1. wow articolo interessante! non vedo l’ora che la New Horizons raggiunga Plutone ❗ bisogna però aspettare ancora 6 lunghi anni 😥

  2. Quindi non orbiterà intorno a Plutone. Quanto tempo resterà a distanza utile per poterlo studiare un pò e ottenere una quantità di dati soddisfacente?

  3. @Baol
    di questo parlerò diffusamente nella seconda parte…
    Anticipo volentieri la risposta, che è …purtroppo pochissimo tempo: la sonda attraverserà il sistema Plutoniano in poche ore … 🙁

  4. @Andrea
    sì… è così! 😉

    @tutti
    aspettate pazientemente la seconda parte e saprete dove va a finire la sonda e soprattutto quando !! 😉 😉

  5. … intanto divertitevi con la simulazione 3D ed imparate ad usarla bene… 😯
    … perché ci saranno dei miglioramenti e funzionalità aggiuntive!! 😉
    Sono un’assoluta novità, perché le sto scrivendo io, proprio in questi giorni!!!!
    Rimanete sintonizzati! 😎
    sorrisoimplementativo :mrgreen:

  6. @tutti,
    volevo aggiungere una piccola cosa rispetto all’effetto fionda impresso da Giove. Sembrerà strano, ma è la stessa cosa che capita tra i pastori e l’anello f di saturno e le altre magie del pianeta con gli anelli. Se siamo tutti d’accordo che mentre la sonda si avvicina a Giove la sua velocità aumenta perchè è attratta dal pianeta gigante, come mai “dopo” il passaggio ravvicinato non decelera sempre a causa della gravità di Giove? Ebbene, di nuovo, esiste il famoso scambio di energia tra navicella e Giove (benchè le masse siano molto differenti!). In questo scambio di energia Giove è costretto a rallentare per effetto della sonda e a scendere di orbita (vi ricordate le magie di saturno?). Ovviamente nessuno se ne accorge e in fondo nemmeno Giove. ma la stessa quantità di energia che viene scaricata sulla sonda è sufficiente a donargli una spinta verso l’esterno (la sua massa è ben poca cosa e tutto va in accelerazione). Con gli angoli giusti di incontro si può arrivare a guadagnare circa la velocità orbitale di Giove, ossia più di 10 km/sec ….. La meccanica celeste è proprio CELESTE!!! 😉 Se poi accendessimo un pochino i motori vicino al passaggio ravvicinato aumenteremmo ancora di più il guadagno energetico. Gli umani sono proprio tirchi!!

  7. @tuuti,
    una cosa in più per capirci meglio…dovete ricordarvi che Giove continua a viaggiare e quindi dopo il passaggio ravvicinato, lui va per la sua orbita e, se l’angolo è scelto bene, la sonda viene attratta in una direzione favorevole per sfruttare l’energia che gli viene regalata. Se sbagliassimo angolo potremmo ovviamente rallentarla.

  8. @PLP,
    ma chi è quello “scioccherello” che ti deve aver dato un “1” nella votazione? sarà mica Plutone che si è arrabbiato con te? Direi che nella prossima versione, Stefano dovrebbe annullare i voti. Non servono a niente e non fanno più arrivare bontemponi…. :mrgreen: :mrgreen:

  9. Pier: allora attendo la seconda parte. Certo che mi sembra diciamo strano, programmare una missione così lunga e -suppongo- costosa per avere solo poche ore di osservazione, speriamo bene, non vorrei che gli scienziati debbano ritrovarsi a mordersi le mani…

  10. @pier
    Bravissimo come sempre. E’ proprio un bell’articolo. Aspetto il seguito! La foto di Io è bellissima!:smile:
    @enzo
    sono d’accordo riguardo i voti. Per quanto mi riguarda , io mi scordo sempre di votare e se votassi darei sempre il massimo. Credo che se il discorso dei voti vi serve per capire l’interesse di chi entra nel vostro sito , penso che già la quantità di interventi nei forum dovrebbe dare una risposta. Per il resto pubblicate sempre ottimi articoli.
    A proposito ho letto il tuo libro e mi è piaciuto molto. In particolare il primo racconto ,” Voglia di normalità” ,me lo sono sentito particolarmente vicino.
    Complimenti! 😀

  11. chiedo venia… sono stata io!!! 😳 😳 😳 confesso!! MA NON L’HO FATTO APPOSTA credetemi. 🙁 scusa pierlu ma il mouse che ho al lavor fa schifo e ho cliccato in fretta e furia e poi mi sono accorta di aver sbagliato e allora ho cercato di ricliccare sul 5 ma non ha voluto !!!! mi ha detto pur se in modo silente… oramai hai fatto la tua scelta… perggio per te… allora ho pensato tanto poi vado a casa e con un altro pc e quindi un altro IP forse lo frego e correggo!!! infatti è quello che ho già fatto appena arrivata!!!

    per punizione mi mettereò in ginocchio sui ceci 😥 😥 😥

  12. eh noooo, eh già, fa la media … uffi… beh se è una cosa grave spero che il paziente Stefano interverrà in soccorso…

    sorrisosonocasinistaanzichenò 😀

  13. @enzo il magnifico 🙂
    Grazie infinite per la spiegazione che hai dato sull’effetto fionda! 😯
    Ora me la vado a rileggere, per quanto mi è piaciuta! Se potessi la metterei sul desktop, così come si fa con una foto che ci piace!
    E’ un argomento veramente difficile, spiegato in modo semplice!! 😎
    Ma veniamo a noi umani: più che tirchi, penso che noi umani siamo abili conoscitori prima e usufruitori poi di tutto ciò che la natura ci offre: in questo caso a fin di bene, per risparmiare saggiamente sui costi del propellente!! 😉
    I voti… Giuro che non so nemmeno di cosa stiate parlando! Ah sì le stelline… Per me sono solo per bellezza, non le guardo mai!! 😉
    Tranquilla paola!! Però sono anch’io d’accordo per l’eliminazione!
    La cosa che viceversa guardo sempre è il numero di visite e di commenti e solo in rare occasioni sono riuscito a sorpassare il prof!! 🙄 🙁 😆 :mrgreen:
    @Baol
    sì, in prima analisi ci si può domandare perché non abbiano deciso diversamente i progettisti della NASA, ma il fatto è che quello che c’è al di là di Plutone non è molto ben conosciuto e l’opportunità di avere una sonda che passi da quelle parti è veramente ghiotta: poco importa se non si “vedranno” oggetti nelle vicinanze, l’importante è studiare quella vastissima zona dello spazio sotto tutti i punti di vista e con tutti gli strumenti a disposizione della sonda e dunque degli scienziati! 😉
    sorrisonuoviorizzonti 😀

  14. @Pier,
    ma tu non sai che io faccio a posta a cliccare sull’articolo per aumentare le visite … :mrgreen: :mrgreen: A parte gli scherzi, in realtà sarebbe bello studiare le varie traiettorie e vedere fino a che angolo si guadagna e poi si perde velocità. Chi l’ha inventato è stato comunque il grande Bepi Colombo, uno delle più grandi menti italiani del secolo scorso (morto troppo presto). ed io ho avuto il piacere di conoscerlo davanti ad una bottiglia di … grappa (ne andava matto). faremo qualcosa insieme sulla … fionda!!! 😛 😛

  15. Il simulatore è fantastico, permette di notare anche che la sonda esce dal duo piano orbitale. Tutto questo perché Plutone deve essere un pianeta (nano) fastidioso e avere un’orbita fuori dal normale.
    Comunque la storia che la sonda avrà poche ore per osservare Plutone è proprio un controsenso: 9 anni per raggiungerlo, poche ore per osservarlo. Tanto valeva stare a casa. Se non fosse per la fascia di Kuiper, sarebbe proprio un viaggio poco ottimizzato.

  16. @Simone,
    la new Horizons era la sonda americana per eccellenza: doveva andare a vedere Plutone a tutti i costi perchè era l’unico pianeta “americano”. Tuttavia, lo stesso responsabile scientifico del programma, pochi anni prima, aveva stabilito in un lavoro quali fossero le caratteristiche dinamico-fisiche per essere pianeta. E proprio quel lavoro è stato usato per degradare Plutone. Il poverino si è trovato tra due fuochi. Era proprio lui che aveva ridotto l’importanza della missione che dirigeva!!! Grossi problemi perchè l’opinione pubblica ha cominciato a considerare la missione veramente inutile…. Meno male che ci sono altri plutoni e forse qualcuno riuscirà a vederlo … Insomma, si è cercato di riportare in auge la missione, dopo che aveva perso la sua importanza “politica”. Questo fa capire perchè, prima della degradazione di Plutone, importasse poco che la missione fosse poco “scientifica” e molto lunga. L’importante era arrivarci … Un po’ come per la Luna, anche se nessun altro pensava di raggiungere Plutone.

  17. @tutti
    stefano ha appena messo nell’articolo un pulsante per aprire il programma di simulazione 3D in una nuova finestra del browser, così è più facile leggere l’articolo e vedere la simulazione: chi ha la fortuna di avere un doppio monitor si troverà veramente meglio!! 😉

  18. Dunque: ma quando la sonda avrà superato Plutone, dove si troveranno i plutoidi più famosi, cioé Eris, Makemake e i loro ‘fratelli’? Voglio dire: quante probabilità ci sono che farà qualche altro ‘incontro ravvicinato’ con un oggetto almeno un pò interessante? E poi: da Plutone alla fascia di Kuiper quanti anni di viaggio ci saranno ancora? E a quell’epoca avrà la sonda ancora energia sufficiente a inviare dati e immagini a Terra? Ultima domanda: come si gestisce una sonda a una tale distanza che un comando la raggiunge dopo… quanto tempo? Ore, giorni, mesi?
    Ah Pier, se le risposte a queste domande staranno tutte nella seconda parte dell’articolo ti autorizzo a ignorarle. 🙄

  19. @Baol
    aspettiamo dunque la seconda parte e poi vediamo di trovare una risposta a tutte le tue domande sfiziose! 😉

  20. C’è una cosa che non mi è chiara e che mi piacerebbe sapere.
    La New Horizons è destinata ad uscire dal Sistema Solare oppure no?
    E se si, trasporta anch’essa un messaggio per eventuali alieni come
    le sonde Pioneer e Voyager?

  21. @Vinicio
    La sonda che stiamo esaminando uscirà dal sistema solare…
    Da nessuna parte c’è scritto, quindi non porta a bordo alcuna piastra o CD o altro messaggio al di fuori … di se stessa!
    sorrisolontano :mrgreen:

  22. salve io mi chiamo Helenia e ho 11 anni!!
    Ho trovato molto interessantre questo articolo poichè io sono un’ appassionata di astronomia!!!

    vivi complimenti è un articolo bellissìmo!!! 😆 🙂 😀 🙂

  23. Se penso che sulla sonda c’e’
    un satellite che monta un mio componente di microelettronica,
    che arrivera’ nel 2015…

    WOW

  24. fantastci i vulcani di Io! la luce della lava di vede addirittura da chilometri di distanza! e anche il Tvashtar 😀