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!!

Informazioni su Pierluigi Panunzi 321 Articoli
Classe 1955, è nato e vive a Roma, è laureato in Ingegneria Elettronica e lavora come sviluppatore software, ma avrebbe voluto laurearsi in Astronomia. Coltiva la passione per l’astronomia dal giorno dopo lo sbarco dell’uomo sulla Luna, maturando un interesse sempre crescente per la Meccanica Celeste, il moto dei pianeti, la Luna e i satelliti. Dedica il tempo libero alla divulgazione astronomica in serate organizzate a Roma e paesi vicini e recentemente si sta perfezionando nell’astrofotografia grazie all’auto-regalo di una reflex digitale.

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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: