Le sonde spaziali in 3D : la Solar Orbiter (SOLO)

La sonda SOLO ha il compito di studiare il Sole come mai nessun’altra sonda ha fatto

Osservare i Poli del Sole: è questo il compito non facile che la sonda SOLO (SOLar Orbiter) si accinge ad eseguire in una missione di parecchi anni, iniziata il 10 febbraio scorso con un lancio da Cape Canaveral.

La sonda SOLO è stata realizzata dall’ESA (European Space Agency), con il compito di studiare il Sole in un modo difficile se non impossibile da Terra, potendo sorvolare da distanza ravvicinata le zone ad elevata latitudine della nostra stella.

Riuscire ad ottenere orbite via via sempre più inclinate e sempre più eccentriche non è facile e richiederà l’utilizzazione dei famosi GA (Gravity Assist) con il pianeta Venere (almeno 8 volte) e con la Terra.

Queste complesse manovre permetteranno nel corso dei prossimi anni la modifica dell’orbita della sonda SOLO, a partire da una complanare all’eclittica per arrivare ad orbite via via più inclinate ed eccentriche, come potremo vedere per mezzo del nostro programma di simulazione 3D interattivo, quello che utilizzo sempre per l’analisi delle sonde spaziali.

Il programma interattivo di visualizzazione 3D

Così come sta facendo la sonda Parker Solar Probe (descritta in questo articolo), anche la sonda SOLO verrà posta in orbita intorno al Sole.

Inizialmente la sonda SOLO percorrerà un’orbita risonante 2 : 3 con Venere, in modo tale da incontrare il pianeta più volte nello stesso punto dello spazio nel corso degli anni. Ogni due rivoluzioni di Venere la SOLO ne effettuerà tre e ad ogni incontro l’orbita risulterà modificata, come potremo vedere grazie al simulatore.

Cliccando sull’immagine successiva, possiamo eseguire (dal PC oppure dal nostro tablet) l’applicazione 3D per seguire le evoluzioni della SOLO nel Sistema Solare interno

cliccare l’immagine per eseguire l’applicazione

Così come la sua collega di destinazione Parker, la SOLO sfrutterà la velocità acquisita in occasione dei GA per poter effettuare in modo sicuro la parte delle orbite in vicinanza della nostra stella, arrivando passo dopo passo ad una minima distanza dal Sole (perielio) pari a 0.28 UA (Unità Astronomiche), minore del perielio del pianeta Mercurio, che è di 0.313 UA.

Come detto, ed in modo variabile nel corso delle orbite successive, la SOLO raggiungerà questi perieli con un angolo di inclinazione nettamente maggiore dei di Mercurio: anche questo potremo verificarlo con il nostro programma 3D.

Gli incontri ravvicinati della SOLO

I nove GA previsti nei primi dieci anni di vita della SOLO sono i seguenti:

  • GA1 – 26 dicembre 2020 : Venere
  • GA2 – 8 agosto 2021 : Venere
  • GA3 – 26 novembre 2021 : Terra
  • GA4 – 3 settembre 2022 : Venere
  • GA5 – 18 febbraio 2025 : Venere
  • GA6 – 24 dicembre 2026 : Venere
  • GA7 – 17 marzo 2028 : Venere
  • GA8 – 10 giugno 2029 : Venere
  • GA9 – 2 settembre 2030 : Venere

Tenendo d’occhio questa lista, possiamo avviare il programma e lanciare la simulazione premendo il tastino di play: già sappiamo che ci si fermerà ad ognuna di queste tappe fondamentali.

Sappiamo pure che premendo il pulsantino stop possiamo arrestare la simulazione in un qualsiasi momento, mentre una volta che siamo fermi possiamo procedere step by step di un giorno alla volta premendo il terzo tastino (che sarebbe in realtà un avanti veloce).

Una scorpacciata di foto

Per analizzare meglio il percorso della SOLO nel corso dei prossimi dieci anni, ritengo molto utile scattare alcune istantanee in momenti importanti del volo tra i pianeti interni: analizziamo insieme queste foto per cercare di capire cosa succederà.

In occasione del GA2, facciamo il primo fermo immagine: interpretando l’evoluzione dell’orbita verde

variazione dell’orbita della SOLO al momento del GA2

possiamo vedere che l’orbita della SOLO si è già inclinata rispetto alla prima orbita.

A seguito del GA3 con la Terra ed in occasione del GA4

orbita della SOLO dopo il GA con la Terra

l’orbita cambia nettamente forma e la sua inclinazione diminuisce per poter arrivare a settembre 2022 ad un altro incontro con Venere: qui vediamo infatti i pallini giallo di Venere e verde di SOLO molto vicini.

Passano quasi tre anni e i due corpi celesti (uno vero ed uno artificiale!) si danno un nuovo appuntamento, a seguito del quale, possiamo vedere che nell’agosto 2026

l’orbita della SOLO dopo il GA5 con Venere

l’inclinazione di SOLO è ancora aumentata.

Nel giugno 2027, sfruttando il sesto Gravity Assist, l’orbita della sonda SOLO

a seguito del GA6 l’orbita della SOLO si inclina di più

è ulteriormente inclinata.

Sfruttando le possibilità del programma, ponendo l’orbita della SOLO di taglio per luglio 2028

l’inclinazione della SOLO aumenta ancora

ci accorgiamo di un altro aumento dell’inclinazione a seguito del GA7 del marzo 2028.

Infine, a seguito del Gravity Assist con Venere del giugno 2029, abbiamo nell’ottobre successivo

la massima inclinazione raggiunta dalla SOLO

che la SOLO ha raggiunto la massima inclinazione orbitale, che potrà ulteriormente aumentare laddove in occasione dell’ultimo GA previsto (2 settembre 2030) venga deciso il prolungamento della missione.

È proprio qualche tempo dopo quest’ultima data (il 18 novembre) che si fermano i dati della SOLO forniti dal sito HORIZONS e perciò la visualizzazione interattiva dell’orbita si interrompe.

Tiriamo le somme

L’argomento è davvero complesso ed obiettivamente le immagini riprese per varie date non sono proprio chiare e vanno interpretate, ma trovo che il bello del programma è che ci si può muovere come uno desidera, per cercare di capire meglio le evoluzioni della SOLO intorno al Sole : sembra quasi un gioco di parole!

La stessa cosa si potrebbe ripetere pari pari (e lo lascio come compito per gli appassionati) per seguire l’andamento dell’eccentricità dell’orbita, magari osservando dall’alto le orbite della SOLO, man mano che passa il tempo.

In occasione dell’ultima data (e dell’interruzione forzata della simulazione) la situazione dall’alto

le orbite della SOLO percorse fino alla data finale

mostra un gomitolo di orbite verdi evolute nel tempo, a partire da quelle in cui la SOLO aveva un afelio corrispondente all’orbita della Terra, per arrivare piano piano alla distanza dell’orbita di Venere.

Dobbiamo solo ricordare che questa vista dall’alto dà un aspetto un po’ falsato per le orbite, che risultano schiacciate, mentre in realtà avvengono con inclinazioni differenti.

Però noi possiamo interagire! Ruotando il punto di vista sono arrivato a questa bellissima foto

le orbite della SOLO viste di taglio

sulla quale non aggiungo altro: un’immagine vale più di mille parole!

E che dire di quest’altro diagramma?

diagramma finale delle orbite della SOLO da un altro punto di vista

Qui si possono facilmente individuare i luoghi in cui la SOLO e Venere si sono incontrati negli anni: per tre volte nel punto in basso a destra e tantissime altre volte sulla sinistra.

Da questa immagine si potrebbero addirittura ripercorrere a ritroso tutte le orbite della SOLO, ma lascio a voi il divertimento!

Buona simulazione!

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2 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Molto interessante e molto bello il simulatore delle posizioni dei pianeti e della sonda, non sono un esperto di mecanica celeste, ma mi ha sempre fatto un effetto strano che nell'universo niente viaggi in linea retta, ma tutto si sposta su una curva, e questo rende tutto più complicato e difficile da calcolare, o almeno per me

  2. è un simulatore, sì, ma è veritiero dato che le posizioni dei pianeti e sonde sono quelle ottenute da HORIZONS con la massima precisione ed accuratezza possibile...
    confrontandole con i filmatini del sito della NASA si ottiene una corrispondenza fenomenale ma...

    il mio programma è interattivo!!