JUICE, o Jupiter Icy Moon Explorer, è il nome della sonda che promette di rivoluzionare la nostra conoscenza del sistema satellitare gioviano. Il lancio della missione è previsto per giovedì 13 aprile alle ore 14:15 (edit: la prima finestra di lancio è stata annullata per condizioni meteo inadatte, si riproverà venerdì 14 alle 14:14).
Lo scopo della missione è analizzare tre delle grandi lune del pianeta gigante: Callisto, Europa e in particolare Ganimede. I tre corpi saranno scandagliati sia nella loro natura di corpi planetari che come possibili habitat. Sarà inoltre esplorato il complesso ambiente di Giove, preso come riferimento per l’analisi degli esopianeti classificati come giganti gassosi.
Le risposte che si cercano riguardano l’atmosfera di Giove, il suo campo magnetico e in che modo influenza le condizioni delle lune ghiacciate. Si proverà a capire come sia composta la superficie di Io, la luna più interna, e in che modo il suo intenso vulcanismo influenzi la magnetosfera di Giove. E ancora: quanto sono antichi gli anelli del gigante gassoso e come vengono alimentati? Da dove si sono originate le lune minori e in che modo la loro orbita varia nel tempo?
Saranno numerosi i primati che JUICE metterà a segno. Sarà per esempio il primo veicolo spaziale a orbitare attorno a una luna diversa dalla nostra (Ganimede). Sarà anche l’ultima missione ESA a essere lanciata da un Ariane 5, che presto cederà il passo alla prossima generazione di lanciatore con l’Ariane 6.
Le tappe della missione
Quello verso Giove non sarà un viaggio diretto, ma come consuetudine per le sonde dirette verso i pianeti esterni si farà ricorso alla manovra della fionda gravitazionale.
In particolare JUICE sfrutterà:
– fionda gravitazionale del sistema Terra-Luna nell’agosto 2024 (che diventerà un sorvolo solo della Terra nel caso il lancio della missione sia ritardato oltre il 18 aprile)
– fionda gravitazionale di Venere ad agosto 2025
– prima fionda gravitazionale della Terra nel settembre 2026
– seconda fionda gravitazionale della Terra nel gennaio 2029
– primo sorvolo di Ganimede e inserimento in orbita attorno a Giove nel luglio 2031
Tra il luglio 2031 e il novembre 2034 JUICE compirà 35 sorvoli delle tre lune oggetto dell’esplorazione, per concludere la prima parte della missione inserendosi su un’orbita attorno a Ganimede. Quest’ultima luna è dichiaratamente l’obiettivo principale di missione, in quanto satellite più grande del sistema solare e l’unico a generare il proprio campo magnetico. In totale JUICE effettuerà 12 sorvoli di Ganimede con l’approccio più vicino a 400 km.
Saranno invece ben 21 i sorvoli (il più vicino a 200 km) della luna Callisto, la più antica del sistema solare. Con la sua superficie fortemente craterizzata e inattiva è considerata un residuo del primo sistema gioviano.
Obiettivo di importanza minore è invece la luna Europa, che sarà sorvolata solo 2 volte. Ma è in preparazione la missione NASA Europa Clipper che dal 2030 esplorerà in dettaglio questo mondo ghiacciato. Avremo quindi in orbita attorno a Giove, contemporaneamente, due missioni dedicate allo studio delle sue lune. I rispettivi team di ESA e NASA hanno già iniziato le collaborazioni ed è indubbio che verso la fine del decennio la coordinazione aumenterà enormemente.
La seconda parte di missione, da dicembre 2034 a dicembre 2035, consisterà nell’inserimento in orbita attorno a Ganimede che sarà studiato con dettaglio molto maggiore. In questa fase l’orbita sarà stabilizzata a 500 km di altezza, con la possibilità di arrivare sino a 200.
La missione di JUICE si concluderà a fine 2035 con la sonda che sarà fatta schiantare sulla superficie di Ganimede.
Queste tappe di viaggio sono mostrate in discreto dettaglio nel video prodotto dall’ESA.
I rischi di contaminazione
La sonda JUICE non è stata sterilizzata, ma questo non è in violazione dei requisiti sulla protezione planetaria.
L’unico mondo considerato potenzialmente in grado di ospitare la vita è attualmente Europa. JUICE è stata progettata per mantenere il controllo della sua traiettoria in modo affidabile, quindi la probabilità di scontrarsi accidentalmente con Europa nel corso dei due sorvoli programmati è inferiore al rischio ammesso dai protocolli.
Allo stato attuale Ganimede non gode dei privilegi di protezione perché, pur nell’ipotesi che ospiti un oceano sotterraneo, non ci sono indicazioni che l’acqua possa essere in contatto con la superficie (a differenza di Europa). Questo rende lo schianto a fine missione sicuro dal punto di vista di potenziali contaminazioni da parte di batteri e spore terrestri.
L’alimentazione di JUICE
La luce che giunge su Giove è un venticinquesimo di quella che riceviamo sulla Terra. Nonostante la difficoltà di produrre energia a 800 milioni di km dal Sole, JUICE non ricorrerà a un generatore a decadimento nucleare ma potrà contare su due matrici pieghevoli con complessivamente dieci pannelli solari (ciascuno 2.5 x 3.5 m) che produrranno una superficie di 85 metri quadrati. In orbita attorno a Giove saranno in grado di generare 800/900W di potenza, adatti ad alimentare gli 11 strumenti scientifici. Una batteria fornirà alimentazione alle apparecchiature nei momenti di eclissi, consentendo alla sonda di operare anche al buio sino a circa 5 ore.
La scienza di JUICE
La sonda potrà giovare di una grande collaborazione internazionale che include le agenzie spaziali ESA, NASA, JAXA (Giappone) e ISA (Israele).
La dotazione scientifica include:
– strumenti di telerilevamento: JANUS (telecamera ottica), MAJIS (spettrometro visibile e infrarosso), UVS (spettrografo per ultravioletto), SWI (strumento a onde submillimetriche)
– strumenti geofisici: RIME (ecoscandaglio radar), GALA (altimetro laser), 3GM (esperimento di radio-scienza)
– strumenti “in loco”: J-MAG (magnetometro), PEP (pacchetto per la misura delle particelle), RPWI (strumento radio e onde plasma)
JUICE monterà inoltre PRIDE (interferometro radio planetario ed esperimento Doppler).
Di primissimo piano il contributo italiano alla missione. Sono stati infatti sviluppati per conto dell’ASI:
- il sistema di ripresa JANUS (acronimo del poetico Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator). La camera ottica dello strumento monta un sistema di 13 filtri distribuiti tra 0.34 e 1.08 micron, con un campo di ripresa che permetterà dettagli di 7 metri per pixel nell’orbita a 500 km da Ganimede (arrivando a 2.4 m/px nell’ipotesi dei sorvoli a 200 km) e circa 10 km/px per l’atmosfera di Giove. Lo spettrometro MAJIS fornirà dettagli migliori in termini di risoluzione spettrale, ma la risoluzione spaziale fornita da JANUS sarà 10 volte migliore e permetterà di distinguere variazioni di colore delle superfici con accuratezza molto maggiore.
La camera ad alta risoluzione JANUS. Crediti: ASI - lo spettrometro MAJIS (acronimo del più austero Moons and Jupiter Imaging Spectrometer). L’agenzia responsabile dello sviluppo è la francese CNES, ma un accordo bilaterale ha coinvolto nello sviluppo anche la nostra ASI. Eseguirà osservazioni nell’intervallo 0.4-5.7 micron con una risoluzione spettrale di 3-7 nm. La sua risoluzione spaziale, come detto, sarà inferiore rispetto a JANUS: potrà contare su un potere risolvente di 100 km/px per Giove e 25 m/px a 200 km dalla superficie di Ganimede.
- il radar RIME (acronimo di Radar for Icy Moon Exploration). Si tratta di un radar sottosuperficiale in grado di penetrare sino a 9 km sotto la superficie dei mondi ghiacciati che esplorerà. Grazie alle onde riflesse sarà possibile caratterizzare il sottosuolo delle lune e la struttura della loro crosta sub-superficiale. Sarà RIME che permetterà, eventualmente, di identificare la presenza di acqua allo stato liquido.
- 3GM (acronimo di Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons). Frutto del lavoro congiunto con l’ISA, lo strumento sarà usato per studiare il campo gravitazionale di Ganimede e l’estensione degli oceani interni delle lune. Permetterà inoltre lo studio di atmosfera e ionosfera di Giove e dei satelliti.
La comunicazione da e verso l’orbita gioviana sarà resa possibile da un’antenna da 2.5 metri di diametro che opererà in banda X e banda Ka. Si stima che la sonda invierà quotidianamente verso Terra non meno di 1.4 Gbit di dati.
Appuntamento per il lancio
Imperdibile il lancio, che avverrà giovedì 13 aprile nel comodo orario 14:15.
La diretta sarà disponibile nel canale YouTube dell’ESA.
Buona fortuna JUICE!
UPDATE 13/04 14:08
Il lancio è stato rimandato per condizioni meteo non favorevoli. Un nuovo tentativo avrà luogo venerdì 14 alle 14:14.
Fonti principali:
https://www.cosmos.esa.int/web/juice
https://www.cosmos.esa.int/web/juice/payload
Press kit italiano su reminder e segnalazione di Pierluigi Panunzi
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