Lo scudo solare velato di nero d’ossa

L’antico pigmento nero derivato da ossa bruciate, usato già più di 30.000 anni fa nelle pitture rupestri, viene ora in soccorso alla tecnologia spaziale. Una versione moderna del nero d’ossa andrà infatti a rivestire la parte più esterna dello scudo termico in titanio del Solar Orbiter, la sonda dell’ESA che si avvicinerà più di ogni altra al Sole, il cui lancio è previsto nel 2017. Con una tecnologia utilizzata per gli impianti dentali, il colore (per cui è stato inventato l’ossimorico appellativo di Solar Black) non verrà semplicemente steso sopra ma diventerà tutt’uno con il metallo dello scudo. Grazie alle sue proprietà termo-ottiche, questo rivestimento non scolorirà nel tempo, nonostante anni di esposizione ad un flusso estremo di radiazione ultravioletta, né sarà soggetto a cariche elettrostatiche indotte dal vento solare. Uno dei tanti problemi tecnologici da risolvere per questo gioiellino che dovrà trovarsi a suo agio fronteggiando una luce solare 13 volte più intensa di quella che arriva sulla Terra e temperature che saliranno fino a 520 gradi.

“Lo scudo termico è estremamente importante per proteggere gli strumenti del Solar Orbiter che sono progettati per guardare direttamente il Sole,” ci spiega Ester Antonucci, già direttrice dell’Osservatorio Astrofisico di Torino dell’INAF e responsabile del coronografo METIS. “Naturalmente, essendo strumenti di altissima precisione, è altrettanto importante controllarne il gradiente termico per non avere deformazioni che rovinerebbero le immagini e le osservazioni solari”.

Ma perché “dipingere” una sonda solare proprio di nero?

In generale perché dobbiamo avere delle condizioni per cui la luce possa entrare negli strumenti senza avere delle interferenze e delle riflessioni con lo scudo termico. Per noi che vogliamo osservare con METIS la debole corona sovrastante il disco solare è ancora più fondamentale che non entri luce parassita quando schermiamo appunto il disco solare.

Ci può fare il punto della situazione su Solar Orbiter?

Per il Solar Orbiter si stanno costruendo ben dieci strumenti. E’ un carico scientifico molto complesso, che va dai raggi x, al visibile agli strumenti che misurano in situ il plasma. Attualmente si è nella fase di completamento della progettazione degli strumenti, che dovrebbero poi essere realizzati entro la fine del 2015. Servirà quindi un anno e mezzo per integrarli all’interno del satellite e per le varie verifiche prima del lancio, attualmente previsto per il luglio 2017. Ci vorranno ancora poi tre anni, attraverso orbite molto complesse, passaggi multipli vicino a Venere e un altro passaggio vicino alla Terra, perché si possa raggiungere l’orbita con il perielio più vicino al Sole. A quel punto sarà il manufatto umano che arriverà più vicino al Sole all’interno dell’orbita di Mercurio. I tre di avvicinamento saranno usati per calibrare gli strumenti e anche per verificarne la stessa stabilità termica, perché durante l’orbita la sonda spaziale subirà una differenza di temperatura molto grande. Quindi anche questo periodo sarà fruttuoso per avere degli strumenti che funzionino alla perfezione quando, nel 2020, cominceremo ad osservare il Sole.

Qual è il risultato che vorrebbe vedere per primo?

Ce ne sono tanti, ma certamente la fase più emozionante sarà quando la sonda si alzerà abbastanza rispetto all’eclittica e al piano equatoriale solare in modo da poter vedere finalmente i poli del Sole. Noi da Terra non riusciamo a vederli sufficientemente bene per motivi geometrici. Invece, con questa sonda riusciremo effettivamente a vederli in altissima risoluzione e, attraverso la misura delle oscillazioni, a scorgere quello che c’è sotto la superficie del Sole anche guardando i poli, per verificarne la simmetria sferica. Inoltre, i poli sono le zone da cui proviene il vento solare e vorremmo proprio studiare con sufficiente accuratezza la base di questo vento solare veloce. E questo si può fare solo osservando ai poli.

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Terra chiama spazio, di nuovo

Avete mai pensato a come inviare messaggi nello spazio o come parlare, se fosse possibile, con gli extraterrestri? Da sempre astronomi, ricercatori e amatori provano a mandare messaggi agli alieni, cercando di ricevere una risposta, cosa che non è mai accaduta (almeno per ora!). Di recente è stato pubblicato uno studio di  David Messerschmitt, dell’Università della California, dal titolo “Design for minimum energy in starship and interstellar communication”, nel quale si descrive la progettazione di un eventuale sistema di comunicazione all’avanguardia per mandare messaggi alle navicelle interstellari o, perché no, a chiunque ci ascolti da lassù.

Messerschmitt ha spiegato che possiamo già comunicare con le sonde che sono una certa distanza dalla Terra (per esempio, Voyager 1 nello spazio interstellare) grazie alle radiofrequenze, e ci sono anche strumenti di comunicazione laser che vengono utilizzati tra la Terra e la Luna. Il ricercatore però sa che a causa delle lunghe distanze che deve percorrere il nostro saluto agli astronauti, le informazioni possono perdersi e perdere anche di intensità. Pensando proprio al compromesso tra una larghezza di banda più ampia e meno bit consegnati al ricevente a causa della scarsa energia, il nuovo progetto utilizzerebbe una larghezza di banda non vincolata e quindi minimizza l’energia erogata.

C’è da dire, inoltre, che noi non conosciamo i sistemi di comunicazione che utilizzano gli extraterrestri (qualora esistessero altre forma di vita intelligente), quindi molti tentativi che negli anni sono stati fatti possono essere andati a vuoto. Comunicare da navicella a navicella non dovrebbe essere ostico, dato che utilizzerebbero metodi di comunicazioni bidirezionali con tecnologie simili. Nello studio, però, l’esperto spiega che le navicelle spaziali delle altre civiltà a noi ancora sconosciute (chissà ancora per quanto!) utilizzano quasi sicuramente tecnologie diverse e sarà più difficile comunicare con loro. Sicuramente gli ostacoli non saranno solo tecnologici, ma anche “diplomatici”, per così dire. Ci vorrà del tempo per mettere insieme un messaggio adatto da lanciare nello spazio.

In entrambi i casi l’energia necessaria sarebbe comunque molta, non tanto per comunicare con le navicelle spaziali, che spesso sono vicine alla Terra, ma quanto per parlare con gli alieni. In questo caso “il costo di antenne e trasmettitori sarebbe considerevole”, ha detto lo studioso, suggerendo che una soluzione sarebbe quella di minimizzare l’energia fornita al ricevitore. Altre civiltà potrebbero aver trovato modi più efficienti per superare questo problema, chissà! Intanto proviamo ancora: c’è qualcuno lassù?

La prima mappa di Ganimede

È il satellite principale di Giove e il più grande dell’intero Sistema solare. Parliamo di Ganimede, la luna che è stata di recente mappata e studiata nel dettaglio da alcuni ricercatori Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), guidati da Wes Patterson, e del Wheaton College. La luna è stata scoperta nel 1610 da Galileo Galilei  e deve il suo nome al personaggio di Ganimede, coppiere degli dei della mitologia greca, amato da Zeus (l’equivalente greco di Giove).

La mappa, pubblicata su U.S. Geological Survey, illustra tecnicamente le diverse caratteristiche geologiche della superficie di Ganimede ed è la prima mappa geologica globale completa di una luna gelata di un pianeta. I ricercatori hanno utilizzato i dati provenienti dalle missioni della NASA Voyager e Galileo. Anche Pioneer 10 e 11 sorvolarono la luna, ma nessuna delle due sonde, però, fornì molte informazioni sul satellite. Mappa simili esistono per la nostra Luna, ma anche per altri satelliti di Giove, come Io e Callisto. Grazie alla realizzazione di questa mappa è possibile studiare meglio la formazione e l’evoluzione di questa luna unica nel suo genere. La luna di Giove ha un diametro di 5,262 chilometri e più grande di Mercurio (anche se non ha la sua stessa massa) e del pianeta nano Plutone. È un satellite unico perché è il solo nell’intero Sistema solare ad avere una magnetosfera.

Ganimede è stata al centro degli studi degli esperti per secoli, dalla sua scoperta. Prima con osservazioni dalla Terra e poi tramite i flyby di diverse sonde inviate nello spazio nell’orbita di Giove. Cosa è stato scoperto? Questi studi ci mostrano un mondo ghiacciato molto complesso la cui superficie è caratterizzata dal contrasto tra i due principali tipi di terreno: regioni molto antiche, scure e ricche di crateri, e  zone più giovani (ma comunque antiche rispetto a noi) segnate da una vasta gamma di solchi e creste. La mappa descrive l’intero processo evolutivo della luna: le sue interazioni dinamiche con gli altri satelliti galileiani, l’evoluzione dei piccoli corpi che hanno influito sul cambiamento della superficie di Ganimede e la formazione del suo nucleo.

Grazie a questo strumento, gli esperti potranno studiare nel dettaglio anche altre lune ghiacciate del nostro, ma che di altri sistemi planetari, perché molte lune hanno caratteristiche simili a Ganimede.

Per il 2020 è previsto il lancio della Europa Jupiter System Mission (EJSM), una missione congiunta NASA/ESA per l’esplorazione delle lune di Giove. Verrà messo in orbita il Jupiter Europa Orbiter, di costruzione NASA, e il Jupiter Ganymede Orbiter, di costruzione ESA ed eventualmente il Jupiter Magnetospheric Orbiter, di costruzione JAXA.

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