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Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Joy Ng

Introduzione

Grazie alla collaborazione tra l’ESA e la NASA, un nuovo veicolo spaziale, il Solar Orbiter, sta per essere lanciato verso il Sole per scattare le prime foto dei suoi poli. Da queste nuove osservazioni, gli scienziati saranno in grado di creare modelli più precisi dell’attività solare e dello spazio che ci circonda.

Il Solar Obiter

Il primo tentativo di lancio del Solar Orbiter, una collaborazione tra l’ESA e la NASA, avverrà da Cape Canaveral il 7 febbraio 2020 alle 23:15 EST (8 febbraio, ore 5:15 in Italia). Lanciata su un razzo dell’Atlas V della United Launch Alliance, la navicella spaziale utilizzerà la gravità di Venere e della Terra per uscire dal piano dell’eclittica – la striscia di spazio, approssimativamente allineata con l’equatore del Sole, dove orbitano tutti i pianeti. Da lì, il Solar Orbiter darà il suo primo sguardo in assoluto sui poli del Sole.

Animazione di una porzione dell’orbita molto inclinata di Solar Orbiter. Credits: ESA / ATG medialab

“Fino a prima del Solar Orbiter, tutti gli strumenti di imaging solare erano all’interno del piano dell’eclittica o comunque molto vicino”, ha dichiarato Russell Howard, scienziato spaziale presso il Naval Research Lab di Washington, DC e investigatore principale di uno dei dieci strumenti del Solar Orbiter. “Ora, saremo in grado di guardare dall’alto in basso il Sole“.

Sarà terra sconosciuta“, ha dichiarato Daniel Müller, scienziato del progetto ESA per la missione presso il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale nei Paesi Bassi. “Questa è davvero scienza esplorativa“.

Una importanza cruciale

Il sole gioca un ruolo centrale nel creare modelli dello spazio che è intorno a noi. Il suo enorme campo magnetico si estende ben oltre Plutone, aprendo una superstrada per particelle solari cariche note come vento solare. Quando esplosioni di vento solare colpiscono la Terra, possono scatenare tempeste meteorologiche spaziali che interferiscono con i nostri satelliti GPS e la comunicazione – nella peggiore delle ipotesi, possono persino minacciare la vita degli astronauti. 

Una simulazione di un’eruzione solare che colpisce il campo magnetico terrestre. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio/Community-Coordinated Modeling Center

Per prepararsi all’arrivo delle tempeste solari, gli scienziati monitorano il campo magnetico del Sole. Ma le loro tecniche funzionano meglio con una visione diretta; più ampio è l’angolo di visione, più “rumorosi” sono i dati. Lo sguardo laterale che si ottiene dai poli del Sole all’interno del piano dell’eclittica lascia grandi lacune nei dati. 

“I poli sono particolarmente importanti per noi, ci permetteno di creare modelli più accurati”, ha dichiarato Holly Gilbert, scienziata del progetto NASA per la missione presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “Per la previsione di eventi meteorologici spaziali, abbiamo bisogno di un modello abbastanza accurato del campo magnetico globale del Sole“.  

I poli del sole possono anche spiegare osservazioni secolari. Nel 1843, l’astronomo tedesco Samuel Heinrich Schwabe scoprì che il numero di macchie solari cresce e diminuisce in uno schema ripetuto. Oggi lo conosciamo come il ciclo solare di circa 11 anni in cui il Sole passa tra il massimo solare, quando le macchie solari proliferano e il Sole è attivo e turbolento, e il minimo solare, quando sono meno ed è più calmo. “…ma non capiamo perché sono 11 anni o perché alcuni massimi solari sono più forti di altri“, ha detto Gilbert. Osservare i mutevoli campi magnetici dei poli potrebbe offrire una risposta.

L’unico veicolo spaziale che in passato ha sorvolato i poli del Sole era anche una joint venture ESA/NASA. Lanciato nel 1990, l’astronave Ulisse fece tre passaggi attorno alla nostra stella prima di essere smantellato nel 2009. Ma Ulisse non si avvicinò mai più della distanza tra la Terra e il Sole e trasportava solo ciò che è noto come strumenti in situ.

Il Solar Orbiter, d’altra parte, passerà all’interno dell’orbita di Mercurio portando quattro strumenti in situ e sei imager di telerilevamento, che vedono il Sole da lontano. “Saremo in grado di mappare ciò che “tocchiamo” con gli strumenti in situ e ciò che “vediamo” con il telerilevamento“, ha affermato Teresa Nieves-Chinchilla, vice scienziata del progetto NASA per la missione. 

Guardare da molto vicino

Dopo anni di sviluppo tecnologico, sarà l’osservazione del sole più vicina che sia stata mai effettuata. “Non puoi davvero avvicinarti di più di quanto sta andando il Solar Orbiter e guardare ancora il Sole“, ha detto Müller.

Overview of the ESA/NASA Solar Orbiter mission. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Joy Ng

Nel corso della durata di sette anni della missione, il Solar Orbiter raggiungerà un’inclinazione di 24 gradi sopra l’equatore del Sole, aumentando a 33 gradi con ulteriori tre anni di missione. Il punto più vicino in cui l’astronave passerà sarà entro i 26 milioni di miglia (circa 41 milioni di km) dal Sole. 

Per combattere il calore, Solar Orbiter ha uno scudo termico in titanio progettato su misura con un rivestimento in fosfato di calcio che resiste a temperature superiori a 900 gradi Fahrenheit (circa 476°C) – tredici volte il riscaldamento solare affrontato dall’astronave in orbita terrestre. Cinque strumenti di telerilevamento guardano il Sole attraverso spioncini posti in quello scudo termico; si osserva il vento solare di lato.

Collaborazione Solar Orbiter /Parker Solar Probe

Il Solar Orbiter sarà la seconda grande missione della NASA nel sistema solare interno negli ultimi anni, dopo il lancio di Parker Solar Probe nell’agosto 2018. Parker ha completato quattro passaggi solari ravvicinati e volerà entro quattro milioni di miglia (circa 6,4 milioni di km) dal Sole nel punto più vicino. 

I due veicoli spaziali lavoreranno insieme: mentre Parker campiona da vicino le particelle solari, Solar Orbiter catturerà le immagini da più lontano, contestualizzando le osservazioni. I due veicoli spaziali si allineeranno occasionalmente anche per misurare le stesse linee del campo magnetico o flussi di vento solare in momenti diversi. 

“Stiamo imparando molto con Parker e l’aggiunta di Solar Orbiter all’equazione porterà solo ulteriori conoscenze“, ha affermato Nieves-Chinchilla.

Crediti

Solar Orbiter è una missione cooperativa internazionale tra l’Agenzia spaziale europea e la NASA. Il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale (ESTEC) dell’ESA nei Paesi Bassi gestisce gli sforzi di sviluppo. Il Centro operativo spaziale europeo (ESOC) in Germania gestirà il Solar Orbiter dopo il lancio. Solar Orbiter è stato costruito da Airbus Defence and Space e contiene 10 strumenti: nove forniti dagli Stati membri dell’ESA e dall’ESA. La NASA ha fornito una suite di strumenti, SoloHI e ha fornito rilevatori e hardware per altri tre strumenti.