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Alla scoperta del pianeta verde


Lunedì 7, Maggio 2012
in  Stella Stellina


L'esito scientifico della missione del Voyager II ad Urano dipende peró criticamente dalle condizioni di funzionamento dei sistemi di bordo. Si sono infatti presentati non pochi problemi. Immediatamente dopo il lancio da capo Canaveral (avvenuto il 20 agosto 1977) si è verificato un guasto irreversibile al ricevitore radio primario del Voyager II; il sistema di riserva, che è stato poi usato nel seguito della missione, presenta a sua volta alcuni difetti di funzionamento.
Questi inconvenienti sono stati aggirati e neutralizzati da tecnici del Jet Propulsion Laboratory (Jpl) di Pasadena, ove ha sede il centro di controllo della missione; ma il sistema potrebbe guastarsi definitivamente senza preavviso, ed è inutile dire che in questo caso non vi sarebbero altre possibilità di intervento e la missione sarebbe destinata per lo meno a un fallimento parziale.
Infatti nelle fasi più critiche, quelle che si svolgono durante l'incontro ravvicinato con il pianeta, vengono inviate da Terra lunghe e complesse sequenze di segnali che servono a programmare le operazioni che la sonda deve svolgere nelle ore o nei giorni successivi.
Ció consente di massimizzare i risultati scientifici, dato che in caso di scoperte impreviste è possibile ridefinire le priorità della missione. Ció sarebbe evidentemente impossibile nel caso di un'avaria definitiva dell'apparato ricevente: portati a termine i compiti programmati nel computer di bordo, la sonda rimarrebbe infatti inattiva in attesa di nuove istruzioni che non potrebbero più essere ricevute. Per ovviare in parte a questo potenziale gravissimo inconveniente, il (Jpl) ha identificato un programma scientifico minimo da realizzare durante il sorvolo di Urano: nella memoria della sonda sono state così immagazzinate le sequenze di operazioni da compiere in caso di guasto al ricevitore, in modo di consentire comunque l'invio di preziosi dati scientifici che sarebbero comunque di qualità e quantità limitata.
Per quanto concerne gli altri apparati di bordo e i vari strumenti scientifici, il Voyager II è in condizioni sostanzialmente buone; le scorte di propellente sembrano sufficienti per realizzare tutte le correzioni di traiettoria necessarie per giungere fino a Nettuno.
Gli esperti sperano di incrementare le dimensioni ed il numero delle antenne riceventi terrestri così da permettere un ritmo più elevato di trasmissione delle informazioni.
Infatti la grande distanza a cui Voyager II sarà costretto ad operare affievolire a tal punto i segnali ricevuti a Terra che per rendere intelligibili i messaggi trasmessi si dovrà ridurre in modo considerevole la velocità d'invio di questi ultimi.
Per esempio, si prevede che durante l'incontro con il sistema di Urano sarà possibile ricevere circa 200 immagini al giorno, contro le 400 al giorno da Saturno e le 1100 al giorno da giove. Secondo il programma messo a punto dal team del Jpl, il Voyager II penetrerà nella regione in cui il campo gravitazionale di Urano prende il sopravvento su quello del Sole, dopo ben quattro anni di crociera solitaria ed oltre otto anni dopo il lancio.
Tuttavia, 9 giorni prima del massimo avvicinamento ad Urano questa risoluzione limite verrà superata, ed il Voyager comincerà ad inviarci immagini di un dettaglio irrealizzabile anche per un telescopio spaziale di dimensioni ragguardevoli. Purtroppo la peculiare disposizione geometrica del sistema di Urano, con il piano equatoriale del pianeta quasi per perpendicolare al suo piano orbitale (nei pressi del quale si muove la solda), fa si che le fasi di incontro ravvicinato con i satelliti siano brevissime e tutte concentrate in un piccolo lasso di tempo; non così era accaduto durante l'attraversamento dei sistemi di Giove e Saturno, quando la sonda si muoveva in pratica sul piano dell'orbita dei satelliti e non perpendicolarmente ad esso. Bisogna anche dire che allorché Voyager II passerà per il piano degli anelli di Urano, questi ultimi ed il pianeta si troveranno relativamente alla sonda, nella direzione, opposta a quella di diversi satelliti, per cui la sequenza delle osservazioni dovrà comunque essere frutto di un compromesso.
Inoltre l'elevata velocità della sonda rispetto ad Urano (quasi 15/km/s) rischia di provocare una certa distorsione delle immagini più ravvicinate. Tempi di esposizione più brevi aiuteranno a ridurre questo effetto indesiderato, e sono comunque in corso studi e simulazioni per risolvere questi problemi.
Allo scopo di immettersi sulla traiettoria che porta a Nettuno, occorre che la sonda passi all'interno dell'orbita della luna più vicina al pianeta, che si chiama Miranda.
Circa 2 ore e 47 minuti prima del massimo avvicinamento ad Urano, Voyager II riprenderà le immagini migliori del satellite Titania, da una distanza di circa 370.000 km, approssimativamente un'ora più tardi sarà la volta di Oberon, da una distanza minima di 470.000 km. Dopo appena sette minuti la sonda rivolgerà la sua attenzione ad Ariel, che sarà osservato da soli 140.000 km di distanza. Ma l'incontro più ravvicinato, dopo altri 33 minuti, riguarderà proprio Miranda, che verrà scrutato da appena 52.000 km di distanza. Questa serie perdifiato di appuntamenti prevede, dopo altri 25 minuti l'attraversamento del piano degli anelli e quindi, trascorsi 43 minuti ancora, il passaggio della sonda sopra la sommità delle nubi di Urano.
Oltre alla ripresa di immagini, un altro esperimento molto importante e già collaudato dal Voyager sarà quello di occultazione radio, finalizzato a sondare sia la struttura verticale dell'atmosfera di Urano, sia la distribuzione di materia negli anelli.
L'occultazione avviene quanto la sonda vista dalla Terra, passa dietro gli oggetti indagati, provocando un'interruzione parziale o totale del segnale radio ricevuto sul nostro pianeta. Per due volte Voyager II passerà dietro agli anelli, ed in questi istanti si cercherà anche di osservare il Sole con lo spettometro ultravioletto e le telecamere, in modo da cogliere la luce solare che non viene riflessa, ma diffusa in avanti.
L'occultazione dei segnali radio da parte di Urano inizierà 2 ore e 38 minuti dopo il passaggio al periastro, e si protrarrà per circa un'ora e 22 minuti. Sarà durante questa fase, poco più di 13 minuti dopo che la sonda si sarà resa invisibile dalla Terra che Voyager II passerà alla minima distanza (326.000 km) dall'ultimo grande satellite, Umbriel le cui immagini avranno una risoluzione massima di sei km. Il 4 marzo 1986, infine, il veicolo interplanetario uscirà dalla sfera d'influenza gravidazionale di Urano, iniziando un lungo viaggio verso il suo successivo obiettivo: Nettuno.
(2. continua)

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