Ci aspettiamo di rivoluzionare le previsioni del meteo spaziale. La nuova costellazione PUNCH della NASA mapperà il vento solare in 3D

(Credito immagine: NASA) Il sole, con tutto il suo splendore, tende a nascondersi dietro un velo di mistero. Ad esempio, la sua atmosfera esterna, la corona, sembra essere più calda della sua superficie — molto più calda — e gli scienziati non sono sicuri del perché. C’è anche un grande enigma riguardante come il vento solare, che è un flusso di particelle cariche che emanano dal sole, venga accelerato mentre sfreccia nello spazio. Cosa esattamente guida quelle particelle? E presto, la NASA intende affrontare un altro enigma solare che riguarda sia la corona che il vento solare. L’agenzia vuole sapere come uno si trasforma nell’altro — e capire come questa connessione crei infine la camera del vento solare in cui viviamo, conosciuta come l’eliosfera. Il 27 febbraio, a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9, la NASA prevede di lanciare la missione PUNCH per studiare il sole in orbita bassa terrestre. Viaggerà insieme all’osservatorio SPHEREx dell’agenzia, che è una sorta di versione grandangolare del James Webb Space Telescope, come parte del programma di servizi di lancio dell’agenzia che lavora per rendere le missioni spaziali più economiche. “PUNCH è la prima missione specificamente progettata per unificare due particolari campi principali all’interno dell’eliophisica: la fisica solare e la fisica del vento solare,” ha detto Craig DeForest, investigatore principale di PUNCH presso il Southwest Research Institute, ai giornalisti il 4 febbraio. PUNCH, che sta per Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere, è composto da quattro piccoli satelliti che lavoreranno in tandem per creare osservazioni 3D dell’eliosfera interna in particolare. L’eliosfera si riferisce a una regione (simile a una bolla) intorno al sole. Questa regione in realtà racchiude l’intero nostro sistema solare ed è formata come risultato delle particelle del vento solare che fluiscono dal sole e alla fine premono nel mezzo interstellare. Questo crea una barriera tra la parte dello spazio dominata dal vento solare e il resto dell’universo, lasciando il nostro quartiere cosmico in questa sorta di camera del vento solare. “La nostra eliosfera è questo oggetto massiccio e gigantesco che si estende così lontano dal sole, e PUNCH collegherà dall’estremità più vicina del sole fino alla più lontana,” ha detto Joe Westlake, direttore della Divisione di Eliophisica della NASA presso la sede dell’agenzia, ai giornalisti durante la chiamata. Ma, ancora una volta, ciò che gli scienziati sperano davvero di scoprire è come la corona diventi l’eliosfera. “PUNCH sarà davvero un grande unificatore,” ha detto Nicholeen Viall, scienziata della missione PUNCH presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland, durante la chiamata. Notizie spaziali in tempo reale, gli ultimi aggiornamenti sui lanci di razzi, eventi di osservazione del cielo e altro ancora! Questo potrebbe avere implicazioni di vasta portata, più affascinanti riguardo a quanto bene possiamo prevedere eventi meteorologici spaziali agrodolci che ci forniscono contemporaneamente splendide aurore e minacce alla rete elettrica. Come funziona PUNCH Ci sono alcuni aspetti chiave del modo in cui PUNCH opererà. Innanzitutto, come menzionato, non è un’unica navicella spaziale ma piuttosto una costellazione di quattro che saranno stazionate in diverse aree dell’orbita bassa terrestre. La ragione di questo quartetto è molto interessante, e in effetti non è un concetto inedito nell’esplorazione spaziale. “Dobbiamo avere due tipi di strumenti,” ha detto DeForest, “uno che guarda vicino al sole, dove è luminoso, e uno che guarda più lontano dal sole dove è più debole — ma quelli che guardano più lontano hanno un problema: c’è un pianeta in mezzo, sotto forma della Terra.” Tuttavia, c’è una soluzione. “Dovevamo fare lo strumento o molto lontano dalla Terra, il che sarebbe stato proibitivo in termini di costi,” ha detto DeForest. “Oppure, dovevamo farlo grande quanto la Terra.” Il team ha optato per quest’ultima opzione. Ovviamente, però, non è facile — e forse impossibile? — fare una navicella spaziale delle dimensioni della Terra con la tecnologia che abbiamo. Quindi, gli scienziati hanno scelto la cosa migliore successiva. “Tutto quello che dovevamo fare era dividerlo in tre parti e montarlo su tre diverse navicelle spaziali,” ha detto DeForest. “Ecco perché abbiamo tre imagers a campo largo.” Il concetto è simile a come il team dell’Event Horizon Telescope (EHT) ha catturato la prima (e seconda) immagine di un buco nero mai realizzata dall’umanità. Per raggiungere un tale risultato, i ricercatori dell’EHT hanno capito che avrebbero avuto bisogno di un telescopio grande quanto la Terra — quindi, hanno sparso un gruppo di telescopi in diverse sezioni del pianeta, poi hanno unito tutti i dati insieme. Per quanto riguarda l’ultima parte di PUNCH — il quarto membro della costellazione di satelliti — DeForest ha spiegato che è un imager a campo stretto costruito dal Naval Research Laboratory di Washington, D.C. Questo funziona diversamente dagli altri tre; coinvolge una fotocamera situata in modo tale da poter vedere un’eclissi solare totale artificiale. Ricorda cosa sembrava l’eclissi solare totale naturale del 2024, ad esempio: un delicato alone bianco intorno a un cerchio scuro. L’alone bianco era la corona del sole, e il cerchio scuro era la silhouette della luna. È la stessa idea. “PUNCH vedrà un’eclissi solare totale; vedrà quella corona; la vedrà mentre si estende verso l’esterno, ma è ancora meglio di un’eclissi — perché puoi vederla non solo per i pochi minuti in cui la luna blocca il corpo principale del sole, permettendoti di vedere la corona, ma poiché PUNCH crea un’eclissi artificiale, possiamo guardarla tutto il tempo, e possiamo guardarla in alta definizione,” ha detto Viall. “Se immagini di vedere l’eclissi su un cielo reale, ciò che PUNCH vede si estende da direttamente sopra la testa, fino all’orizzonte,” ha aggiunto. “È un volume enorme del sistema solare.” Ma questa è solo metà della storia. La seconda cosa importante di PUNCH è che è un polarimetro che sfrutta una proprietà della luce chiamata polarizzazione. “Un polarimetro è una fotocamera che può misurare la luce polarizzata come potresti vedere attraverso un paio di occhiali da sole polarizzati, e lo usiamo per misurare ciò che stiamo immaginando in tre dimensioni,” ha detto DeForest. “Tutto ciò che vediamo intorno a noi, eccetto la fonte di luce stessa, è disperso da una superficie o da un oggetto che è nello spazio,” ha aggiunto. “Quindi, mentre guardiamo il vento solare, stiamo guardando la luce solare che è dispersa dal materiale effettivo che stiamo vedendo. Quel processo di dispersione polarizza la luce, e il grado di polarizzazione ci dice dove si trovava l’oggetto in tre dimensioni.” Effetti collaterali benvenuti PUNCH, se tutto va secondo i piani, dovrebbe essere in grado di rivelare cose sul sole che vanno oltre l’unificazione della corona e dell’eliosfera. Ad esempio, il team dice che questo potrebbe davvero cambiare le carte in tavola per le previsioni del meteo spaziale, il che significa che potremmo essere in grado di sapere quando una tempesta solare colpirà con maggiore precisione di quanto possiamo attualmente. Questo è positivo per i cacciatori di aurore, certo, ma è anche utile nel caso in cui una tempesta maggiore con il potere di danneggiare gli astronauti in passeggiata spaziale, ad esempio, sia diretta verso di noi. “Ci aspettiamo di rivoluzionare il modo in cui viene previsto il meteo spaziale,” ha detto DeForest. “Siamo la prima missione in grado di tracciare eventi meteorologici spaziali in tre dimensioni in modo routinario attraverso il sistema solare.” PUNCH riuscirà anche a lavorare con altre sonde solari, inclusa la pionieristica Parker Solar Probe che letteralmente si tuffa nella corona del sole di tanto in tanto, più recentemente la vigilia di Natale dell’anno scorso. “Insieme, le due missioni forniranno i primi set di dati complementari, mostrando come il sole dà origine al vento solare e al meteo spaziale che coprono un fattore di un miliardo in scala,” ha detto DeForest. “È come tracciare e misurare simultaneamente l’anatomia di un velocista e anche i movimenti individuali delle molecole di glucosio nei muscoli di quel corridore.” E DeForest menziona un “effetto collaterale” speciale della scienza principale di PUNCH: “Permetteremo una nuova astronomia producendo la mappa stellare polarimetrica più completa del mondo di poco più di tre quarti del cielo visibile.” Unisciti ai nostri Forum Spaziali per continuare a parlare di spazio sulle ultime missioni, il cielo notturno e altro ancora! 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