Lasciando Plutone nella polvere: la sonda New Horizons si prepara per l’epico attraversamento dello ‘shock di terminazione’
Questa immagine ad alta risoluzione catturata dalla sonda New Horizons della NASA combina immagini blu, rosse e a infrarossi per mostrare un’ampia area luminosa su Plutone conosciuta come Sputnik Planum, che è risultata ricca di ghiacci di azoto, monossido di carbonio e metano. (Credito immagine: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)
La sonda New Horizons della NASA ha condotto il primo e unico sorvolo del sistema di Plutone, culminando nell’approccio più vicino a quel mondo distante nel luglio 2015. Proseguendo il suo viaggio, la sonda ha effettuato un sorvolo il 1° gennaio 2019 di Arrokoth, un oggetto della Cintura di Kuiper (KBO), situato in una regione dello spazio oltre Nettuno chiamata Cintura di Kuiper. Ci sono molti altri mondi ghiacciati che risiedono nella Cintura di Kuiper, resti celesti dalla formazione del nostro sistema solare. Per New Horizons, la raccolta di ulteriori dati scientifici di esplorazione è, per così dire, all’orizzonte.
Questa immagine composita dell’oggetto primordiale della Cintura di Kuiper Arrokoth è stata compilata dai dati ottenuti dalla sonda New Horizons della NASA mentre sorvolava l’oggetto il 1° gennaio 2019. L’immagine combina dati a colori migliorati (vicini a ciò che l’occhio umano vedrebbe) con dettagliate immagini pancromatiche ad alta risoluzione. (Credito immagine: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko)
Osservazioni inestimabili
Alla fine dello scorso anno, uno studio delle Accademie Nazionali degli Stati Uniti intitolato “Il prossimo decennio di scoperte in fisica solare e spaziale: esplorare e proteggere la casa dell’umanità nello spazio” ha osservato che “le sfide chiave sono continuare a ricevere le inestimabili osservazioni dalle sonde New Horizons e Voyager, che sono i soli mezzi per ottenere conoscenze dirette dell’ambiente nell’eliosfera esterna e al di fuori della bolla eliosferica.”
Quel rapporto ha anche notato che “muovendosi verso l’esterno, il confine del sistema solare dove l’influenza del sole diminuisce e viene sostituita dall’ambiente interstellare, c’è molto da scoprire.” Il rapporto decennale sull’eliosfera è importante per diverse ragioni, ha detto Alan Stern, investigatore principale di New Horizons del Southwest Research Institute a Boulder, Colorado. “È una convalida completamente indipendente da parte della comunità su quanto sia importante e unica la scienza di New Horizons per quel campo,” ha detto a Space.com.
New Horizons si sta preparando per attraversare lo “shock di terminazione” del sole, ha detto Stern, dove il vento solare subsonico rallenta e diventa subsonico mentre si scontra con il mezzo interstellare.
Gioco di ipotesi
Sebbene New Horizons sia ora in modalità di ibernazione, la sonda sta ancora raccogliendo dati di eliofisica 24 ore su 24, ha detto Stern, immagazzinando quei dati nella memoria a stato solido a bordo — fondamentalmente una grande unità flash. “Siamo entrati in modalità di ibernazione il 3 ottobre dello scorso anno. Usciremo da quella modalità il 2 aprile di quest’anno. Quando ci sveglieremo, trasmetteremo i dati arretrati di New Horizons alla Rete di Spazio Profondo della NASA,” ha detto Stern. “Ma l’effettivo attraversamento dello shock di terminazione, il tempismo è un gioco di ipotesi. Nessuno può prevederlo completamente, ma potrebbe potenzialmente avvenire già nel 2027 … e vogliamo essere pronti allora per non perderlo,” ha notato Stern.
Nel frattempo, New Horizons è in perfetta salute. “Non c’è nulla di rotto sulla sonda e i sette strumenti che trasporta,” ha aggiunto. “Stanno funzionando super bene, così come quando sono stati lanciati.”
Indicatore del carburante basso
Ma New Horizons è a corto di propellente. “E questo significa solo che dobbiamo essere parsimoniosi con quel carburante. Qualsiasi carburante che spendiamo non ci porterà a un nuovo sorvolo di un KBO, quindi riduce le probabilità di un sorvolo,” ha detto Stern. Essere a corto di carburante significa che Stern ha adottato un nuovo titolo oltre a quello di investigatore principale: “accumulatore di carburante in capo.”
Per quanto riguarda la potenza e la trasmissione dei dati della sonda, il veicolo a lunga distanza è pronto. Il suo sistema di generazione di energia nucleare durerà forse fino al 2050, ha consigliato Stern. Quindi, New Horizons potrebbe effettuare un sorvolo di un altro KBO lontano? Possibilmente, se la missione riceve un aiuto dagli osservatori terrestri, in particolare dal prossimo Osservatorio Vera C. Rubin. La rilevazione di KBO da parte di Rubin lungo un percorso di volo raggiungibile da New Horizons “aumenterebbe significativamente le probabilità di ottenere un sorvolo,” ha aggiunto Stern. “Ma è una ricerca dell’ago nel pagliaio,” ha aggiunto, “anche usando i migliori strumenti del mondo.”
Domande senza risposta
Nel frattempo, un team di eliofisica di New Horizons composto da circa una dozzina di scienziati e ingegneri è intensamente concentrato sulle misurazioni della sonda effettuate nell’eliosfera esterna, ha detto Andrew Poppe del Laboratorio di Scienze Spaziali dell’Università della California, Berkeley. È un co-investigatore e responsabile scientifico dell’eliofisica nella missione New Horizons. Quel team si sta preparando per l’attraversamento dello shock di terminazione da parte di New Horizons, uno dei confini esterni chiave tra la nostra eliosfera e lo spazio interstellare, ha detto Poppe a Space.com. “Entrambe le sonde Voyager hanno attraversato questo confine e rivelato una ricchezza di nuova fisica,” ha detto. “Tuttavia, a causa di certe limitazioni negli strumenti di Voyager, domande chiave riguardanti una popolazione di ioni conosciuti come ‘ioni di raccolta’ sono rimaste senza risposta.”
Poppe ha aggiunto che, dalle misurazioni di Voyager, è diventato sempre più chiaro che questi ioni di raccolta possono in effetti dominare il trasferimento di energia e momento attraverso lo shock di terminazione.
Prime misurazioni in assoluto
Fortunatamente, New Horizons trasporta strumenti chiave — il Solar Wind Around Pluto (SWAP) e il Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI) — che condurranno le prime misurazioni in assoluto di questi critici ioni di raccolta nell’eliosfera esterna e attraverso lo shock di terminazione. “Tenendo questo a mente, il team di eliofisica di New Horizons ha pianificato modalità specifiche di osservazione degli strumenti, pianificando i budget di downlink dei dati (non un’impresa facile da oltre 60 unità astronomiche!), e coinvolgendo la più ampia comunità teorica dell’eliosfera esterna per prepararsi alle misurazioni rivoluzionarie che New Horizons restituirà nel prossimo futuro,” ha detto Poppe.
Nel complesso, il team di New Horizons è umile nel seguire le orme di Voyager, ha detto Poppe, “ma straordinariamente entusiasta di contribuire con misurazioni uniche dei confini esterni dell’eliosfera che chiamiamo ‘casa.’”
Incontro storico
L’attraversamento dello shock di terminazione stesso potrebbe durare solo 10 minuti, ha detto Pontus Brandt, scienziato del progetto New Horizons presso il Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University (APL) a Laurel, Maryland. “Ma ci saranno probabilmente attraversamenti multipli mentre lo shock si muove avanti e indietro sulla sonda per più giorni e sarà sicuramente un altro incontro storico per New Horizons,” ha detto Brandt. “I dati dell’incontro con lo shock di terminazione saranno un tesoro per i fisici spaziali di tutto il mondo che sono ansiosi di capire come funziona questo vasto confine,” ha detto Brandt a Space.com. “Tutte queste scoperte da missioni pionieristiche come Voyager e New Horizons ci insegnano quanto poco sappiamo su ciò che si trova oltre, e aprono la strada a una futura missione dedicata alla Sonda Interstellare,” ha detto.
Essenza dell’esplorazione
Brandt ha sottolineato un altro possibile bonus di esplorazione di New Horizons. “Penso che potremmo aver visto solo la punta dell’iceberg della Cintura di Kuiper, che potrebbe essere molto più estesa di quanto avremmo mai potuto immaginare,” ha detto Brandt. “Gli impatti di polvere misurati dalla sonda continuano a essere elevati, sfidando tutte le nostre aspettative di una ‘scogliera di Kuiper.’ Bisogna sempre darsi l’opportunità di scoprire,” ha aggiunto Brandt, “l’essenza dell’esplorazione.”
Tra qualche anno, New Horizons potrebbe benissimo trovarsi nel mezzo di una nuova regione della Cintura di Kuiper, ha suggerito Brandt. Questo sarebbe “un’opportunità storica per la scienza planetaria con importanti implicazioni per la comprensione dei sistemi esoplanetari.”
Nuove sorprese
Come “primo soccorritore” e detentore del record di una sonda spaziale, New Horizons ha già accumulato osservazioni storiche come la prima sonda a esplorare Plutone e le sue lune da vicino. Inoltre, dopo un viaggio di nove anni, la sonda ha superato il suo secondo obiettivo scientifico principale, sorvolando il KBO Arrokoth nel 2019, l’oggetto più distante mai ispezionato da vicino.
Le scoperte di New Horizons saranno al centro di un prossimo incontro scientifico per il decimo anniversario del sorvolo di Plutone, ora in fase di pianificazione per questo luglio presso l’APL, che ha progettato, costruito e opera la sonda New Horizons e gestisce la missione per la NASA. “Stiamo raccogliendo tutto ciò che è stato appreso dal sorvolo di New Horizons. E non solo dalla sonda, ma anche dal Telescopio Spaziale Hubble, dal Telescopio Spaziale James Webb e dalle osservazioni terrestri,” ha detto Stern. “Quindi, restate sintonizzati. Scommetto su alcune nuove sorprese!”