C’era un bagliore nell’aria stasera alla Vandenberg Space Force Base in California, e non solo perché un razzo SpaceX Falcon 9 è decollato portando prezioso carico della NASA. Mentre il telescopio spaziale SPHEREx dell’agenzia e la missione solare PUNCH si dirigevano verso le loro stazioni orbitali stasera (11 marzo) alle 23:10 EST (0310 12 marzo GMT), i membri del controllo missione apparivano euforici, gli spettatori che hanno assistito al decollo applaudivano e gli scienziati che hanno costruito queste missioni esprimevano un misto di sollievo ed eccitazione. “Sono così felice che siamo finalmente nello spazio!” ha detto Farah Alibay, ingegnere capo del sistema di volo su SPHEREx presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. “È davvero fantastico avere SPHEREx nello spazio.”
Il lancio segue una serie inaspettata di cinque ritardi, sfortunati contrattempi come i devastanti incendi in California che hanno colpito diversi membri della missione, e il tumulto generale all’agenzia che ha fatto notizia recentemente. Inoltre, la promessa combinata di SPHEREx e PUNCH è enorme, sia metaforicamente che letteralmente. (L’integrato SPHEREx e PUNCH pesava circa 1.667 libbre, o 756 chilogrammi).
Cos’è SPHEREx?
Parte dell’anticipazione intorno alla missione SPHEREx da 488 milioni di dollari rispecchia ciò che abbiamo visto il giorno di Natale del 2021, quando gli scienziati hanno lanciato il James Webb Space Telescope (JWST) verso la sua destinazione spaziale al Punto di Lagrange 2 — e per una buona ragione. Come il JWST, SPHEREx — che sta per Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer — lavora con lunghezze d’onda infrarosse, che sono invisibili agli occhi umani. Sono più simili a firme di calore; i vigili del fuoco, ad esempio, usano rilevatori di lunghezze d’onda infrarosse per capire dove sono concentrati gli incendi in un edificio bersaglio.
Il motivo per cui gli astronomi si interessano alle lunghezze d’onda infrarosse, tuttavia, ha a che fare con il fatto che l’universo si sta espandendo dall’inizio dei tempi. Questa espansione influisce sulle lunghezze d’onda della luce che emanano dagli oggetti cosmici di interesse, come le stelle, che viaggiano verso i nostri rilevatori sulla Terra. Una volta più strette, le lunghezze d’onda bluastre possono allungarsi come elastici per diventare più lunghe, rossastre — e quando viaggiano attraverso vaste distanze, quelle lunghezze d’onda possono davvero allungarsi fino a finire nella regione infrarossa dello spettro elettromagnetico. In definitiva, ciò significa che la luce proveniente da oggetti lontani è invisibile agli occhi umani e alla maggior parte della tecnologia umana.
Il JWST e SPHEREx, tuttavia, possono effettivamente raccogliere dati da quelle lunghezze d’onda. Questo ci dà affascinantemente una finestra su una sezione dell’universo tipicamente nascosta a noi. Altri telescopi, per essere giusti, hanno avuto capacità infrarosse, come il telescopio Spitzer ora ritirato e persino il telescopio spaziale Hubble, ma non abbastanza per eguagliare la potenza del JWST e di SPHEREx. Ci sono anche altri vantaggi delle lunghezze d’onda infrarosse; ad esempio, possono aiutare gli scienziati a vedere dietro coperte di polvere che coprono stelle in formazione e decodificare le complessità delle atmosfere esoplanetarie.
C’è una differenza tra il JWST e SPHEREx, però — una chiave. Il JWST è più abile nel creare viste estremamente dimensionali di piccole sezioni di cielo, mentre il telescopio conico SPHEREx alto 2,6 metri è costruito per adottare un approccio più ampio. “Stiamo letteralmente mappando l’intero cielo celeste in 102 colori infrarossi per la prima volta nella storia dell’umanità,” ha detto Nicky Fox, amministratore associato per la Direzione della Missione Scientifica della NASA, durante una conferenza sulla missione il 31 gennaio. Come dice il team della missione, è “come scansionare l’interno di un globo.”
I prossimi passi per SPHEREx, ora che è entrato nello spazio, coinvolgono il viaggio con successo verso la sua orbita selezionata — un’orbita polare che è “sincrona con il sole,” il che significa che la posizione del veicolo spaziale rispetto al sole rimane costante. Questo tipo di orbita è importante per la missione perché SPHEREx deve essere sempre protetto dal calore del sole; ricordate come le lunghezze d’onda infrarosse sono come firme di calore. L’interferenza del calore rovinerebbe seriamente i dati del telescopio (la stazione L2 del JWST è anche perfettamente protetta dal calore solare). “Rimanendo sopra la linea giorno-notte (o terminatore) della Terra per l’intera missione, l’osservatorio manterrà gli scudi fotonici conici che circondano il suo telescopio puntati almeno a 91 gradi dal sole,” afferma una panoramica della missione. Inoltre, come spiega la NASA in quella panoramica della missione, il telescopio dovrà puntare lontano dalla Terra a causa del bagliore infrarosso brillante del nostro stesso pianeta. Poi, una volta al sicuro: ”Ogni orbita di circa 98 minuti consente al telescopio di immaginare una striscia a 360 gradi del cielo celeste. Man mano che l’orbita della Terra intorno al sole progredisce, quella striscia avanza lentamente, permettendo a SPHEREx di completare una mappa di tutto il cielo entro sei mesi.”
E mentre siamo sull’argomento del sole, è tempo di passare a PUNCH.
Cos’è PUNCH?
La missione PUNCH da 165 milioni di dollari, al contrario, è stata costruita per concentrarsi letteralmente sul sole. Sta per Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere e, più specificamente, è destinata a decodificare come l’atmosfera esterna del sole, o corona, si trasforma nel vento solare. Il fatto è che viviamo in una sorta di camera del vento solare, una bolla che racchiude il nostro sistema solare chiamata eliosfera, ma gli scienziati non sono del tutto sicuri delle dinamiche esatte all’interno di questa sfera. È, tuttavia, abbastanza importante comprendere tali dinamiche perché può aiutare con obiettivi come migliorare le previsioni del meteo spaziale, che influiscono direttamente sulla nostra sicurezza qui sulla Terra. Il meteo spaziale, che di solito deriva da esplosioni di plasma che eruttano dal sole sotto forma di espulsioni di massa coronale, o CME, può creare interruzioni nella nostra rete elettrica, interrompere i segnali GPS, rappresentare minacce per gli astronauti nello spazio (e, per aggiungere un po’ di dolcezza amara, generare aurore luminose intorno al nostro pianeta).
La missione PUNCH coinvolge quattro piccoli satelliti da 63,5 kg, tre dei quali sono immaginatori a campo largo e uno dei quali è un immaginatore a campo stretto. L’immaginatore a campo stretto sarà essenzialmente in grado di imitare un’eclissi solare totale per sé stesso — tranne che a un altro livello. Ricordate cosa sembrava l’eclissi solare totale naturale del 2024: un alone bianco sfocato 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 — l’immaginatore a campo stretto di PUNCH può generare un’eclissi solare artificiale, tranne che questa eclissi artificiale sarà visibile 24 ore su 24 e la corona apparirà in definizione molto più alta. Gli immaginatori a campo largo, nel frattempo, sono destinati a richiamare un concetto chiamato polarimetria per creare una mappa super dettagliata e tridimensionale delle caratteristiche viste attraverso la corona del sole e il sistema solare interno. Questo include, ovviamente, le CME. “Dobbiamo avere due tipi di strumenti,” ha detto Craig DeForest, investigatore principale di PUNCH dal Southwest Research Institute, ai giornalisti il 4 febbraio. “Uno che guarda vicino al sole, dove è luminoso, e uno che guarda più lontano dal sole dove è più debole.”
I quattro satelliti PUNCH si troveranno anche in un’orbita polare, sincrona con il sole vicino alla linea giorno-notte della Terra — ma ironicamente, a differenza del suo compagno di carpool SPHEREx, PUNCH sarà sempre alla luce del sole.
Il lancio, a quanto pare, è andato senza intoppi — una vittoria per il relativamente nuovo Programma di Servizi di Lancio della NASA, che mira ad abbinare le missioni spaziali con veicoli appropriati per ridurre i costi e massimizzare l’efficienza (il motivo dietro la situazione di carpool di SPHEREx e PUNCH). Tuttavia, la storia è tutt’altro che finita. Sia PUNCH che SPHEREx devono stabilirsi nelle loro rispettive orbite, uno nascosto dal sole e l’altro immerso in esso, e dopo di ciò gli scienziati dovranno ancora avviare l’attrezzatura del veicolo spaziale per assicurarsi che non ci siano problemi. Al momento, la missione PUNCH è programmata per condurre scienza per almeno due anni, dice il team della missione, dopo un periodo di commissioning di 90 giorni che inizia stasera. SPHEREx, d’altra parte, è previsto per raccogliere dati su oltre 450 milioni di galassie insieme a più di 100 milioni di stelle nella Via Lattea durante una missione pianificata di due anni. Quando tutto andrà bene, sarà certamente una gioia accogliere due nuovi membri nella nostra impresa di esplorazione spaziale metallica. Sicuramente, la Parker Solar Probe inviterà PUNCH a sedersi al suo tavolo per il pranzo mentre il JWST e SPHEREx si incontreranno nei corridoi.