Juno (sonda spaziale)

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Juno
Immagine del veicolo
Juno Mission to Jupiter (2010 Artist's Concept).jpg
Dati della missione
Operatore NASA
Numero di catalogazione 2011-040A
SCN 37773
Destinazione Giove
Esito sonda lanciata, attualmente in viaggio verso Giove
Vettore Atlas V 551 (AV-029)
Lancio 5 agosto 2011, 16:25 UTC[1]
Massa 3 625 kg
Programma New Frontiers
Missione precedente Missione successiva
New Horizons OSIRIS-REx

Juno è una missione della NASA che studierà il campo magnetico di Giove attraverso una sonda che manterrà una orbita polare. È stata lanciata il 5 agosto 2011 a bordo di un razzo Atlas V dalla Cape Canaveral Air Force Station, in Florida.[1]

Juno è stata sviluppata nell'ambito del Programma New Frontiers, che prevede la realizzazione di missioni spaziali altamente specializzate e a medio costo (non superiore a 700 milioni di dollari).

Gli obiettivi principali saranno:

  • capire le proprietà strutturali e la dinamica generale del pianeta attraverso la misurazione della massa e delle dimensioni del nucleo, dei campi gravitazionale e magnetico;
  • misurare la composizione dell'atmosfera gioviana (in particolare le quantità di gas condensabili come H2O, NH3, CH4 e H2S), il profilo termico, il profilo di velocità dei venti e l'opacità della nubi a profondità maggiori di quelle raggiunte dalla sonda Galileo;
  • investigare sulla struttura tridimensionale della magnetosfera dei poli.

Sarà la prima missione diretta su Giove ad usare pannelli solari invece di generatori termoelettrici a radioisotopi.

Profilo di missione[modifica | modifica wikitesto]

Traiettoria interplanetaria di Juno: ogni punto segna un intervallo di 30 giorni. (EFB: Sorvolo della Terra; DSM: manovra orbitale in spazio profondo; JOI: Inserimento in orbita gioviana)

Il lancio è avvenuto il 5 agosto 2011, a bordo di un razzo Atlas V.[1] La traiettoria studiata per la missione ha previsto un fly-by della Terra nell'ottobre del 2013, in cui è stato sfruttato l'effetto fionda gravitazionale per fornire l'incremento di velocità necessaria a raggiungere Giove.[2] L'arrivo avverrà approssimativamente 5 anni dopo il lancio, nell'agosto 2016. Con un'opportuna sequenza di accensione dei razzi, verrà assicurata l'inserzione in un'orbita polare, con periodo di 11 giorni. La missione si concluderà nel 2017, dopo il completamento di 32 orbite attorno a Giove. L'analisi dei dati avverrà durante il 2018.

Lancio[modifica | modifica wikitesto]

Il lancio.

La missione è stata lanciata con successo venerdì 5 agosto 2011 alle 16:25 UTC (12:25 ora locale, 18:25 ora italiana)[1][3] a bordo del razzo Atlas V 551 dalla piattaforma di lancio 41 della base militare di Cape Canaveral Air Force Station, in Florida.

La fase di ascesa è durata complessivamente dieci minuti circa ed ha immesso la sonda in un'orbita di parcheggio approssimativamente circolare, a circa 120 km di altitudine. Dopo circa trenta minuti, una seconda accensione del Centaur ha immesso la sonda su una traiettoria di fuga dalla Terra. A circa 54 minuti dal lancio, è avvenuta la separazione della sonda dal razzo Centaur ed il dispiegamento dei pannelli solari.[1] Sono state inoltre prese le misure necessarie al controllo dell'assetto, ponendo la sonda in rotazione ad una velocità compresa tra 1 e 2 giri al minuto (rpm).[4]

Gravity-assist con la Terra[modifica | modifica wikitesto]

La manovra di fionda gravitazionale (o gravity-assist) è stata eseguita il 9 ottobre 2013. Il massimo avvicinamento è stato raggiunto alle 19:21 GMT, quando la sonda è transitata entro 558 km dalla superficie terrestre, al di sopra dell'Africa meridionale.[5][6] Tuttavia un inconveniente, per il quale non è stata fornita ancora alcuna spiegazione, ha indotto la sonda ad entrare in modalità di sicurezza (safe mode).[5] Ciò non ha impedito che la manovra fosse eseguita con successo perché il gravity-assist era passivo, non era cioè prevista l'accensione dei motori. Le osservazioni che erano state programmate tuttavia potrebbero non essere state eseguite.

Durante la fase di avvicinamento, la sonda ha scattato delle immagini della Luna.[7] Era inoltre previsto di utilizzare i dati raccolti nel corso del passaggio nel tentativo di fornire una spiegazione della cosiddetta "anomalia dei flyby con la Terra": alcune sonde che hanno eseguito manovre di fionda gravitazionale con il nostro pianeta hanno acquisito un incremento nella velocità maggiore rispetto a quello previsto matematicamente. L'acquisizione di nuovi dati sembrerebbe essenziale per determinare se ciò possa essere dovuto ad imprecisioni nei software o a fenomeni fisici non ancora individuati.[8]

Strumenti scientifici[modifica | modifica wikitesto]

Schema degli strumenti scientifici di Juno (Fonte: NASA)

Ecco gli strumenti che contiene:

  • MWR (Microwave radiometer): L'obbiettivo principale del radiometro sarà sondare la profonda atmosfera di Giove a onde radio tra 1.3 cm e 50 cm usando sei radiometri separati per misurare l'emissione termica del pianeta. Questo strumento è stato costruito dal Jet Propulsion Laboratory e l'Investigatore Principale sarà Mike Janssen.[9]
  • JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper): L'obbiettivo principale del JIRAM sarà sondare i strati superiori dell'atmosfera gioviana fino ad una pressione tra 5 e 7 bar, nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso tra 2 e 5 nanometri, usando una fotocamera ed uno spettrometro. Questo strumento è stato costruito dal Istituto Nazionale per l'Astrofisica (INAF) e la Selex-Galileo Avionica, e l'investigatore principale per la missione sarà Angioletta Corradini.[9]
  • FGM (Fluxgate Magnetometer): Gli studi del campo magnetico avranno tre obbiettivi: mappare il campo magnetico, determinare le dinamiche del nucleo di Giove, e determinare la struttura 3D della sua magnetosfera polare. Questo strumento è stato costruito dal Goddard Space Flight Center, della NASA, e l'Investigatore Principale sarà Jack Connerney.[9]
  • ASC (Advanced Stellar Compass): L'obbiettivo del ASC sarà permettere a Juno di orientarsi, in base a complesse e precise osservazioni stellari. Questo strumento è stato costruito dal Goddard Space Flight Center, della NASA e l'Investigatore principale sarà Jack Connerney.[9]
  • JADE (Jovian Auroral Distribution Experiment): JADE studierà la struttura del plasma intorno alle aurore di Giove, misurando la posizione, l'energia e la distribuzione per composizione delle particelle cariche della magnetosfera polare di Giove. Questo strumento è stato costruito dal Southwest Research Institute, e l'Investigatore Principale sarà David McComas.[9]
  • JEDI (Jovian Energetic particle Detector Instrument): JEDI misurerà l'energia e la distruzione angolare dell'idrogeno, l'elio, l'ossigeno, lo zolfo e altri ioni nella magnetosfera polare di Giove. Questo strumento è stato costruito dall'Applied Physics Laboratory e l'investigatore principale per la missione sarà Barry Maulk.[9]
  • WAVES (Radio and Plasma Wave Sensor): Questo strumento identificherà la regioni delle correnti presenti nelle aurore, per riuscire a definire le emissioni radio di Giove e l'accelerazione che subiscono le particelle presenti nell'aurora, misurando lo spettro radio e plasma nella regione dell'aurora. Questo strumento è stato costruito dall'Università dell'Iowa e l'Investigatore Principale sarà William Kurth.[9]
  • UVS (Ultraviolet Imaging Spectrograph): UVS registrerà la lunghezza d'onda, la posizione ed il tempo d'arrivo dei fotoni ultravioletti. Usando un rilevatore con un canale a 1024x256 micron, riuscirà a ottenere immagini spettrali delle emissioni delle aurore nella magnetosfera polare. Questo strumento è stato costruito dal Southwest Research Institute e l'Investigatore Principale sarà G. Randall Gladstone.[9]
  • GSE (Gravity Science Experiment): Lo scopo primario di questo strumento sarà studiare la struttura interna di Giove, ottenendo misurazioni dettagliate del suo campo gravitazionale da una posizione di orbita polare. Sarà un esperimento di radio-scienza che userà i sistemi di telecomunicazioni per rispedire dati sulla Terra riguardo alla posizione precisa di Juno rispetto a Giove. La distribuzione della massa nel nucleo di Giove dovrebbe causare variazioni locali nella sua gravità, e queste saranno rilevate grazie all'effetto doppler nello spettro radio delle onde X e Ka. Questo strumento è stato costruito da Thales Alenia Space-I e l'Investigatore principale sarà Luciano Iess.[9]
  • JCM (JunoCam): Una fotocamera/telescopio che includerà un carico scientifico per facilitare il coinvolgimento del pubblico e per scopi educativi. Opererà per soltanto 7 orbite intorno a Giove dato che la radiazione del campo magnetico di Giove è talmente forte da proibire l'uso prolungato. Questo strumento è stato costruito dal Malin Space Science Systems e l'Investigatore Principale sarà Michael C. Malin.[9]

Targa dedicata a Galileo Galilei e figurine LEGO[modifica | modifica wikitesto]

Iscrizione dedicata a Galileo, presente sulla sonda Juno. Il testo dice: "Nel 11esimo (giorno), era in questa formazione, e la stella più vicina a Giove era metà della dimensione dell'altra e molto vicina all'altra così che, durante le precedenti notti, tutte e tre le stelle osservate erano della stessa dimensione e distanti ugualmente; così che è evitante che intorno a Giove ci sono tre stelle che si muovono, invisibili a tutti fino ad ora." Credit: ASI/NASA
Le tre figurine LEGO portate verso Giove insieme a Juno. Da sinistra verso destra, abbiamo Giove, con un fulmine in mano, poi Giunone, che indaga su suo marito, quindi con una lente d'ingrandimento, mentre alla fine abbiamo Galileo, che ha un telescopio nella mano sinistra e un planisfero di Giove sulla destra. Credit: NASA/JPL

Oltre a questo set di strumenti scientifici all'avanguardia, la sonda porta con sé anche una placca dedicata a Galileo Galilei, fornita dall'Agenzia Spaziale Italiana. Questa è una copia in alluminio dell'originale manoscritto in cui Galileo ha descritto per la prima volta le 4 lune galileiane di Giove. Oltre a questo porta anche 3 figurine LEGO, che rappresentano Galileo, Giove e sua moglie Giunone (Juno). Dal Monte Olimpo, Giunone è riuscita a guardare attraverso le nubi e capire la vera natura di suo marito, la sonda Juno spera di riuscire a fare lo stesso con il più grande gigante gassoso del Sistema Solare. Le 3 figurine sono state costruite in alluminio invece della solita plastica dei LEGO per permettere loro di durare a lungo durante il volo spaziale.[10]

Pannelli solari[modifica | modifica wikitesto]

Uno dei pannelli solari di Juno

Differentemente dalla sonda Galileo, per Juno è prevista l'alimentazione tramite pannelli solari invece dei generatori termoelettrici a radioisotopi. Questa scelta è stata resa possibile dal significativo miglioramento negli ultimi decenni della tecnologia delle celle solari, che ne ha comportato un aumento dell'efficienza e quindi una riduzione nelle dimensioni minime necessarie perché un pannello possa sviluppare sufficiente potenza per l'alimentazione di una sonda ad una tale distanza dal Sole. Inoltre è ridotta la disponibilità di generatori termoelettrici a radioisotopi per missioni spaziali. Utilizzando energia solare, la NASA evita le proteste che negli anni passati hanno accompagnato il lancio di sonde alimentate da generatori termoelettrici a radioisotopi (dovute all'accusa, confutata dalla NASA, di essere rischiosi per la salute pubblica). Va comunque notato che la NASA ha programmato l'uso di generatori termoelettrici a radioisotopi in numerosi altri progetti e la decisione di utilizzare una fonte di energia alternativa in questa missione è stata prettamente pratica ed economica piuttosto che politica.

Contributo italiano[modifica | modifica wikitesto]

L'Italia ha fornito alla missione due strumenti: lo spettrometro ad immagine infrarosso JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper, Principal Investigator "Angioletta Coradini", dedicato all'omonima astronoma morta nel 2011, dell'INAF-IFSI, realizzato da Selex-Galileo Avionica) e lo strumento di radioscienza KaT (Ka-Band Translator, PI Luciano Iess dell’Università La Sapienza di Roma, realizzato da Thales Alenia Space-I) che rappresenta la porzione nella banda Ka dell’esperimento di gravità. Ambedue questi strumenti sfruttano importanti sinergie con gli analoghi strumenti in sviluppo per la missione BepiColombo, ottimizzando i costi ed incrementando il ruolo sia scientifico che tecnologico italiano.
L'accordo NASA - ASI è stato firmato in data 21 marzo 2008.[11]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b c d e (EN) NASA's Juno Spacecraft Launches to Jupiter, NASA, 5 agosto 2011. URL consultato il 5 agosto 2011.
  2. ^ (EN) Juno probe heads for Jupiter from Cape Canaveral, BBC.co.uk, 5 agosto 2011. URL consultato il 5 agosto 2011.
  3. ^ Juno comincia il suo lungo viaggio verso Giove, ASI, 5 agosto 2011. URL consultato il 5 agosto 2011.
  4. ^ (EN) Atlas/Juno launch timeline, Spaceflight now, 28 luglio 2011. URL consultato il 5 agosto 2011.
  5. ^ a b (EN) Mike Wall, NASA Jupiter Probe Suffers Glitch After Earth Flyby in Space.com, Tech Media Network, 9 ottobre 2013. URL consultato il 10 ottobre 2013.
  6. ^ (EN) Kelly Beatty, Juno's Hi-and-Bye Flyby in Sky & Telescope, Sky Publishing, 9 ottobre 2013. URL consultato il 10 ottobre 2013.
  7. ^ (EN) JUNO Earth Flyby - Pictures, Malin Space Science Systems. URL consultato il 10 ottobre 2013.
  8. ^ (EN) Stuart Clark, Juno: The spacecraft putting sling theory to the test, BBC.com, 9 ottobre 2013. URL consultato il 10 ottobre 2013.
  9. ^ a b c d e f g h i j Lancio Juno: Conosciamo Meglio La Sonda che Studierà Giove - Link2Universe. URL consultato il 2015-05-10.
  10. ^ LEGO Figures Flying On NASA Jupiter Probe. URL consultato il 2015-05-10.
  11. ^ A.S.I. - Agenzia Spaziale Italiana, JUNO - Alla scoperta di Giove, 4 dicembre 2008. URL consultato il 10-10-2010.

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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