Aggiornamento (6:49am ET, 11 agosto): Questa storia è stata aggiornata con il nuovo orario di lancio del 12 agosto. Il lancio dell’11 agosto è stato cancellato a causa di un problema di pressione dell’elio dell’ultimo minuto.
La Parker Solar Probe della NASA è un computer da 1.500 libbre poco più piccolo di un’auto compatta, ma negli anni a venire raggiungerà velocità di 430.000 miglia all’ora per passare attraverso il bordo del sole stesso. Arrivarci non è un compito facile, e nemmeno capire il viaggio.
“Non so se posso veramente spiegarvi come funziona la traiettoria – è una bella traiettoria, è una traiettoria complicata”, ha detto a Quartz il dottor Yanping Guo, un ricercatore della Johns Hopkins University che ha tracciato il percorso della navicella nel cuore del sistema solare. “È una sfida spiegarlo in un linguaggio che altre persone possano capire”.
Proviamoci. Per prima cosa, nota Guo, arrivare al sole è “la più, più impegnativa di tutta l’esplorazione spaziale”. (Lei sa di cosa parla – Guo ha anche tracciato la rotta della sonda spaziale New Horizons che ha viaggiato verso Plutone nel 2015). Ma questa difficoltà potrebbe non essere intuitiva. Il sole è di gran lunga il corpo più grande del sistema solare, con un campo gravitazionale così forte che tiene letteralmente insieme tutti i pianeti. Essere risucchiati dovrebbe essere abbastanza elementare, giusto?
Ricordate, però, che la Terra sta orbitando intorno al sole, e velocemente-19 miglia (30 chilometri) al secondo. Immaginate di essere su una giostra, che gira velocemente intorno a un asse centrale. È molto più facile rimanere sul posto, o essere spinti verso l’esterno, che salire verso il centro. Queste stesse leggi della fisica, descritte da Johannes Kepler e Isaac Newton nel XVII secolo, governano il moto nello spazio.
Tenetevi forte
Rimaniamo sulla nostra giostra. La gravità del sole è quell’asse centrale, che ti tira dentro, che interagisce con la tua velocità intorno al bordo, bloccandoti in un’orbita. Per arrivare all’interno della giostra – o del sistema solare – devi diminuire la tua velocità in modo che l’attrazione dell’asse centrale abbia la meglio.
Per la Parker Solar Probe, questo inizia con uno dei razzi più potenti del mondo, il Delta IV, costruito dalla United Launch Alliance. Lancerà la sonda dal pianeta con più di 350 tonnellate di forza alle spalle.
Qualunque oggetto in partenza dalla Terra normalmente condivide l’orbita del pianeta, ma il Delta IV lancerà la sonda nella direzione opposta. Questa manovra rallenterà la sonda, anche se l’attrazione della Terra è ancora così potente che il veicolo spaziale continuerà ad accompagnarla per un po’. Guo dice che la manovra è simile a “applicare i freni su un’auto in movimento veloce, che riduce la velocità orbitale del veicolo spaziale, ma non cambia molto la sua direzione di movimento”
Questo è dove le cose diventano davvero interessanti. Anche frenare fuori dal cancello non porterà la sonda solare abbastanza vicino al sole in modo tempestivo. Dobbiamo mettere in gioco altri pianeti.
Assistenza in orbita due
I primi piani per la missione Parker Solar si basavano su una manovra chiamata “gravity assist”, che sarebbe stata eseguita intorno a Giove.
Il concetto è semplice: Giove è un pianeta enorme, che orbita a 8 miglia (13 chilometri) al secondo. Una sonda spaziale può volare nel campo gravitazionale di Giove ed essere tirata in avanti, catturando parte di quella velocità, prima di fiondarsi intorno al pianeta e tornare verso il sole. Immaginate un amico molto forte che vi scaglia al centro di quella giostra.
Questo piano, tuttavia, richiedeva di dotare la sonda di energia nucleare, perché i pannelli solari necessari per raccogliere energia così lontano come Giove sarebbero stati troppo grandi. La NASA non voleva spendere i soldi, né le sue scarse scorte di plutonio.
Questo significava che era necessaria una traiettoria diversa, ed è qui che è entrato in gioco Guo. Nel 2007, molti pensavano che solo un’assistenza gravitazionale di Giove avrebbe potuto portare una sonda al sole. Guo si rese conto che, con un’attenta pianificazione, la sonda poteva anche usare Venere per raggiungere i suoi obiettivi. Invece di arrivare dietro Giove per prendere velocità, la sonda sarebbe passata davanti a Venere, rallentando mentre veniva tirata indietro.
Solo che Venere è un pianeta più piccolo di Giove, e non ha tanta energia da condividere. Usarla per rallentare la sonda abbastanza da avvicinarsi al sole richiederà sette diversi passaggi, un numero record.
Fissare la sonda in modo che ogni orbita passi vicino a Venere al momento e alla velocità perfetti è noto come “problema di fasatura”, un compito impegnativo che richiede un sacco di numeri. Sorprendentemente, la traiettoria di Guo non richiede alla sonda di eseguire manovre aggiuntive nello spazio profondo. Invece, tutto è determinato dall’assistenza gravitazionale – un perfetto colpo di biliardo che si inarca sette volte prima di colpire la tasca.
“Sono davvero sorpreso che non ci sia una manovra nello spazio profondo”, dice il professor Richard Binzel del MIT, uno scienziato planetario che lavora alla missione New Horizons. “È un percorso molto ben calibrato: troppo vicino, e il pianeta ti tirerà dentro fino in fondo. Stai infilando l’ago per ottenere il giusto strattone dal pianeta.”
Oltre a soddisfare il requisito chiave di fare affidamento solo sull’energia solare, il design unico di Guo ha altri vantaggi: Passerà vicino al sole 24 volte, invece che solo due, e ogni passaggio lo porterà gradualmente più vicino, permettendo agli scienziati di calibrare i loro strumenti per una maggiore precisione.
Per toccare il sole
Come fa quindi questa sonda, dedicata al rallentamento, a battere i record di velocità? La risposta è anche nelle orbite. Ogni volta che la sonda rallenta in un passaggio intorno a Venere, la gravità del sole la tira un po’ più vicino. Come ha spiegato Keplero, più un veicolo spaziale si avvicina al corpo che sta orbitando, più velocemente va rispetto a quel corpo. Il veicolo spaziale sta attraversando la stessa distanza angolare intorno al sole, ma come si avvicina, lo spazio effettivo attraversato si riduce.
Sulla sua orbita più vicina, meno di 4 milioni di miglia dal sole, la sonda si prevede di andare fino a 430.000 miglia all’ora. Questo batterà i record di velocità stabiliti anche da veicoli spaziali della NASA che hanno orbitato intorno al sole. Helios 2, il precedente detentore del record, ha raggiunto 253.000 miglia all’ora in un viaggio intorno alla nostra stella nel 1976.
Mentre il record di oggetto artificiale più veloce è impressionante, non è ciò che motiva gli scienziati che hanno ideato questo progetto, o gli ingegneri che lo eseguiranno. L’idea di inviare un robot per esplorare il sole è stata scalciata intorno alla NASA almeno dal 1958, quando lo scienziato Eugene Parker teorizzò (paywall) che il sole invia un massiccio flusso di particelle cariche nello spazio, noto come “vento solare”. Più dati sulla corona, il plasma super-caldo che circonda il sole e produce questo tempo solare, potrebbe aiutarci a capirlo e a proteggere le nostre infrastrutture elettriche da pericolose tempeste magnetiche.
Per molti scienziati che hanno lavorato su Parker Solar, il lancio previsto alle 3:31 di oggi (12 agosto) sarà il culmine di decenni di lavoro. “Conoscevo molte persone che hanno lavorato a questa missione per molto tempo”, dice Guo, che ha lavorato lei stessa alla missione dal 2007. “Mi sono sentita molto fortunata – ho fatto uno studio, e potrò anche partecipare allo sviluppo, e ora stiamo quasi mettendo su la sonda per portarla al sole. Che emozione!”
Correzione: Una versione precedente di questo articolo indicava erroneamente la velocità orbitale di Giove.