Zibaldone Scientifico: 272. Sonde spaziali

domenica 1 giugno 2025

272. Sonde spaziali

Le sonde Pioneer 10 e 11 (lanciate nel ’72 e ’73) e successivamente le 2 Voyager (lanciate nel ’77) sono state progettate per l’esplorazione del Sistema Solare.

Entrambe le sonde Pioneer hanno a bordo una placca; in alluminio anodizzato con oro, su cui è inciso:

· Lo schema di transizione iperfine per inversione di spin dell'idrogeno neutro per suggerire quale frequenza utilizzare per contattarci (lunghezza d'onda 21 cm)

· La posizione relativa del Sole rispetto al centro della galassia e a 14 pulsar

· Lo schema del Sistema solare

· Le immagini di un uomo e di una donna, sovrapposte al contorno della navicella per rendere l’idea della statura delle due persone.

Cinque anni più tardi la NASA a bordo delle Voyager inviò un disco di rame placcato oro, con tanto di istruzioni per l’uso incise sulla custodia di alluminio.

Include:

· 116 immagini dell’ambiente terrestre

· le registrazioni di 27 brani musicali

· i saluti in 55 lingue

· un messaggio del Segretario generale delle Nazioni Unite Kurt Waldheim

· uno del Presidente degli Stati Uniti Jimmy Carter

· suoni caratteristici del pianeta Terra.

Il disco è in rame placcato d’oro, 30 cm di diametro. La copertura del disco è in alluminio, elettro-placcato con un campione dell'isotopo di uranio-238 (il cui tempo di dimezzamento è di 4.468 miliardi di anni) per consentire a un'eventuale civiltà che lo recuperi di determinarne l'età misurando (attraverso, per esempio, uno spettrometro di massa) la frazione di uranio rimanente.

Aneddoto: il team di Carl Sagan voleva includere nel disco la canzone dei Beatles del 1969 "Here Comes the Sun", ma la casa discografica EMI, che deteneva i diritti d'autore, rifiutò. Sagan raccontò che i Beatles erano favorevoli all'idea, ma non possedevano il copyright.

Le missioni Voyager utilizzarono un allineamento planetario che avviene una volta ogni 175 anni, il che permette di visitare i 4 pianeti giganti del Sistema Solare. Nel 1998, Voyager 1 era la navicella più lontana dalla Terra (superando Pioneer 10).

Non è previsto che incontrino stelle vicine, tra 40.000 anni Voyager 1 passerà a più di 1 anno-luce dalla stella nana AC+793888 e fra circa 300.000 anni Voyager 2 transiterà a 4,3 anni-luce da Sirio.

Le sonde gemelle Voyager sono passate accanto a Giove e a Saturno, in seguito Voyager 2 ha visitato anche Urano e Nettuno.

Voyager 1 - 5 settembre 1977

La sonda passò vicino a Giove il 5 marzo 1979. Le due Voyager fecero numerose scoperte su Giove e i suoi satelliti. La più sorprendente fu la scoperta di vulcani di zolfo su Io, che non erano mai stati osservati né dalla Terra né dal Pioneer 10 o dal Pioneer 11. La sonda proseguì il suo viaggio verso Saturno. Il punto di massimo avvicinamento fu raggiunto il 12 novembre 1980, quando passò a una distanza di poco più di 120.000 km dal pianeta. La sonda fotografò le complesse strutture degli anelli di Saturno, e studiò l'atmosfera di Saturno e di Titano.

A maggio 2025, la sonda sta operando e comunicando dati da 47 anni e 8 mesi e, continuando a viaggiare rispetto al Sole alla velocità stimata di 61.198,15 km/h, si trova alla distanza dal Sole di 166,9 AU (2,49×10¹⁰ km), facendone l'oggetto artificiale più lontano dalla Terra.

Voyager 2 - 20 agosto 1977 - quattro pianeti:

Giove (9 luglio 1979)
Saturno (26 agosto 1981)
Urano (24 gennaio 1986)
Nettuno (25 agosto 1989)

A maggio 2025 la Voyager 2 si trova nello spazio interstellare alla distanza dal Sole di 139,626 AU (2,088×10¹⁰ km). La sonda si sta allontanando dal Sole alla velocità di 15,37 km/s.

Oltre queste, le principali sonde che sono andate oltre Giove includono New Horizons (che ha esplorato Plutone e ora si trova nella cintura di Kuiper), e missioni come Juno (che esplora Giove) e Cassini (che ha esplorato Saturno, ma ha attraversato l'orbita di Giove durante il suo viaggio). La sonda Parker Solar Probe e le sonde Helios sono missioni che, pur avendo come obiettivo primario il Sole, sono andate ben oltre l'orbita di Giove.

Ecco le principali sonde che sono arrivate oltre Giove (distanza di circa 5,2 AU dalla Terra):

Pioneer 10 (1972)

Lancio: Il 2 marzo 1972, è stata la prima sonda a essere lanciata verso l'esterno del sistema solare. La missione principale di Pioneer 10 era quella di esplorare Giove, studiando il campo magnetico del pianeta, la radiazione cosmica e altri fenomeni. Dopo aver sorvolato Giove nel 1973, la sonda ha continuato a viaggiare verso l’esterno del sistema solare.
Distanza attuale: Pioneer 10 è stata la prima sonda a lasciare il sistema solare nel 1983, quando ha raggiunto la zona di transizione tra il sistema solare e lo spazio interstellare. Pioneer 10 è ora a più di 13 miliardi di chilometri dalla Terra (circa 88 AU), nel 2003 il segnale è stato perso definitivamente.

Pioneer 11 (1973)

Lancio: nell'aprile del 1973, quasi un anno dopo Pioneer 10, con un obiettivo simile. La missione di Pioneer 11 includeva lo studio di Giove, ma la sonda è stata anche la prima a esplorare Saturno, passando vicino al pianeta nel 1979 e fornendo preziose informazioni sui suoi anelli e sul campo magnetico.
Distanza attuale: Dopo il sorvolo di Saturno, Pioneer 11 ha proseguito il suo viaggio nell'intervallo tra il sistema solare e lo spazio interstellare. La comunicazione con Pioneer 11 è stata interrotta nel 1995, e ora la sonda si trova a circa 12 miliardi di chilometri dalla Terra (circa 80 AU).

Voyager 1 (1977)

Lancio: Voyager 1 è stata lanciata dalla NASA nel 1977 ed è attualmente la sonda spaziale più lontana dalla Terra. Ha attraversato l'orbita di Giove e Saturno, ed è ora nello spazio interstellare.
Distanza attuale: Dopo aver passato Giove e Saturno, Voyager 1 ha continuato il suo viaggio verso l'uscita dal sistema solare. Continua a inviare segnali.

Voyager 2 (1977)

Lancio: lanciata anch'essa nel 1977, ha esplorato Giove, Saturno, Urano e Nettuno. È l'unica sonda che ha visitato tutti e quattro i giganti gassosi.
Distanza attuale: Dopo aver attraversato l'orbita di Giove, Voyager 2 ha visitato Saturno, Urano e Nettuno. Anche Voyager 2 è attualmente diretta verso lo spazio interstellare e ha attraversato la frontiera del sistema solare nel 2018, rimanendo in contatto con la Terra.

Helios 1 e Helios 2 (1974 e 1976)

Lancio: missioni congiunte tra NASA e Germania, lanciate negli anni '70.
Distanza attuale: pur essendo destinate a studiare il Sole, entrambe le sonde hanno poi viaggiato molto oltre Giove per raccogliere dati sul vento solare e sulle particelle cariche.

Cassini (1997)

Lancio: nel 1997 con destinazione Saturno, Cassini ha attraversato l'orbita di Giove durante il suo viaggio.
Distanza attuale: Cassini ha utilizzato Giove come punto di assistenza gravitazionale durante il suo viaggio verso Saturno. La missione ha studiato Saturno, le sue lune e gli anelli fino al termine della sua missione nel 2017.

New Horizons (2006)

Lancio: nel 2006, ha raggiunto Plutone nel 2015 e ha continuato a esplorare la fascia di Kuiper Belt.
Distanza attuale: dopo aver sorvolato Plutone, New Horizons ha continuato verso oggetti più distanti nel sistema solare esterno, ed è ora nella fascia di Kuiper oltre l'orbita di Giove. Nel gennaio 2019, ha sorvolato un oggetto chiamato Arrokoth (precedentemente noto come 2014 MU69), il primo oggetto della cintura di Kuiper ad essere esplorato da una sonda.

Juno (2011)

Lancio: nel 2011 per studiare Giove, ha attraversato l'orbita del pianeta gigante e si è inserita in orbita polare attorno a Giove nel 2016.
Distanza attuale: la sua traiettoria l'ha portata oltre l'orbita di Giove per entrare in orbita attorno al pianeta gigante, esplorando la sua atmosfera, il suo campo magnetico e le sue lune.

Parker Solar Probe (2018)

Lancio: nel 2018 per studiare il Sole, ma la sua traiettoria la porta ben oltre l'orbita di Giove durante il suo viaggio.
Distanza attuale: la sonda ha compiuto una serie di passaggi ravvicinati con il Sole e arriverà fino a 0,04 AU dal Sole durante i suoi passaggi più stretti.

Record di velocità - Wikipedia

Il record per la maggiore velocità raggiunta da un oggetto creato dall'uomo appartiene alla sonda Parker Solar Probe, che il 29 aprile 2021 ha raggiunto i 532000 km/h in avvicinamento al Sole e raggiungerà il picco di velocità con 690000 km/h presso il perielio.

Voyager 2 velocity; Earth – Jupiter – Saturn – Uranus - Neptune

ntrs.nasa.gov/api/citations/19900004096/downloads/19900004096.pdf

La fionda gravitazionale è una tecnica che utilizza la gravità di un pianeta per alterare il percorso e la velocità di un veicolo spaziale, consentendo di risparmiare carburante e tempo. A seguito dei guadagni di velocità dovuti a Giove, Saturno e Urano, la gravità del Sole non ha potuto impedire l'uscita di Voyager 2 dal sistema solare. La sonda accelera e poi rallenta mentre sorvola ciascun gigante gassoso, ma sperimenta solo variazioni positive di velocità relative al Sole.