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Il lungo addio della sonda Voyager

Il lungo addio della sonda Voyager

Era il 1977 quando le due sonde Voyager vennero lanciate nello spazio con il fine prima di esplorare il sistema solare esterno e poi di perdersi nello spazio. Chi come me in quell'anno aveva l'età per giocare con i sogni che tali missioni generavano, non poteva non associare il fine di tali missioni con l'incipit di Star Trek "… altre forme di vita e di civiltà, fino ad arrivare laddove nessun uomo è mai giunto prima".
E noi bambini non eravamo i soli a sognare questa eventualità; all'interno delle sonde venne infatti inserito il Voyager Golden Record, un disco contente suoni e immagini della Terra. Un mezzo forse primitivo ma che rappresentava un grosso passo tecnologico rispetto al messaggio contenuto nelle sonde Pioneer 10 e 11 che portavano incise nel veicolo immagini stilizzate di un uomo e una donna.
Dove si trovano le sonde 35 anni dopo il loro lancio? Sono uscite dal sistema solare?
Non chiediamo tanto. Ci accontenteremmo di distanze molto più modeste rispetto a quelle percorse dal capitano Kirk. Già avere raggiunto le poco definite colonne d'Ercole del sistema solare sarebbe un successo.

Un articolo pubblicato su Nature qualche tempo fa si poneva lo stesso interrogativo.
Nell'articolo Ed Stone, uno degli scienziati di punta del progetto Voyager, analizza i dati per cercare di capire se Voyager 1 sia giunto nella zona di confine del Sistema Solare, la eliosfera, in cui la bolla di particelle cariche elettricamente soffiata verso l'esterno dal Sole, lascia il posto allo spazio interstellare. Identificare e caratterizzare il confine vero e proprio, la eliopausa, sarebbe il premio finale degli sforzi di una generazione di scienziati della NASA.
Il confine del sistema solare in una immagine (®Nature.com)
Stone afferma che Voyager 1 aveva cominciato a rilevare i dati fisici attesi al raggiungimento della regione di confine già otto anni fa. Tuttavia a distanza di anni l'uscita dal sistema solare si sta rivelando una esperienza più lunga e complicata da definire del previsto. "E' come se stesse attraversando una inattesa 'zona morta'" afferma Stone.
Poco tempo prima dell'uscita dell'articolo Robert Decker, uno scienziato dell'Applied Physics Laboratory presso la Johns Hopkins University, ha determinato la posizione delle due sonde Voyager:
  • Voyager 1 si trova ad una distanza di 121,6 unità astronomiche (18,2 miliardi di chilometri) dal Sole e cosa interessante già dall'anno scorso ha rilevato che la velocità media delle particelle solari è quasi uguale a zero (vedi qui l'articolo sulla definizione aggiornata di UA).
  • Voyager 2 al momento della stesura dell'articolo si trovava a circa 15 miliardi di chilometri dal Sole e su un percorso diverso dalla prima sonda. Al momento NON ha rilevato alcun rallentamento nella velocità delle particelle solari.
I dati sulla velocità delle particelle ottenuti da Voyager 1 fecero pensare di essere oramai prossimi alla eliopausa. L'ipotesi era che in questa regione il moto verso l'esterno  delle particelle solari sarebbe stato fermato dalla collisione con i venti generati da supernove esplose 5-10 milioni di anni fa; le particelle a quel punto avrebbero cominciato a muoversi di lato. Esattamente come un corso d'acqua quando colpisce una superficie solida.
Per testare questa ipotesi gli ingegneri ordinarono a Voyager 1 di rotolare su un fianco sette volte, in modo che gli strumenti a bordo fossero in grado di registrare la velocità delle particelle lungo una linea perpendicolare al suo corso (linea polare). Una procedura tutt'altro che semplice visto che il tempo necessario affinchè il comando giunga a Voyager 1 è di 17 ore, e che il trasmettitore della sonda funziona a circa 23 watt - come una lampadina del frigorifero!
Nonostante queste difficoltà la procedura ha avuto successo ed i ricercatori scoprirono con sorpresa che le particelle avevano velocità nulla anche in direzione polare. Un dato che indica che le particelle sono quasi stazionarie e non semplicemente bloccate dai venti stellari.
"Questo non dovrebbe avvenire nella eliopausa", dice Decker. "Abbiamo quindi concluso (...) che Voyager 1 non è al momento vicino al eliopausa, ma nella sua anticamera". Una anticamera spessa almeno un miliardo di km (più di 6 volte la distanza Terra-Sole).
Perché le particelle si fermino in questa zona rimane però un mistero e lascia gli scienziati con un nuovo problema "Non esiste più alcuna indicazione su quale parametro usare per comprovare l'uscita dal Sistema Solare" chiosa Stamatios Krimigis della Johns Hopkins University.
Gary Zank, della University dell'Alabama, ipotizza che vi sia un muro magnetico nella eliosfera esterna, causato da un sommarsi di linee del campo magnetico, il cui effetto finale sarebbe il rallentamento delle particelle cariche.
Il confine potrebbe tuttavia essere molto vicino.
Lo scorso maggio, Voyager 1 ha registrato raffiche di raggi cosmici senza precedenti - protoni altamente energizzati e nuclei atomici - provenienti dall'esterno del sistema solare. Nuovi picchi sono stati osservati nel mese di luglio ma questa volta con un calo nella componente di raggi cosmici a bassa energia più comuni nel Sistema Solare. Krimigis sostiene che tali cambiamenti sono il segnale che Voyager 1 è prossimo ai margini del Sistema Solare, e che "l'eliopausa verrà raggiunta entro la fine dell'anno".
Una idea non condivisa da David McComas (Southwest Research Institute di San Antonio) e Nathan Schwadron (Università del New Hampshire) i quali in base ad un modello alquanto complicato (almeno per me) ritengono che l'eliopausa sia ancora lontana (vedi le motivazione su The Astrophysical Journal, qui).
In questa incertezza sul quando e dove, sembra almeno scongiurato il pericolo inizialmente ipotizzato che il passaggio del "confine" potesse associarsi ad un effetto shock sulla navicella a causa del passaggio fra zone spaziali a diversa densità e a distribuzione non uniforme. Un effetto simile a quello che sperimenta un aereo supersonico. I dati attuali (basati sulla velocità delle particelle) hanno considerevolmente ridotto la possibilità che tale rischio sia concreto.
Dalla sua posizione di osservatore privilegiato e con esperienza Stone non si cura di questi problemi e si attende (o meglio spera) che entrambe le sonde Voyager raggiungano l'eliopausa ben prima del 2025, quando perderemo per sempre ogni contatto con le nostre sonde visto che quella è la data in cui gli isotopi di plutonio esauriranno la loro capacità energetica.
Da quel momento in poi sarà l'addio.

Nota aggiuntiva (marzo 2013).
A distanza di mesi dalla scrittura di questo articolo gli scienziati della NASA non hanno raggiunto un accordo sul fatto che la sonda sia o meno uscita dal sistema solare. Voyager-1 si trova secondo molti nella zona definita come eliosfera esterna; una minoranza afferma invece che sia già uscita da questa zona.
So, has Voyager 1 left the Solar System? Scientists face off
Nature doi:10.1038/nature.2013.12662


(Articolo successivo sull'argomento: uscita dalla eliosfera)


Link utili
  • Sito della NASA sulla missione Voyager, link qui e qui
  • Video riassuntivo su quanto fatto finora dalla sonde Voyager(®TheMarsUnderground)

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