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JUICE

Immagine illustrativa che mostra vari pianeti del Sistema Solare e la sonda Juice

Crediti immagine: spacecraft: ESA/ATG medialab; Jupiter: NASA/ESA/J. Nichols (University of Leicester); Ganymede: NASA/JPL; Io: NASA/JPL/University of Arizona; Callisto and Europa: NASA/JPL/DLR

Alla scoperta di Giove e delle sue lune

C’è una nuova, grande, missione di esplorazione spaziale in partenza: si tratta di JUICE! Il lancio è previsto per venerdì 14 aprile (nuova data riprogrammata), alla volta di Giove e del suo sistema di satelliti ghiacciati. Il viaggio sarà molto lungo, almeno 8 anni, ma la ricompensa varrà ogni secondo dell’attesa!

 

L’acronimo della missione sta per “JUpiter ICy moon Explorer”, l’esploratrice delle lune ghiacciate di Giove. Il suo obiettivo saranno infatti tre delle lune più grandi e famose del Re dei Pianeti: Europa, Callisto e soprattutto Ganimede. La sonda è stata costruita dall’Airbus su commissione dell’Agenzia Spaziale Europea, l’ESA, e sarà la più massiccia e complessa mai lanciata nel sistema solare esterno. C’è anche una fortissima partecipazione italiana, motivo per cui dovremmo andare fieri di questa esploratrice!

Il lancio è previsto alle ore 14:14 del 14 aprile, e avverrà dalla base di lancio di Kourou, in Guiana Francese, dove è situato il principale spazioporto dell’ESA. Il razzo prescelto è l’Ariane 5, uno dei più potenti a nostra disposizione.

L’Ariane 5 con JUICE durante le fasi di trasporto del razzo verso la rampa di lancio

L’Ariane 5 con JUICE durante le fasi di trasporto del razzo verso la rampa di lancio. Crediti immagine: ESA/S.Corvaja, ESA/CNES/Arianespace/Optique vidéo du CSG/P.Baudon

Il viaggio

Andare su Giove non è facilissimo, perché serve molta energia per allontanarsi dal Sole e non sempre il razzo può fornirla tutta al momento del lancio. JUICE poi è una sonda molto massiccia, e non basta l’Ariane V per inserirla nell’orbita interplanetaria opportuna.

JUICE ricorrerà allora a un trucco già usato da mille sonde prima di lei: la fionda gravitazionale (detto anche assist). Il primo pianeta incontrato dalla missione non sarà infatti Giove, ma… la Terra! Nell’agosto del 2024 la sonda compirà infatti un sorvolo (flyby in gergo) della Terra e della Luna, modificando in tal modo la propria orbita per la prima volta. Nell’agosto 2025 toccherà a un flyby di Venere, che porterà la sua orbita ad allungarsi fino a quella di Marte, seguito a settembre 2026 da un secondo flyby della Terra. L’orbita porterà la sonda a inoltrarsi nella Fascia Principale degli Asteroidi, dove si spera di poterne incontrare uno da vicino. Un ultimo flyby della Terra nel gennaio 2029 metterà infine la sonda nella sua traiettoria di intercettazione di Giove, con arrivo nel luglio 2031.

Il viaggio della sonda sarà molto lungo, e richiederà circa 8 anni e quattro assist gravitazionali per raggiungere Giove.

Una volta nel sistema di Giove inizierà la missione vera e propria. Anzi, gli strumenti cominceranno a prendere dati già a gennaio 2031! Nella prima fase JUICE andrà a spasso tra i satelliti del sistema gioviano, conducendo 2 sorvoli di Europa, 21 di Callisto e 12 di Ganimede. I flyby di Europa sembrano pochi, ma è voluto: la sonda non è progettata per resistere a lungo nell’ambiente gioviano altamente radioattivo che si trova nei pressi di questa luna, molto più interna delle altre. I flyby di Callisto permetteranno di mapparne l’intera superficie, e di modificare progressivamente l’inclinazione dell’orbita della sonda (inizialmente nel piano orbitale delle lune galileiane).

Ritratto di Ganimede scattato dalla sonda Juno nel 2022

Ritratto di Ganimede scattato dalla sonda Juno nel 2022. È una delle immagini più belle e complete a nostra disposizione di questo mondo misterioso.*

Infografica che mostra i 23 oggetti più grandi del sistema solare per i quali abbiamo immagini reali, rappresentati in scala

Infografica che mostra i 23 oggetti più grandi del sistema solare per i quali abbiamo immagini reali, rappresentati in scala. Crediti: Montaggio di Emily Lakdawalla. Luna: Gari Arrillaga. Altri dati: NASA/JPL/JHUAPL/SwRI/UCLA/MPS/IDA. Processing di Ted Stryk, Gordan Ugarkovic, Emily Lakdawalla, e Jason Perry.

Infine, a dicembre 2034, JUICE entrerà in orbita attorno a Ganimede, la prima sonda a orbitare un satellite del sistema solare esterno! Dalla sua orbita, inizialmente a 5000 km di quota ma poi via via più bassa, fino ad appena 500 km, la sonda potrà studiare con dettaglio squisito la superficie di questa luna, e soprattutto la sua struttura interna. Ganimede è il più grande di tutti i satelliti naturali, e supera in dimensioni (ma non in massa) persino il pianeta Mercurio! La missione terminerà a fine 2035, con lo schianto di JUICE sulla superficie ganimedea.

Si sospetta che Ganimede non solo abbia un interno differenziato, come i pianeti, ma che possieda anche un vasto oceano di acqua liquida, molto più profondo e nascosto di quello di Europa. Ganimede possiede anche un campo magnetico proprio, unico tra i satelliti del sistema solare, ma non ha un’atmosfera significativa, al contrario di Titano (di poco più piccolo). Callisto non ha né l’uno né l’altra, e anzi sembra geologicamente morto al confronto. La differenza nella storia di queste lune gigantesche è una chiave importante della nostra comprensione dell’universo, perché non si applica solo a Giove, ma anche a tutti i giganti gassosi che conosciamo, solari ed extrasolari.

La sonda

JUICE è una delle sonde più grandi e complesse mai costruite. La massa al lancio è di circa 6 tonnellate, metà della quale è costituita dal propellente che verrà utilizzato dalla sonda nel corso della sua missione. L‘energia verrà fornita da giganteschi pannelli fotovoltaici, dall’area complessiva di ben 85 metri quadrati, i più grandi mai lanciati nello spazio. Nonostante questo produrranno appena 800 W! Questo perché Giove riceve ventisette volte meno energia della Terra, a causa della sua distanza maggiore, ed è quindi necessaria una grande area per la raccolta della poca luce presente.

La scelta è stata obbligata: molte delle missioni che hanno esplorato il sistema solare esterno, come Cassini o le Voyager, erano alimentate con batterie nucleari al plutonio, ma l’ESA non ha accesso a tale tecnologia. Inoltre la NASA ha già dimostrato che è possibile operare una sonda gioviana con la sola energia solare (Juno ha tre pannelli fotovoltaici per una superficie complessiva di 60 metri quadri), e l’ESA stessa è detentrice di record e vasta esperienza in merito, grazie alla sonda Rosetta.

Render 3D della sonda, con indicato il posizionamento degli strumenti principali

Render 3D della sonda, con indicato il posizionamento degli strumenti principali.

La suite sensoriale di JUICE consiste di 10 strumenti, pensati per rispondere alle cinque domande della missione:
Che aspetto hanno le lune-oceano di Giove?
Perché Ganimede è così particolare?
Potrebbe esserci vita nel sistema gioviano?
Come l’ambiente gioviano ha influenzato le lune, e viceversa?
Che cos’è un tipico gigante gassoso e come si forma?

Tra di essi spiccano ben tre strumenti sviluppati in Italia: si tratta di JANUS, RIME, e 3GM. Janus è particolare perché non è un acronimo inglese, ma latino! Sta per “Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator” cioè “L’osservatore della progenie e dei rapporti amorosi di Giove”. Non un caso, visto che i satelliti di Giove hanno tutti nomi di amanti e di figli di tale divinità. Janus, poi, significa Giano, un’altra divinità un tempo molto importante per i popoli italici, a volte equiparata a Giove stesso, in grado di vedere passato e futuro.

Janus è infatti la fotocamera, dotata di ben 13 filtri. Sarà con questo strumento che mapperemo la superficie di Callisto e Ganimede con una risoluzione senza precedenti: fino a 25 metri per pixel! RIME (Radar for Icy Moons Exploration) è invece un radar, con cui si tenterà di individuare l’oceano sotterraneo di Europa… e chissà cos’altro che ci aspetta e che ancora non sappiamo. Può scrutare fino a 9 km di profondità! 3GM sarà invece dedicato alla geofisica e allo studio del campo gravitazionale di Giove e delle sue lune, al fine di studiarne la struttura interna.

A questi strumenti si aggiungono MAJIS (spettrometro, Francia), UVS (spettrografo ultravioletto, NASA), SWI (spettrometro nelle microonde, Germania), GALA (altimetro per Ganimede, Germania), J-MAG (magnetometro, Regno Unito), PEP (rivelatore di particelle cariche, Svezia), RPWI (misuratore di plasma, Svezia) e PRIDE (interferometria e gravimetria, Olanda). Molti stati hanno contribuito alla missione, e c’è anche una partecipazione da oltreoceano!

Il disegno realizzato da Yaryna, una bimba ucraina di 8 anni, vincitrice del concorso della missione ESA, che rappresenta il pianeta Terra che consegna tra le mani di Giove e le sue lune la sonda Juice

In occasione della missione l’ESA ha bandito un concorso aperto ai bambini di tutti i suoi Stati membri e associati, per la realizzazione della grafica ufficiale della missione. La vincitrice è Yaryna, una bimba ucraina di 8 anni, il cui disegno si trova ora dipinto sulla superficie esterna del razzo Ariane 5!

In pratica la sonda è dotata di un pacchetto di sensori remoti (fotocamere e spettrografi da puntare verso Giove e le sue lune), un pacchetto di sensori in-sito (gli esperimenti sulla magnetosfera e l’ambiente gioviano), e un pacchetto geofisico (altimetro e radar). Lo scopo è quello di generare il ritratto più accurato e approfondito possibile di questi mondi remoti, sui quali abbiamo così tante domande e che sappiamo custodire così tante risposte, su come si è formato il nostro sistema solare e cosa significhi essere un gigante gassoso.

Il tutto è custodito all’interno di sei pannelli rivestiti in piombo, che costituiscono la struttura di JUICE e schermano le sue delicate elettroniche dalla radioattività dell’ambiente gioviano. La sonda non si avvicinerà mai molto a Giove, ma è comunque bene essere prudenti, motivo per cui Europa (come già detto) verrà visitata solo un paio di volte. Questo anche perché JUICE opererà contemporaneamente a una missione della NASA pensata apposta per Europa: Europa Clipper, in partenza l’anno prossimo.

È un periodo davvero intenso per l’esplorazione spaziale!

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