Science, 8 Jan 93, Vol. 259, PG. 176 - Richard A. Kerr - Il satellite Galileo nel suo viaggio verso Giove, passando vicino all’asteroide Gaspra ha misurato il suo campo magnetico di circa un centomilionesimo di quello terrestre valore molto alto date le dimensioni. Le ipotesi che si possono fare sono di un’origine primordiale con il magnetismo impresso dai gas ionizzati ruotanti della nebulosa primitiva o come frammento dal cuore di un asteroide più grande ricco di nichel o ferro.
Science, 12 Feb 93, Vol. 259, pg, 887 - Faye Flam - La NASA ha pianificato l’intervento correttivo sullo Hubble Space Telescope per cercare di eliminare il difetto ottico che rende inutilizzabile lo strumento. L’intervento è previsto per dicembre ‘93, costerà circa 550 M$ e verrà eseguito sul posto da un team di 7 astronauti con attività extraveicolare. Il difetto che sfoca le immagini delle lontane galassie è dovuto ad una leggera corrugazione dello specchio principale di 2,4 m di diametro, circa 2,34 micron, sufficiente a rendere impossibili misure spettrometriche e doppler accurate. L’intervento consiste nell’installare due specchi correttivi in cascata tra lo specchio secondario e la strumentazione. La missione sarà eseguita con lo Space Shuttle Endeavour in 3, 6 giorni. Dopo l’intervento sarà necessario riposizionare accuratamente le ottiche con controllo remoto da terra e saranno necessari diversi mesi prima di verificare il successo della missione.
Science, 19 Mar 93, Vol. 259, pg. 1696 - Richard A. Kerr - La sonda Magellano, dopo il suo spettacolare successo nel rilevare la mappa radar della superficie di Venere nel 1990, ha finito la sua missione nell’autunno scorso quando l’amministrazione Bush ha ridotto i fondi e la NASA è troppo impegnata nei nuovi programmi. I ricercatori sono interessati ad acquisire maggiori dati sulle variazione di gravità sulla superficie del pianeta, ma l’attuale orbita ellittica della sonda rende le misure poco precise e la sonda non ha più carburante per correggere l’orbita. L’unica strada è di sfruttare l’attrito dell’atmosfera di Venere nel punto più basso dell’orbita per abbassare l’apogeo. Il procedimento è rischioso, ma almeno potrebbe dimostrare quanto sia possibile circolarizzare un’orbita.
Science, 30 Jul 93, Vol. 261, pg, 540 - Daniel Clery - All’inizio di giugno l’ESA ha annunziato il suo ultimo progetto spaziale: un osservatorio di raggi gamma chiamato Integral da lanciare nel 2001. Il progetto coinvolgerà le tre massime potenze spaziali: gli europei costruiranno il satellite, un dei quattro sensori sarà americano e sarà posto in orbita con un lanciatore russo. L’ESA ha assunto un ruolo preminente nelle scienze dello spazio; il suo programma di lungo termine (20 anni) detto Horizon 2000 è ora a metà strada (fu iniziato nel 1985) ed ha dato confidenza alla scienza spaziale europea. Il budget è circa un quarto di quello della NASA, 382 milioni diUS$ annuali, ma la programmazione è chiara e quando un progetto è approvato il finanziamento è garantito.
Science, 16 Jul 93, Vol. 261, pg, 331 - M. G. Kivelson - Il 29 ottobre 1991 la sonda Galileo è passata sul punto più vicino (1600 km) dall’asteroide 951 Gaspra, un piccolo corpo di forma strana di circa 7 km di raggio che orbita a 2,2 AU dal sole. Viene classificato come asteroide di tipo S sulla base dello spettro osservato che indica una composizione ricca di olivina. Si pensava quindi di rilevare con il magnetometro la sua presenza. Le misure furono condotte fra le 22:15 e le 23:05 UT a cavallo dell’istante di minima distanza verificatosi alle 22:36:40 UT. Sono state misurate due rotazioni del campo, una 1 minuto prima e l’altra 2 minuti dopo il passaggio. L’intensità del magnetismo era come quella della terra e ciò rappresenta un fatto inaspettato.
Science, 27 Aug 93, Vol. 261, pg, 1107 - Science Scope - La sonda spaziale Mars Observer costata 400 milioni di US$, che doveva iniziare ad orbitare all’inizio della settimana intorno a Marte, ha perso i contatti con il centro di controllo il 21 agosto. Sia gli esperti della Martin Marietta che hanno costruito l’Observer, sia quelli del JPL che hanno provato a simulare i possibili errori, non sono venuti a capo del problema. La perdita dell’Observer può mettere in crisi il finanziamento della stazione spaziale Freedom ed anche il progetto russo di lanciare nel 1994 una strumentazione che doveva atterrare su Marte ed usare l’Observer come data relay.
Science, 3 Sep 93, Vol. 261, pg. 1255 - Philip H. Abelson (Editorial) - La perdita di contatto del 21 agosto con la sonda Mars Observer che è costata fino a questo momento 845 milioni di US$, oltre a creare una crisi di immagine nella NASA, ha azzerato le aspettative dei planetologi sulla migliore conoscenza di Marte. Non si sa dove si trovi ora il Mars Observer, se è entrato in orbita o no e nessun sistema di localizzazione ha funzionato. La sonda, una volta entrata in un’orbita polare bassa, con la sua strumentazione avrebbe dovuto raccogliere dati della superficie, dell’atmosfera e dell’interno per un anno marziano (687 giorni). Ci si aspettava risposte a diverse domande: 1) ha avuto mai un’atmosfera simile alla terra? 2) dove si trova l’acqua del pianeta? 3) vi sono dei vulcani attivi? 4) come si formano le tempeste di sabbia? 5) ha un nucleo fuso e conseguentemente un campo magnetico?
Per questi scopi la sonda era stata dotata dei seguenti strumenti: Gamma Ray Spectrometer (GRS) per analizzare la superficie; Mars Observer Camera (MOC) con due low resolution ed una high resolution camera; Termal Emission Spectrometer (TES) per analizzare la composizione della superficie, le calotte polari e le polveri; Pressure Modulator Infrared Radiometer (PMIRR) per creare un modello della pressione, temperatura, vapore acqueo e polvere del pianeta; Mars Observer Laser Altimeter (MPLA) per creare una mappa topografica; Radio Science (RS) per misurare lo spostamento doppler dei segnali di ritorno dalla Terra e creare una mappa della gravità e degli effetti dell’atmosfera; Magnetometer and Electron Reflectometer (MAG/ER) per indagare sul campo magnetico presente o passato del pianeta.
Considerando l’importanza della missione gli scienziati interessati spingono perché la missione venga ripetuta. Le finestre di lancio per Marte sono nel 1994 e 1996 e ciò significa che la decisione deve essere presa rapidamente. Ci sono parti di ricambio di quasi tutti gli strumenti e ciò che manca si può costruire in 6 - 12 mesi, il finanziamento necessario potrebbe essere del 20 - 30% inferiore a quello originale.
Il mese di agosto è stato disastroso per i programmi spaziali USA. Oltre alla perdita del Mars Observer, l’esplosione di un Titan IV della Air Force (2 agosto) ha distrutto 3 satelliti spia; la NASA è ora preoccupata per i lanci di futuri satelliti pesanti; il NOAA-13 (National Oceanic and Atmospheric Administration) weather satellite è morto 2 settimane dopo il lancio; infine la sonda Galileo ha problemi per il guasto dell’antenna principale subito dopo il lancio nel 1991. Si spera di non dover sperimentare un altro insuccesso nella prossime missione di riparazione dello Hubble Space Telescope prevista in dicembre.
Science, 12 Nov 93, Vol. 262, pg. 984 - Richard Stone - Dopo un anno di negoziati, la NASA e l’Agenzia Spaziale Russa si sono accordati per una stazione congiunta chiamata Alpha. La prima fase di collaborazione prevede l’aggancio dello Shuttle con la stazione Mir per 10 volte fra il 1995 e il 1997 per migliorare il Mir ed eseguire esperimenti scientifici. La fase successiva fra il 1997 ed il 2001 prevede 31 missioni dei due partner per costruire la stazione spaziale. Circa gli esperimenti da condurre a bordo del Mir, specie quelli di cristallografia, ci sono però dei dubbi a causa delle fluttuazioni di temperatura e le vibrazioni all’interno della stazione russa.
Science, 17 Dec 93, Vol. 262, pg. 1810 - Faye Flam - Gli astronauti dello Space Shuttle Endeavour con 5 missioni extraveicolari hanno completato la riparazione dello Hubble Space Telescope. Entro le prossime 6 o 10 settimane i tecnici metteranno a fuoco il nuovo sistema di specchi correttivi e gli astronomi sperano di portare il telescopio alle sue piene prestazioni. Il costo dell’operazione è di 550 milioni di US$.
Science, 21 Jan 94, Vol. 263, pg. 323 - Faye Flam - Un mese dopo l’esecuzione della riparazione dello Hubble Space Telescope, la NASA ha fornito le fotografie che confermano il successo dell’operazione. Il confronto fra le foto della galassia M100 prima e dopo l’operazione mostra uno spettacolare aumento della definizione. La credibilità della NASA riprende quota.
Science, 27 May 94, Vol. 264, pg. 1244 - Richard A. Kerr - Al tempo della guerra fredda e della competizione est-ovest le missioni spaziali venivano programmate privilegiando gli obiettivi al costo. Oggi lo slogan di Daniel Goldin, amministratore della NASA, è “smaller, faster, cheaper, better”. La nuova strategia per l’esplorazione dei pianeti è chiamata Discovery Program e si prefigge di lanciare nuove missioni ogni 12 o 18 mesi per esplorare qualunque cosa, dagli asteroidi ai pianeti, con un costo di soli 100 o 130 milioni di US$ all’anno. La sfida è quindi nel costruire strumenti che siano piccoli e poco costosi. Fino ad oggi l’esplorazione dei pianeti è stata molto costosa; i due Voyager lanciati nel 1977 verso i pianeti esterni sono costati 2,2 miliardi di US$, la sonda Galileo, oggi in viaggio per Giove, avrà un costo finale fra 2,2 e 3,1 miliardi di US$, la missione Cassini verso Saturno costerà probabilmente 2,5 miliardi di US$. C’è ora un fiorire di proposte per il programma Discovery con costi di sviluppo limitati a 150 milioni di US$ e uso di lanciatori di dimensioni modeste. Alcuni esempi sono: VESAT (Venus Environmental Satellite) per monitorare l’atmosfera di Venere con i rivelatori più avanzati che catturano le radiazioni quasi infrarosse che attraversano la rovente atmosfera studiandone i venti, le nuvole e la composizione chimica; SMACS (Small Mission to Asteroids/Comets) una sonda di solo 100 Kg da lanciare con il razzo Pegaso XL (costo del lancio circa 10 milioni di US$); HGO (Hermes Global Orbiter) destinato a mettersi in orbita intorno a Mercurio per una completa mappatura della sua superficie; per raggiungere l’orbita di Mercurio si userà la tecnica gravity assist con due passaggi vicino a Venere ed a Mercurio in 3 anni di volo; NEARS (Near Earth Asteroid Returned Samples) da lanciare nel 1996 per raggiungere l’asteroide Nereus e sparargli sei tubi che raccoglieranno sulla superficie circa 600 grammi di materia e ritorneranno sulla Terra paracadutandosi nel New Mexico.
Science, 23 Sep 94, Vol. 265, pg. 1801 - Faye Flam - Le riduzioni di bilancio hanno costretto la NASA a cancellare il programma FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) da 250 milioni di US$ che doveva essere lanciato nel 2000. Lo spettro ultravioletto è ancora una delle regioni inesplorate e permette di misurare temperatura e composizione del mezzo interstellare e lo spettro di stelle, galassie e quasar. Si intendeva inoltre studiare gli ammassi di gas caldissimi che raggiungono temperature di milioni di gradi di cui non si conosce l’origine. Il progetto FUSE dovrà essere rivisto riducendone l’orbita, la durata e gli obiettivi in modo da ridurne i costi forse a 150 milioni di US$.
Science, 21 Oct 94, Vol. 266, pg. 359 - Michael Balter - Il programma ESA Horizon 2000, già in corso, ha come prossimi obiettivi un osservatorio a raggi gamma ed una missione di rendez-vous con una cometa e di fly-by con asteroidi, ma un nuovo programma, chiamato Horizon 2000 Plus e che terrà occupata l’Agenzia fino al 2016, è stato rivelato questa settimana. Pur affermando la sua volontà di collaborazione con altri paesi non europei per l’esplorazione di Marte, gli studi di fisica solare e gli esperimenti con la stazione spaziale, l’Agenzia desidera mantenere una buona dose di indipendenza. Nel nuovo programma sono previsti una sonda per l’esplorazione di Mercurio con un veicolo orbitante ed un modulo di atterraggio; la NASA nel 1974 con il Mariner 10 ha fotografato solo il 40% della superficie del pianeta. Un altro programma riguarda un osservatorio orbitante per l’interferometria stellare con risoluzione fino a 1 microarc secondo, 1000 volte di più di quanto faccia oggi lo Hubble Space Telescope. Il terzo programma, forse il più ambizioso, è dedicato alla ricerca delle onde gravitazionali e prevede 6 sonde spaziali disperse in 1 milione di km nello spazio, comunicanti fra di loro con fasci laser per rilevare le perturbazioni delle loro posizioni dovute alle onde gravitazionali. Questi programmi saranno però condizionati dalle ristrettezze del bilancio e dalla poco probabile partecipazione della Gran Bretagna.
Science, 21 Oct 94, Vol. 266, pg. 366 - Random Samples - Il 12 ottobre la sonda Magellano, dopo 5,5 anni di missione, con i pannelli solari che si andavano indebolendo, si è tuffata nell’atmosfera vesuviana inviando gli ultimi gruppi di dati prima di bruciare.
Science, 28 Oct 94, Vol. 266, pg. 534 - Andrew Lawler - Per più di 37 anni dall’inizio delle esplorazioni spaziali si è avuta la tendenza ad aumentare il peso dei satelliti lanciati nello spazio. Un anno dopo il lancio dello Sputnik 1 da 80 kg., la Russia lanciava un satellite da una tonnellata. Gli USA sono arrivati alla sonda Galileo da 3 ton ed allo Hubble Space Telescope da 12 ton. Con la fine della guerra fredda e la riduzione dei budget dedicati alle attività spaziali si apre una tendenza verso i satelliti piccoli e poco costosi. La seguente tabella riporta la previsione di questi programmi.
| Missione | Paese | Massa (kg) | Lancio | Scopo |
| FASat-A | Cile | 50 | 1995 | Prove di Progettazione |
| Interball | Czech Repub. | 59 | 1995 | Ricerca sulle Aurore boreali |
| SAC-B | Arge. Bras. NASA | 175 | 1995 | Ricerca sull’alta atmosfera |
| Badr-B | Pakistan | 60 | 1995 | Osservazione della Terra |
| USPP | Russia | 60 | 1996 | Missione Scientifica e per comunicazioni |
| Satex-1 | Messico | 50 | 1996 | Prove di progettazione |
| Techsat | Israel | 50 | 1996 | Osservazione della Terra |
| Hutsat | Finland | 50 | 1998 | Prove di progettazione |
| CESAR | Italia & Est Eur. | 300 | 1998 | Ricerca sull’alta atmosfera |
Science, 24 Mar 95, Vol. 267, pg. 1756 - Andrew Lawler - Il programma spaziale del Gravity Probe B (GPB) promosso dal fisico Francis Everitt dell’università di Stanford nel 1980 ha già speso 250 milioni di US$ sui 500 previsti, ma deve ricevere ancora l’approvazione dell’Amministratore della NASA Daniel Goldin per il lancio previsto nel 2000. Si tratta di un satellite che porterà 4 giroscopi in un contenitore super raffreddato e dovrebbe provare che, secondo la teoria di Einstein, un corpo massivo rotante come la Terra trascina con lui spazio e tempo e misurare la curvatura dello spazio prevista. L’ostilità contro il progetto è dovuta ai feroci tagli di spesa nel budget della NASA e, se il programma verrà accettato, Goldin dovrà tagliare altri progetti per recuperare i 250 milioni di US$ ancora necessari.
Science, 26 May 95, Vol. 268, pg. 1123 - Andrew Lawler - La scorsa settimana la National Academy of Science ha dato il suo parere favorevole al controverso esperimento del Gravity Probe-B (GPB) e questo dovrebbe spingere la NASA a trovare i 250 milioni di US$ per finire il progetto. Il parere era stato richiesto dall’Amministratore della NASA sulla validità scientifica e tecnica del progetto. La commissione ha concluso che c’è una ragionevole alta probabilità che la missione abbia successo.
Science, 22 Sep 95, Vol. 269, pg, 1675 - Random Samples - La sonda Pioneer 11 dopo 22 anni dal lancio e 6,5 miliardi di km percorsi ha finito il suo servizio attivo. Lanciata nel 1973 ha compiuto la sua prima missione di esplorazione di Giove nel suo passaggio del 1974, è quindi passata per Saturno e poi si è diretta verso gli spazi interstellari. Ormai, oltre l’orbita di Plutone, la sorgente di energia con plutonio 238 si è indebolita ed il trasmettitore dati è fuori puntamento. La sonda gemella Pioneer 10, lanciata nel 1972, ha pure pochi anni di vita, ma l’esperienza fatta con il generatore di energia del Pioneer 11 potrebbe permettere di allungargli la vita. Il Pioneer 10 dovrà compiere un’altra osservazione: la determinazione dei limiti dell’eliosfera quando il vento solare viene superato dal vento cosmico prodotto dalle stelle lontane. Questo può accadere domani o fra qualche anno e potrebbe essere troppo tardi.
Science, 3 Nov 95, Vol. 270, pg. 734 - Alexander Hellemans - Dal 10 novembre gli astronomi avranno un nuovo osservatorio nello spazio con il lancio del satellite europeo ISO (Infrared Space Observatory). Il satellite, lungo 5,3 m, sarà lanciato dal centro spaziale Kourou della Guiana francese e conterrà un telescopio da 60 cm ed una batteria di strumenti per analizzare la luce ricevuta. Gli strumenti sono chiusi in un criostato raffreddato da 2000 litri di elio liquido. Poiché l’elio liquido si consuma, il tempo di osservazione sarà limitato a 18 mesi. Gli strumenti sono uno Short ed un Long Wavelength Spectrometer che coprono fra 2,5 e 45 e fra 45 e 180 micrometri rispettivamente; un altro strumento (ISOPHOT) si spinge fino a 240 micrometri e quindi osserverà gli oggetti più freddi dell’universo.
Science, 15 Dec 95, Vol. 270, pg. 1763 - Random Samples - La NASA ha selezionato lo scorso mese il progetto Stardust come quarto della serie delle missioni Discovery per raccogliere particelle di polvere di una cometa e paracadutarle nel deserto dell’Utah. Il costo della missione sarà di 200 milioni di US$ e rientra nella strategia di “smaller, faster, cheaper, better” promossa dall’Amministratore della NASA Goldin. Il lancio e previsto per il 1999 e l’obiettivo è la cometa Wild 2 che transiterà fra l’orbita della Terra e di Giove nel 2004. La sonda passerà a 100 km dal nucleo e raccoglierà immagini del nucleo e particelle microscopiche di polvere con un collettore di aerogel che ne frenerà l’impatto dalla velocità di 20000 km/h.
Science, 5 Jan 96, Vol. 271, pg. 19 - Science Scope - Rappresentanti degli USA e della Russia si incontreranno verso la fine di gennaio per decidere sul futuro del laboratorio spaziale orbitante. I Russi hanno proposto di fare del loro laboratorio spaziale Mir, lanciato nel 1986, il nucleo del nuovo laboratorio internazionale. Questa soluzione crea dei problemi alla NASA perché ritiene che il Mir non sia molto sicuro. NASA e specialisti russi sono ora al lavoro per definire una serie di opzioni fra cui un compromesso che incorpori almeno due moduli Mir nel progetto della nuova stazione.
Science, 9 Feb 96, Vol. 271, pg. 753 - Andrew Lawler - La scorsa settimana i rappresentanti di USA e Russia hanno raggiunto un accordo politico per la stazione spaziale orbitante. Gli Usa sosterranno il programma spaziale russo in cambio di un accesso continuo alla stazione Mir per ricerche biologiche e sui materiali. Dopo il successo dell’anno scorso del docking fra Shuttle e Mir nuovi collegamenti con lo Shuttle sono previsti nel 1998 e 1999. Verrà ritardato fino al giugno 2001 il lancio del Modulo Sperimentale Giapponese da 2 miliardi di US$ ed il lancio del Modulo Columbus europeo è ora previsto per il 2003 con lo Shuttle.
Science, 9 Feb 96, Vol. 271, pg. 757 - Richard A. Kerr - Alla fine di questo mese gli USA lanceranno il NEAR (Near-Earth Asteroid Rendezvous) per un viaggio di 3 anni verso l’asteroide Eros per determinarne la composizione mediante un sensore multispettrale (X-ray e gamma-ray spectrometer). Si potranno così comparare i risultati con quelli dei campioni di meteoriti. L’80% dei meteoriti arrivati a terra sono formati da materiale primordiale detto condrite che non si sono mai fuso e differenziato. Il NEAR orbiterà intorno ad Eros e ne rivelerà lo spettro.
Science, 1 Mar 96, Vol. 271, pg. 1223 - Andrew Lawler - Per la seconda volta è fallito l’esperimento del satellite tethered condotto in collaborazione fra Italia e USA. La prima volta è stato nel 1992 quando si è inceppato il meccanismo di rilascio del satellite mentre era a soli 260 m dallo Shuttle ed in quell’occasione l’equipaggio riuscì a recuperare il satellite. Ora, il 25 febbraio, si è riusciti a svolgere buona parte del cavo, inviando il satellite su un’orbita più elevata, ma il cavo si è rotto ed il satellite si è perso nello spazio. I portavoce della NASA e dell’ASI (Agenzia Spaziale Italiana) dichiarano un parziale successo dell’esperimento ma, dopo una spesa di circa mezzo miliardo di US$, i politici sono riluttanti a finanziare un terzo tentativo. L’esperimento apriva la strada a diverse applicazioni: l’invio di satelliti su orbita più alta senza l’uso di propellenti, generazione e trasporto di energia elettrica, emissione di onde radio di frequenza molto bassa per penetrare nell’oceano, raccolta di dati del plasma nel campo magnetico atmosferico.
Science, 10 May 96, Vol. 272, pg. 813 - Alexander Hellemans - Il 14 febbraio la sonda ESA, Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), lanciata il 2 dicembre scorso, è arrivata a 1,5 milioni di km dalla Terra nel punto lagrangiano dove le due attrazioni del Sole e della Terra si bilanciano, e ha iniziato l’osservazione solare con 11 strumenti dai rivelatori di particelle agli spettrometri. La missione continuerà ininterrottamente per 21 mesi. Attualmente il sole si trova in un minimo di attività, ma sono state osservate numerose enormi eruzioni dall’atmosfera solare con lo strumento detto LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph) che analizza il vento solare. Dalle osservazioni si cercherà di capire che cosa riscalda l’alone di gas che circonda il Sole e che raggiunge una temperatura di più di 1 milione di gradi mentre la superficie (fotosfera) è a solo 5600 gradi. Un altro strumento misura le grandi oscillazioni acustiche che dalla superficie penetrano verso il centro del Sole e che permettono di indagare sulla composizione interna. Sembra che all’interno la distribuzione dell’elio sia meno concentrata di quanto dia il modello attuale. Una migliore conoscenza dell’interno potrebbe aiutare anche a spiegare il basso flusso di neutrini emesso dal Sole.
Science, 31 May 96, Vol. 272, pg. 1264 - Alexander Hellemans - L’osservatorio solare SOHO, che si trova attualmente a 1,5 milioni di km dalla Terra più vicino al Sole, ha in corso l’esperimento Solar Oscillation Investigation (SOI), che misura le vibrazioni che scuotono la superficie del Sole come onde sismiche, con cui si pensa di costruire un’immagine tridimensionale dell’interno del Sole. Il SOI registra la luce proveniente dalla superficie del Sole, attraverso un filtro centrato sulla riga di assorbimento del nikel, con un rivelatore a CCD da 1 milione di pixel, 700000 dei quali occupano l’immagine solare. Se la superficie vibra, l’effetto doppler sposta la riga di assorbimento modificando l’intensità della luce che passa attraverso il filtro; così ogni pixel rappresenta la velocità di una piccola area della superficie del Sole. È come se fossero installati 700000 geofoni sulla superficie del Sole e gli eliosismologi cercano di rilevare le oscillazioni di risonanza dell’intera massa del Sole da cui creare un’immagine dell’interno.
Science, 24 May 96, Vol. 272, pg. 1095 - Alexander Hellemans - La prossima settimana ESA lancerà dal poligono Kourou della Guyana francese il primo dei razzi Ariane 5 capace di inviare in orbita un carico da 23 tonnellate. In questo primo lancio il carico sarà costituito da 4 satelliti identici che costituiscono il Cluster e, disposti in formazione intorno alla Terra, studieranno, in modo tridimensionale e con un dettaglio mai raggiunto, la magnetosfera ed i fasci di particelle inviati del vento solare. I 4 satelliti saranno usati anche come radio interferometri per la misura delle radiazioni chilometriche delle aurore boreali che raggiungono i 1000 megawatt, ma sono schermate dalla ionosfera.
Science, 14 Jun 96, Vol. 272, pg. 1579 - Alexander Hellemans - Il 4 giugno è fallito il lancio del primo razzo Ariane 5 lanciato dal poligono di Kourou. Qualcosa non ha funzionato 37 sec. dopo il lancio ed il razzo si è piegato improvvisamente provocando l’autodistruzione. L’incidente ha comportato la distruzione delle 4 sonde Cluster del programma ESA Horizon 2000 per le misure sulla magnetosfera terrestre. L’Ariane 5 è un nuovo lanciatore capace di portare in orbita geostazionaria un carico da 5,9 tonnellate, 1,1 ton in più della versione 4. Una commissione di inchiesta è al lavoro per riferire sulle cause del fallimento entro il 15 luglio. Le prime indicazioni localizzano il guasto nel sistema di controllo e probabilmente nel software. La perdita dei 4 satelliti Cluster è irrecuperabile date le limitazioni di bilancio. Entro un anno è possibile costruire uno dei satelliti, ma si tratta di stabilire se una missione ridotta è ancora interessante. Una riunione ESA si terrà su questo argomento entro il 21 giugno.
Science, 28 Jun 96, Vol. 272, pg. 1866 - Helen Gavaghan - La scorsa settimana si è tenuta la riunione ESA per discutere il problema aperto dal fallimento della missione Cluster con la distruzione del vettore Ariane 5 il 4 giugno scorso. Si è avuta una raccomandazione ad utilizzare le parti di ricambio per costruire una sonda da inviare entro il 2000. Le varie agenzie devono però consultarsi con i propri governi mentre l’agenzia francese ha dichiarato che l’unico modo di salvare la missione Cluster è di assemblare tutte le 4 sonde, ma ciò costerebbe circa 465 milioni di US$. In mancanza di denaro l’unica opzione è di rinviare o cancellare la missione oppure ritardare il lancio della missione Rosetta, proposta questa poco popolare. Una decisione è rinviata a luglio.
Science, 26 Jul 96, Vol. 273, pg. 419 - Science Scope - La perdita del razzo europeo Ariane 5 lo scorso 4 giugno è stato dovuto ad un errore di software ed a un non adeguato controllo di prelancio. Questo è stato dichiarato ad una conferenza stampa dell’ESA il 23 luglio. Il sistema di guida si è bloccato quando il razzo ha raggiunto una velocità orizzontale superiore a quella per cui il software era stato progettato; si è trattato quindi di un fattore umano di coordinamento. Il prossimo lancio è previsto nella prossima primavera.
Science, 15 Nov 96, Vol. 274, pg. 1071 - Science Scope - La missione spaziale Argentina-Italia detta Scientific Application Satellite-B (SAC-B) sembra sia fallita. Lanciata il 4 novembre la sonda non si è separata dal terzo stadio e, pur avendo raggiunto l’orbita, i suoi pannelli solari non si sono potuti orientare sempre verso il sole e la scorsa settimana non ha più trasmesso.
Science, 31 Jan 97, Vol. 275, pg. 611 - Andrew Lawler - Il 14 febbraio prossimo tecnici astronauti in missione extraveicolare installeranno due nuovi strumenti a bordo dello Hubble Space Telescope (HST). Il primo strumento è il NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) che raccoglierà ed analizzerà lunghezze d’onda del vicino infrarosso che non possono essere osservate dalla Terra per l’assorbimento atmosferico; il suo costo è stato di 105 milioni di US$. Il secondo strumento è lo STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) che potrà raccogliere i dati spettrali di più di 500 differenti punti simultaneamente; il suo costo è stato di 125 milioni di US$. Il NICMOS darà forse la possibilità di scoprire pianeti che orbitano intorno ai loro soli e potrà osservare il deep sky fino a red shift di 14 corrispondente a 12 miliardi di anni luce. La missione sarà simile a quella del 1993 quando fu installata sullo HST l’ottica correttiva.
Science, 21 Feb 97, Vol. 275, pg. 1064 - Andrew Watson - Il satellite Hipparcos, acronimo di High Precision Parallax Collecting Satellite, lanciato dall’ESA l’8 agosto 1989, dopo 3 anni di rilevamenti ed un ancora più lungo periodo di eleborazione dati, ha fornito il più completo ed accurato catalogo stellare con 120000 stelle localizzate con la precisione di un millesimo di secondo d’arco, 100 volte più alta di quella disponibile fino ad oggi, ed un altro milione di stelle con accuratezza fra 20 e 30 millesimi di secondo d’arco. Dopo il lancio, per il difetto ad un motore, il satellite si è posizionato in un’orbita molto ellittica da 36000 a 500 km sopra la superficie terrestre attraversando due volte ogni orbita la fascia di radiazioni che danneggiano i pannelli solari. Nel giugno 1993 ha finito di funzionare, ma a quella data il satellite aveva raccolto 1000 gigabyte di dati. Data la stranezza dell’orbita, il trattamento dei dati è stato molto più complesso. Tutto il cielo è stato scandito un numero di volte fra 10 e 60 ottenendo così diverse precisioni di rilevamento. I dati di parallasse delle stelle hanno permesso di ricalcolare la distanza delle variabili Cefeidi nella Grande Nube di Magellano che è risultata circa 10% più grande di quella assunta precedentemente. Questo potrà avere una grande influenza sulla cosmologia perché riduce l’età dei cluster globulari da 15 a 11 miliardi di anni e riduce del 10% il valore della costante di Hubble. L’età dell’universo si porterebbe a 13 miliardi di anni in buon accordo con l’età delle stelle più vecchie anche se alcuni astronomi mantengono un atteggiamento prudente. Un altro risultato del nuovo catalogo, importante per l’astrofisica, è la revisione del diagramma Hertzsprung-Russell fra intensità e temperatura delle stelle.
Science, 11 Apr 97, Vol. 276, pg. 193 - Alexander Hellemans - Dopo 10 mesi dalla perdita del razzo Ariane 5 e del quartetto di satelliti della missione Cluster, l’ESA ha dato la sua approvazione finale per ripetere la missione completa nel 2000. Scopo della missione dei quattro satelliti è di eseguire la mappatura della magnetosfera terrestre. L’ESA finanzierà il 40% del payload scientifico ed il costo totale sarà limitato a 248 milioni di US$. Verranno usate tutte le spare parts esistenti e si dovrà essere pronti per la metà del 1999.
Science, 7 Nov 97, Vol. 278, pg. 1008 - Gretchen Vogel - Lo scorso mese lo HST ha osservato la “pistol star”, una delle più brillanti stelle della nostra galassia, con il nuovo strumento NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) installato recentemente. Lo strumento, raffreddato con una riserva di azoto solido, ha un problema di dispersione termica che ridurrà la vita del sistema fino al prossimo anno più che dimezzandola. Si pensa di installare entro il 1999 una pompa di raffreddamento, ma questo provocherà una riduzione dei tempi di impiego dello HST. Un altro problema è la focalizzazione del multi-object spectrometer che non è compatibile con quella degli altri strumenti ed ogni volta deve essere cambiata. Il timore è che si possa rompere il motore che non può subire manutenzioni. Il programma di osservazioni dello HST per il prossimo anno è estremamente intenso ed i responsabili dello Space Telescope Scientific Institute (STScI) di Baltimora ritengono di poter raccogliere una grande messe di risultati spettacolari.
Science, 19 Dec 97, Vol. 278, pg. 2070 - Erik Asphaug - Il Near Earth Asteroid Redezvous (NEAR), il primo satellite lanciato dal Discovery, nel prossimo 1999 si avvicinerà all’asteroide 433 Eros di circa 14 x 40 km e vi orbiterà per più di un anno. Con un’analisi multispettrale dei minerali, un magnetometro, misure gravimetriche e riprese di immagini a colori, farà di Eros il corpo più completamente esaminato del nostro sistema solare. Lo scorso giugno il NEAR è passato vicino all’asteroide 233 Mathilde e, benché le immagini non fossero molto ravvicinate, hanno rivelato sorprendenti dettagli. Sono stati scoperti 5 grandi crateri con diametri da 3/4 a 5/4 del suo diametro medio. Sembra che i crateri si siano formati senza disturbare il resto dell’asteroide che sembra poroso come un ammasso di pietrisco. Lo studio degli asteroidi promette di portare a una migliore conoscenza dei processi di formazione dei pianeti ancora poco conosciuti.
Science, 3 Jul 98, Vol. 281, pg. 19 - Alexander Hellemans - I 24 giugno scorso la sonda SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), lanciata nel dicembre 1985, ha perso i contatti con la Terra a seguito di un errore durante la procedura di recupero dello spin. La sonda ha perso il suo assetto ed antenne e pannelli solari non sono più orientati correttamente rendendo impossibili le comunicazioni. Un team di specialisti dell’ESA e della Matra Marconi Space stanno attualmente studiando le strategie di recupero.
Science, 7 Aug 98, Vol. 281, pg. 765 - James Glanz - La scorsa settimana, in un workshop a Pasadena sponsorizzato dal JPL, si è discusso sui modi per lanciare, controllare e comunicare con una sonda interstellare. La recente scoperta di pianeti intorno ad altre stelle ha rilanciato l’idea di un volo interstellare per raggiungere obiettivi entro una distanza di circa 40 anni luce dalla Terra. Un obiettivo più modesto sarebbe di oltrepassare l’eliosfera, il volume fin dove agisce il vento solare e raggiungere l’Interstellar Medium (ISM) dove predominano le particelle ed il campo magnetico delle altre stelle. Una sonda in posizione opportuna nello ISM potrebbe usare il Sole come una colossale lente gravitazionale ed osservare il lontano universo, ma per raggiungere solo i limiti dell’eliosfera (circa 100 AU) è necessario un sistema di propulsione migliaia di volte più potente di quello convenzionale e sarebbero necessari circa 30 anni per il viaggio. Le ipotesi per un nuovo sistema di propulsione sono tre: spinta da laser terrestri, annichilazione materia-antimateria, propellente a fusione nucleare. Il primo sistema prevede un laser focalizzato nella camera di propulsione del razzo che scalda i gas e genera la spinta. Un laser da un milione di watt, oggi esistente, può mettere in orbita un oggetto al costo di 500 US$/kg per l’elettricità. Per evitare che, fuori dall’atmosfera, il razzo porti il gas da riscaldare si potrebbe usare una vela riflettente usando la spinta dei fotoni. Un laser a terra da 46 miliardi di watt su una vela da 50 mq potrebbe mandare una sonda da 10 kg su Marte in 10 giorni; un miliardo di watt è circa la potenza di una media centrale elettrica. Più futuristiche sono invece le altre due ipotesi. Con questi nuovi sistemi si potrebbero raggiungere le stelle vicine in 10-100 anni. Date le distanze la sonda deve operare in modo autonomo ed i collegamenti dovrebbero avvenire via laser che è più facile da focalizzare e che in principio è milioni di volte più efficiente delle onde radio.
Science, 14 Aug 98, Vol. 281, pg. 891 - James Glanz - All’inizio della settimana sono stati ristabiliti i contatti radio con la sonda SOHO dopo averne perso il controllo per una serie di errori di comando lo scorso 25 giugno. Il contatto ha permesso di leggere temperature e tensioni dei sensori di bordo. Si è visto che la temperatura è molto bassa ed il combustibile è gelato. Usando il radar di Arecibo a Puerto Rico si è potuto determinare il periodo di rotazione della sonda che è di 53 secondi e quindi i pannelli solari sono attivi solo in metà periodo. I controllori sono riusciti a fare caricare una delle batterie e così ristabilire le comunicazioni. Ora si tratta di riscaldare i serbatoi di hydrazina per rimettere in funzione i thruster e riorientare la sonda.
Science, 4 Sep 98, Vol. 281, pg. 1423 - Robert Irion - La sonda Lunar Prospector, lanciata dalla NASA in gennaio e orbitante intorno alla Luna a 100 km di altezza, ha raccolto sufficienti dati gravitazionali e magnetici che danno supporto alla teoria dell’origine della Luna per impatto della Terra con un corpo delle dimensioni di Marte. Il campo gravitazionale sulla Luna è stato misurato con precisione 5 volte superiore a quanto fatto in precedenza misurando le piccole variazioni sull’orbita della sonda mediante radiotelescopi a Terra. I calcoli fanno dedurre la presenza di un nucleo fra 220 e 450 km di raggio a seconda che si tratti di ferro o di una lega di zolfo e ferro. Tale nucleo avrebbe da 1% a 4 % della massa della Luna compatibile con la teoria dell’impatto. Altra scoperta di queste misure è la presenza di densi ammassi di rocce, i “mascons”, all’interno dei bacini di lava come materiali sollevatisi dal mantello e rimasti imprigionati dal rapido raffreddamento delle lave superficiali. Si è dedotto inoltre che il nucleo è rimasto liquido fino a 3,6 miliardi di anni fa quando era finita l’era dei grandi impatti. Le tracce di magnetismo rimaste indicano inoltre che si era innescato un effetto dinamo e c’era un campo magnetico intenso forse come quello della Terra.
Science, 11 Sep 98, Vol. 281, pg. 1585 - Alexander Hellemans - I portavoce della NASA e dell’ESA sono ormai ottimisti circa il recupero della sonda SOHO. Una volta ricaricate le batterie si è proceduto al riscaldamento dei serbatoi di idrazina per l’azionamento dei thruster ed ora si devono riscaldare i condotti all’esterno, operazione delicata che richiederà forse 2 settimane. Telemetria, generatori e sistema di controllo non sembra siano danneggiati e si tratta ora di controllare il sistema di assetto per fermare la rotazione della sonda. Il rapporto sulle cause del problema ha indicato l’origine in due errori di software nelle sequenze di comando e nella decisione affrettata di spegnere il giroscopio di roll che era supposto guasto. La necessità di ridurre i costi della missione estesa fino al 2003 ha indotto a semplificare la riscrittura di certe procedure e ciò ha introdotto degli errori.
Science, 29 Jan 99, Vol. 283, pg. 620 - Gary Taubes - Si è già iniziato l’ambizioso programma di esplorazioni con una flottiglia di piccole sonde all’insegna della massima economia seguendo la nuova filosofia della NASA del “faster, cheaper, better”. Una sonda (NEAR) ha già raggiunto un asteroide e cercherà di entrare in orbita e forse atterrarvi; un’altra (CONTOUR) fotograferà il nucleo di tre differenti comete in 5 anni; altre due raccoglieranno campioni di materia cosmica, gas e polveri, da comete e vento solare e li riporteranno a Terra. Queste missioni costeranno in tutto meno di 300 milioni di US$, meno di 1/10 dell’ultima missione planetaria Cassini ora in rotta verso Saturno. La riduzione dei costi è stata ottenuta in buona parte sfruttando opportune traiettorie e sfruttando l’effetto di gravità dei corpi celesti. Il risparmio di propellente può essere enorme: da centinaia o migliaia di kg si può arrivare a poche decine; il progetto della sonda viene estremamente semplificato e si è potuto usare i razzi Delta. Quello che è diventato complesso è invece il progetto della navigazione spaziale e delle traiettorie. Si tratta più di un’arte che di una scienza; dal punto di vista matematico e gravitazionale si rientra nel problema degli N corpi nello spazio che tiene conto nel caso specifico della sonda, del Sole, della Terra ed anche di altri pianeti. Il problema diventa intrattabile ed ha un comportamento caotico già con tre corpi. Tradizionalmente i progettisti lavorano con due corpi alla volta e le traiettorie in questo caso sono delle coniche. Si parte con la Terra e la sonda per trovare la conica che porta quest’ultima verso il bersaglio quindi si cerca la conica con fuoco nel bersaglio che faccia mettere in orbita la sonda attraverso un cambiamento di velocità con un ulteriore consumo di propellente. Si tratta di trovare dei trucchi che minimizzano queste variazioni di velocità e uno di questi è di sfruttare il “gravity assist” mediante “flyby” con un altro corpo, che può essere la Terra stessa, per accelerare, rallentare o indirizzare l’orbita verso l’obiettivo finale. La sonda Cassini per esempio sfrutta due flyby con Venere ed altri due con la Terra e Giove per portare i suoi 5000 kg verso Saturno. Nel 1983 l’International Sun Earth Explorer-3 (ISEE-3) è rimasto fra la terra ed il Sole per 4 anni studiando il vento solare, poi è andato in orbita intorno alla Luna per 5 volte prima di indirizzarsi verso la cometa Giacobini-Zinner e, con il nuovo nome di ICE (International Cometary Explorer), ne ha attraversato la coda nel settembre 1985, 6 mesi prima delle missioni Giotto e Sakigake. Il costo aggiuntivo per il rendezvous con la cometa fu solo di 2 milioni di US$ contro i 26 del progetto ISEE-3. Nella missione NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) verso l’asteroide Eros la sonda, lanciata nel febbraio 1996 ha descritto una lunga traiettoria, due volte la distanza Terra-Sole, e, mentre si trovava lontano, con una piccola variazione di velocità, è ritornata sulla Terra due anni dopo il lancio ricevendo un impulso, 11 gradi fuori dal piano dell’orbita, per indirizzarsi verso Eros. Ma, a 250000 km dall’asteroide quando doveva decelerare, i razzi si spensero prematuramente e, solo il 3 gennaio di quest’anno si è potuto reinserirla in una traiettoria che la condurrà su Eros il 14 febbraio del 2000. La sonda Stardust userà una traiettoria simile con “gravity assist” della Terra per raggiungere la cometa Wild-2 nel 2004 e poi riuscirà a riportare le polveri raccolte sulla Terra nel 2006 lanciandole con un paracadute. Per raccogliere le poveri, senza che queste nell’impatto subiscano trasformazioni per riscaldamento, verrà usato l’aerogel, una schiuma di silice che catturerà le particelle. La perfezione nell’utilizzo di queste traiettorie con Earth-return si raggiungerà con la missione CONTOUR il cui lancio è previsto il 26 giugno 2002. Questa dovrà avvicinarsi a tre comete e fotografarne i nuclei: la Encke nel novembre 2003 alla prima traiettoria, la Schwassmann-Wachmann-3 (SW-3) nel giugno 2006, dopo tre flyby con la Terra, e la d’Arrest nell’agosto del 2008 dopo altri due flyby, quest’ultima cometa è interessante perché si è spezzata in tre parti nel 1995. Saranno forse possibili successivamente incontri con altre due comete una delle quali sarà la stessa Encke nel 2023 e si avrà un totale di 15 flyby. Tutta la missione userà solo 85 kg di propellente. Ancora più avanzato dal punto di vista della navigazione sarà il progetto Genesis, una sonda che verrà lanciata nel gennaio 2001 e che per 2 anni raccoglierà particelle del vento solare nel primo punto langrangiano L1 a 1/100 della distanza fra Terra e Sole dove forze centrifuga e forze gravitazionali si compensano. La traiettoria di Genesis applica una matematica che risolve il problema dei tre corpi, Terra, Sole e veicolo spaziale ed orbiterà 4 volte intorno a L1 nel piano perpendicolare all’asse Terra-Sole (halo orbit) descrivendo cerchi di 1,4 milioni di km di diametro con un periodo di 6 mesi. La sonda, lanciata con un razzo Delta su un’orbita intorno alla Terra, si porterà intorno a L1 con un opportuno impulso e vi rimarrà due anni. Il ritorno sulla Terra, per rilasciare il suo carico di particelle con un paracadute sul deserto dell’Utah, seguirà una complessa traiettoria che la porterà prima intorno al punto lagrangiano L2, sul lato opposto a 1,6 milioni di km dalla Terra, e quindi di nuovo ad incontrare la Terra di giorno sul punto prescelto. La missione richiederà solo poche decine di kg di propellente. La “halo orbit” intorno a L1 è stata sfruttata la prima volta nel 1978 dalla sonda ISEE-3 che vi orbitò per 4 anni; 20 anni dopo altre due missioni hanno sfruttato questo tipo di orbita: SOHO nel 1996 e ACE nel 1997, ambedue per studiare il Sole.
Science, 12 Feb 99, Vol. 283, pg. 917 - Alexander Hellermans - L’ultimo problema per la sonda SOHO è cominciato il 21 dicembre scorso quando è andato in avaria l’ultimo dei suoi tre giroscopi, ma la scorsa settimana i controllori della NASA del Goddard Space Flight Center, utilizzando un sensore solare invece dei giroscopi, hanno comunicato che il sistema sarà in grado di mantenere l’assetto per almeno i prossimi 4 anni. Il nuovo sistema si basa su un software apposito, l’uso dei thruster ed una procedura che agisce sui volani di assetto frenandoli ed accelerandoli.
Science, 7 May 99, Vol. 284, pg. 897 - James R. Riordon - Il trend della NASA di sviluppare alternative faster and cheaper alle missioni da miliardi di dollari degli anni ‘70 e ‘80 sta producendo i primi nanosatelliti con massa totale di lancio compresa fra 1 e 10 kg. Un primo prototipo è un cilindro di 30 cm di diametro e 10 cm di altezza, un centinaio di queste sonde dal costo di mezzo milione di dollari ciascuna potrà essere disperso intorno alla Terra per la missione di Magnetospheric Constellation (MC) prevista per il 2007. I manager della NASA confidano che entro 5 anni la tecnologia sarà matura per questa miniaturizzazione, la microelettronica ridurrà le dimensioni ed il consumo di potenza ed anche gli ingombranti sistemi meccanici saranno sostituiti da micro-electromechanical systems (MEMS). Anche i thruster sono in corso di miniaturizzazione con camera di combustione e ugello ricavati nel blocco di silice, ciascuno conterrà il combustibile necessario e l’innesco con diodo laser e dopo l’uso sarà eliminato; con un peso di circa 1 gr ciascuno se ne potranno montare centinaia per il controllo di assetto. Le cellule solari dovranno produrre solo pochi watt e ciascun subsistema consumerà 0,5 watt o meno. I nanoprobe raccoglieranno dati, aggiusteranno le loro orbite in modo autonomo e scaricheranno a terra i dati al perigeo ricevendo i nuovi obiettivi. Nel caso della missione MC, con un costo complessivo di 120 milioni di dollari incluso il lancio, un centinaio di probe saranno lanciati con un solo razzo Delta e ciascuno si metterà poi da solo nella sua orbita fra 20000 km di perigeo fino a circa mezzo milione di km di apogeo, in tal modo si potrà avere un’immagine completa della magnetosfera terrestre. Un trio di nanosatelliti sarà lanciato intorno a Mercurio verso il 2005 per misurarne la magnetosfera. Altre applicazioni prevedono orbite basse intorno alla Terra per osservazioni e studio di accrescimento dei cristalli. Nel futuro si pensa già ai femtosatelliti contenuti in un singolo chip con un peso di 100 grammi o meno e le dimensioni di una carta di credito.
Science, 14 May 99, Vol. 284, pg. 1102 - David Malakoff - Dopo più di due decenni passati nel pianificare e progettare l’International Space Station (ISS) i primi due segmenti della stazione sono stati messi in orbita solo da 5 mesi. La stazione, pianificata per una vita di 10 anni con un costo di 100 miliardi di dollari, sta diventando una realtà e darà la possibilità di pianificare esperimenti che durino mesi ed anni e ripeterli senza dover attendere nuovi lanci dando il via anche ad applicazioni commerciali. Vi sono però molti inconvenienti; la bassa orbita la renderà inutilizzabile per molti astronomi data la presenza della Terra, la stazione subirà l’effetto frenante dell’atmosfera, richiederà periodiche correzioni che causeranno vibrazioni e accelerazioni incompatibili con esperimenti vulnerabili dal g-jitter; intorno alla stazione si formerà una nube di contaminanti e particolati dovuti ai razzi e gli strumenti esterni richiederanno periodiche puliture. L’addestramento dell’equipaggio pone problemi di tempo e si pensa che molti esperimenti potranno essere controllati da terra, ma si dovrà adeguare il sistema di comunicazioni e la disponibilità di energia. Le maggiori limitazioni verranno dai finanziamenti. La NASA pensa di risparmiare, la Russia ha seri problemi, le proposte di esperimenti crescono, ma i finanziamenti si riducono. L’ESA ha costruito delle apparecchiature per avere il diritto di piazzare due astronauti ed eseguire alcuni esperimenti prima del 2004 quando sarà collegato il modulo Columbus. Nella prossima primavera sarà lanciata la Human Research Facility (HRF) per il monitoraggio della salute degli astronauti e la raccolta di dati sugli effetti della bassa gravità, della decalcificazione e dei problemi di equilibrio psicofisico. I primi 3 astronauti saranno a bordo dall’inizio del 2000, il completamento è previsto per la fine del 2004 con un equipaggio finale di 7 uomini.
Science, 30 Jul 99, Vol. 285, pg. 652 - Ann Finkbeiner - La scorsa settimana lo Space Shuttle ha lanciato nello spazio il telescopio a raggi X Chandra costato circa 2.8 miliardi di US$. La sua orbita si trova a circa 1/3 della distanza dalla Luna e questo permette un tempo di osservazione più lungo prima che la Terra si venga a trovare nella direzione di mira. La NASA sta invitando gli astronomi a fare proposte di osservazioni congiunte con lo Hubble ed il Chandra; uno degli scopi è di studiare i buchi neri nel deep field e verificare che nascono piccoli e diventano grandi nel tempo. Entro gennaio del prossimo anno Europei e Giapponesi lanceranno altri due telescopi a raggi X con caratteristiche diverse; l’ESA lancerà, nell’ambito del programma Horizon 2000, lo X-ray Multi-Mirror (XMM) specializzato nella spettroscopia a raggi X mentre i Giapponesi lanceranno lo Astro-E un telescopio multiplo capace di analizzare le frequenze X più penetranti e quindi le sorgenti più violente.
Science, 19 Nov 99, Vol. 286, pg. 1457 - Richard A. Kerr - La NASA ha confermato che la causa prima della perdita del Mars Climate Orbiter (MCO) è imputabile all’uso di unità di misura inglesi (pound-seconds) nei dati forniti per l’azionamento dei thrusters mentre i riceventi si aspettavano unità in newton-secondo. Il team di navigazione si è accorto che la sonda si avvicinava ad una quota più bassa del dovuto, ma non si è resa conto della gravità della situazione. Una correzione raccomandata che avrebbe potuto salvare la situazione non è stata operata per mancata programmazione. Altri problemi erano connessi alla poca familiarità con le caratteristiche della sonda, alla scarsa comunicazioni fra il team del sistema e quello di navigazione ed al personale ridotto. Sono state ora raccomandate delle varianti nelle operazioni del Mars Polar Lander (MPL) che dovrà raggiungere Marte il 3 dicembre prossimo.
Science, 10 Dec 99, Vol. 286, pg. 2051 - Richard A. Kerr - Diverse sono ormai le missioni su Marte fallite. Dal 1960 USA e URSS-Russia hanno lanciato 26 missioni verso Marte e solo 8 di esse si possono considerare un vero successo. Fino ad ora gli Americani hanno avuto 8 successi su 11 tentativi, ma in settembre il Mars Climate Orbiter (MCO) si è perso per un errore di unità di misura e la scorsa settimana si è perso anche il Mars Polar Lander (MPL). L’ultimo insuccesso è scoraggiante perché si pensa di non poter mai scoprirne le cause. Potrebbe aver raggiunto intatto la superficie, ma essersi rovesciato perché era troppo scoscesa o potrebbe aver avuto dei problemi a bordo nei 12 minuti di interruzione delle comunicazioni. La sonda, per ragioni economiche, non era dotata del costoso equipaggiamento necessario per una comunicazione continua, ma si aveva l’esperienza dei due Viking che erano atterrati su Marte nel ‘76 usando una tecnologia ancora più vecchia. Il rischio poi di trovare un terreno irregolare all’atterraggio è molto alto perché le immagini prese non hanno la definizione sufficiente a rivelarlo.
Science, 10 Dec 99, Vol. 286, pg. 2060 - Robert Irion - L’astronomia ai raggi X si appoggerà ad una flotta di telescopi in orbita intorno al Sole collegati fra di loro per creare immagini interferometriche per vedere nei dettagli gli oggetti più energetici del cosmo. Uno degli scopi è quello di vedere il contorno dei buchi neri. Lo scorso autunno, presso la Sonoma State University si è tenuto un workshop su Cosmic Genesis and Fundamental Physics a cui hanno partecipato 120 astronomi, cosmologi e fisici e sono stati descritti numerosi possibili esperimenti. La maggior parte dei progetti non hanno finanziamenti né programmazione e se ne parlerà nelle prossime decadi. Due eccezioni, perché pianificati per un lancio nel 2005, sono il Gamma-Ray Large area Space Telescope (GLAST) che dovrà studiare i resti delle supernove, i gamma ray burst e l’accelerazione delle particelle cosmiche, e l’Alpha Magnetic Spectrometer che ricercherà le perticelle di antimateria e sarà installato sulla International Space Station. I fondamenti della fisica e l’astrofisica oggi sono strettamente collegati e gli esperti devono lavorare insieme perché l’universo stesso sarà il comune laboratorio. La gravità e le onde gravitazionali sono uno degli argomenti. Il progetto LISA (Laser Interferometer Space Antenna) prevede tre sonde disposte su un triangolo di 5 milioni di km di lato e dei fasci laser misureranno la posizione di tre cubi di metallo, sospesi vicino a ciascuno di essi, con l’accuratezza di 1/10 di ångström capace di rivelare le onde lunghe gravitazionali prodotte da fenomeni a lungo periodo come quello di due buchi neri che spiralizzano. Nel futuro è previsto il LISA-2 abbastanza sensibile da rivelare il fondo delle onde gravitazionali dello stesso universo, equivalente al Cosmic Microvawe Background. Questo potrà mettere in evidenza l’istante in cui l’universo è diventato trasparente alla gravità, cioè quando la gravità si è separata dalle altre forze fondamentali quindi circa 10E-38 s dopo il big bang, e quindi misurare le fluttuazioni primordiali provocate dalla gravità. Le onde gravitazionali possono aver polarizzato i fotoni del primo universo e questa polarizzazione ha un’influenza sui diversi scenari dell’inflazione. Un altro campo di indagine è quello delle particelle di altissima energia e come si sono generate, se provengono dalle galassie attive o dai buchi neri perché in realtà non esistono teorie convincenti. Un’immagine ultravioletta della Terra presa dallo spazio farebbe della Terra un rivelatore di raggi cosmici; per questo è prevista una coppia di satelliti denominata OWL (Orbiting Wide-Angle Light Collector) che rivelerà il tracciato dei raggi cosmici nell’atmosfera. Un altro progetto riguarda la mappatura della materia oscura, quella che non emette radiazioni, ma che si rivela dagli effetti gravitazionali sul moto delle galassie; nessuno sa di che cosa sia fatta: da materia ordinaria fredda o da particelle esotiche che i fisici non sono ancora riusciti a scoprire sulla Terra. Si è proposto un nuovo telescopio, detto Dark Matter Telescope, che deve scoprire gli effetti di distorsione per lente gravitazionale prodotti da concentrazioni di questa materia. Un’altra proposta è di scoprire le particelle esotiche ultrapesanti in materiali antichi come asteroidi o comete e cercare di scoprire la loro presenza in piccoli frammenti da 10 microm misurando la loro velocità terminale di caduta nell’aria oppure inviare un robot su un’asteroide e misurare nel suolo le velocità terminali di queste particelle sotto l’azione delle piccola gravità. Raccolte tutte le proposte, il problema che si pone ora è di dare delle priorità e attrarre fondi per i progetti maggiori. In febbraio i teorici si riuniranno in Aspen, Colorado, per discutere quali fra i futuri esperimenti ha il maggiore potenziale per risolvere i maggiori misteri della fisica e della cosmologia. Due mesi dopo gli organizzatori si vedranno in Washington D.C. per preparare un libro bianco per i direttori del DOE, NSF e NASA. Se le prospettive con il Congresso saranno favorevoli, un altra riunione è prevista nell’estate del 2001 a Snowmass in Colorado.
Science, 17 Dec 99, Vol. 286, pg. 2248 - Andrew Lawler and Richard Kerr - Dopo la perdita delle due ultime sonde della NASA verso Marte verrà creata una commissione per riesaminare i piani che debbono portare dei campioni di suolo marziano sulla Terra. La commisione verrà nominata questa settimana ed il rapporto è previsto nel marzo 2000. L’attuale piano per l’esplorazione di Marte prevede: a) lancio di un orbiter, lander e rover nel 2001; b) lancio di un lander e di un rover per raccogliere campioni nel 2003; c) missione per piazzare dei piccoli satelliti di comunicazione intorno al pianeta nel 2003; d) lancio di un lander per raccogliere campioni e riportarli sulla Terra nel 2005. Gli esperti della NASA non sanno dire nulla sui motivi della perdita del MPL, ma è opinione che la configurazione del terreno all’atterraggio possa aver contribuito. Una modifica al programma potrebbe essere di mandare in orbita intorno a Marte un satellite di telecomunicazioni con Tv camera ad alta risoluzione e con un potente link fra il lander a la Terra. L’amministratore della NASA, Goldin è riluttante ad abbandonare i piani del 2001e la maggior parte degli Americani supporta le ricerche spaziali.
Science, 14 Apr 2000, Vol. 288, pg. 242 - Andrew Lawler - Dopo più di 7 mesi di inattività la stazione spaziale MIR viene riaperta di nuovo. La Mir Corp., una compagnia con base in Olanda, ha deciso di aiutare le riparazioni, per renderla di nuovo disponibile ai ricercatori ed alla fine a ricchi turisti, spendendo almeno 20 milioni di US$. In questa avventura vi sono molti ricchi investitori americani e la compagnia spaziale russa Energia che opera la MIR per conto del governo. Come inizio è stato programmato il lancio del 4 aprile di un Soyuz con due cosmonauti che devono riparare le perdite di gas ed il sistema di sopravvivenza ed eseguire 50 esperimenti di scienza e tecnologia. C’è molto scetticismo negli ambienti della NASA ed il governo degli USA ha recentemente consigliato la Russia di chiudere la MIR e concentrare i suoi sforzi sulla Stazione Spaziale Internazionale. L’idea di lanciare un turismo spaziale ha avuto tuttavia una certa risonanza.
Science, 7 Jul 2000, Vol. 289, pg. 26 - Alexander Hellemans - Il 4 giugno 1996 nella Guyana francese, esplodeva il razzo Ariane che portava i 4 satelliti identici del programma Cluster e faceva fallire uno dei più ambiziosi progetti dell’ESA che aveva lo scopo di produrre la prima mappa 3D del campo magnetico e del plasma che circonda la Terra. Ora il programma Cluster è di nuovo risorto grazie al direttore scientifico Roger Bonnet; è stato necessario un anno per rimettere in moto il programma perché inizialmente mancava il denaro. Per ottenere i 318 milioni di euro necessari per il nuovo Cluster II l’ESA ha attinto al budget delle operazioni della prima missione, ha riprogrammato le altre missioni e si è avvantaggiata di nuove tecnologie; per la più alta capacità di memoria dei nuovi chips si possono ora trasferire i dati ad una sola stazione terrestre invece che a due, inoltre per economizzare sui costi di lancio l’ESA userà per il quartetto del Cluster II due razzi Soyuz dal Baikonur Space Center nel Kazakhstan considerati molto affidabili e decisamente economici richiedendo 30 milioni di euro per lancio. Durante i 2 anni di operazione previsti, i 4 satelliti voleranno in formazione a tetraedro per ottimizzare l’immagine 3D. I controllori a terra potranno variare le distanze fra i satelliti per osservare diverse parti della magnetosfera come le cuspidi polari e la coda. Verrà risparmiato del combustibile ed il programma potrà essere esteso ad un terzo anno. Il ritardo si tradurrà in un vantaggio perché il Sole raggiungerà il suo massimo quest’anno o il prossimo.
Science, 4 Aug 2000, Vol. 289, pg. 879 - Andrew Lawler - La scorsa settimana il grande modulo Russo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è arrivato in orbita e si è collegato alla parte già esistente. Il modulo si chiama Zvezdà, pesa 20 tonnellate e costituisce il quartiere degli astronauti. Tutto il complesso ora nello spazio è grande quanto un edificio da 11 piani. Un altro modulo di fornitura USA arriverà il prossimo gennaio e costituirà il laboratorio. Le prime attività di ricerca a bordo della ISS saranno in campo biomedico, sui problemi della salute per le lunghe permanenze nello spazio, e nella ricerca biologica di base come la biologia cellulare; vi saranno anche attività nel campo della microgravità.
Science, 19 Jan 2001, Vol. 291, pg. 414 - Andrew Lawler - Il modulo Destiny della International Space Station (ISS) ha subito un ritardo di tre settimane per problemi elettrici nel lancio previsto il 19 gennaio. Il modulo rappresenta il laboratorio dove condurre gli esperimenti scientifici della stazione. Per il momento il tempo dedicato agli esperimenti sarà limitato perché spazio ed equipaggio sono occupati nei problemi di assemblaggio che continueranno fino al 2006, ma inizieranno gli esperimenti di microgravità e biologia.
Science, 8 Jun 2001, Vol. 292, pg. 1813 - Andrew Lawler - Negli ultimi 20 anni le attività spaziali del Canada sono state orientate ai satelliti radar ed al braccio robotico per la Stazione Spaziale Internazionale; ora l’Agenzia Spaziale Canadese chiede di essere coinvolta in modo diretto nelle missioni su Marte. Il Canada ha già uno strumento destinato a Marte: il Termal Plasma Analyzer progettato per raccogliere dati sull’origine e la composizione dell’atmosfera marziana. Questo strumento sarà a bordo della sonda giapponese Nazomi che arriverà su Marte nel 2003. Altri sistemi proposti sono i radar ad apertura sintetica (SAR), già usati intorno alla Terra, per generare mappe dettagliate di Marte ed una speciale trivella per scendere fino a 10 m di profondità su Marte. Un’altra proposta riguarda una sonda per raccogliere e riportare a Terra campioni dei satelliti Phobos o Deimos. Il Canada si dichiara pronto ad integrarsi nei piani della NASA, dell’ESA e dell’Agenzia Giapponese.
Science, 9 Nov 2001, Vol. 294, pg. 1264 - Andrew Lawler - La Stazione Spaziale Internazionale è entrata in una situazione di crisi questa primavera quando la Casa Bianca ha ordinato alla NASA di ridurre i costi che erano raddoppiati a 30 miliardi di US$ negli ultimi 4 anni. La NASA ha pianificato di ridurre l’equipaggio da sei a tre, e abbandonato il modulo di soggiorno ed il veicolo di salvataggio fra le proteste dei potenziali utenti ma, nonostante ciò, non è riuscita a limitare la spesa USA agli 8,3 miliardi di US$ dal 2002 al 2006, data del completamento. Si disse che era ancora necessario 1 miliardo di US$ in più. La commissione di studio di 20 membri creata dalla Casa Bianca in luglio propose di limitare i voli degli shuttle e fare economie dai budget dei voli umani. I partner internazionali, Canada, Europa, Giappone e Russia temevano che un equipaggio di soli tre uomini avrebbe limitato la loro partecipazione e le loro possibilità, ma nessuno sa stimare quanto costerebbe l’hardware necessario per tornare ad un equipaggio di 6 persone. Finanzieri, ingegneri e scienziati ritengono che la stazione spaziale deve essere intesa come una missione scientifica e come il primo passo per l’esplorazione umana dello spazio ed è quindi necessaria una chiara visione ed una guida autorevole. Purtroppo le ristrettezze del bilancio, la crisi dell’economia e la nuova attenzione all’antiterrorismo impediscono una strategia a lungo termine.
Science, 16 Nov 2001, Vol. 294, pg. 1431 - Andrew Lawler - La nuova pianificazione degli USA che ridimensiona la Stazione Spaziale Internazionale ha suscitato una rivolta fra i partner stranieri che temono un collasso dei programmi di ricerca. Guidati dal Canada i partner chiedono una riunione ufficiale per rivedere il piano che rischia di ridurre a tre (da sei) i membri dell’equipaggio. Con un personale così ridotto il tempo a disposizione per le ricerche sarebbe estremamente esiguo. I ministri dei 15 stati che finanziano l’ESA si riuniranno questa settimana a Edimburgo per approvare il programma di ricerca della stazione da 900 milioni di US$ dal 2002 al 2006, ma con l’attività di routine e di manutenzione tre membri di equipaggio avrebbero ben poco tempo per la ricerca ed in più il laboratorio Columbus dell’ESA verrà lanciato alla fine del 2004. Un altro laboratorio dovrà essere lanciato dai Giapponesi e si troverà con gli stessi problemi. Il Congresso non è però disposto ad incrementare la spesa sulla stazione finché la NASA non dimostrerà una migliore gestione.
Science, 1 Mar 2002, Vol. 295, pg. 1623 - Andrew Lawler - La NASA ha bloccato il programma da 16 milioni di US$ per sviluppare un equipaggiamento spaziale adatto a donne di piccola taglia; mancano infatti i 9 milioni di US$ necessari al completamento dello sviluppo ed è piccola la percentuale di donne che ne potrebbero usufruire. C’è però un rapporto interno che sollecita la conclusione del programma affermando che l’equipaggiamento sarebbe utile al 20% degli equipaggi includendo gli uomini di piccola taglia. Un equipaggiamento spaziale è un sistema complesso formato da maniche, guanti e scarpe di dimensioni diverse tenuti insieme da un rigido dorsale che è la parte principale e che ora è disponibile in tre taglie: media, grande e extra-grande che si adattano al 90% di tutti gli uomini, ma solo al 60% delle donne. Con una taglia piccola si coprirebbe fino al 95% delle donne che costituiscono circa 1/3 degli specialisti non piloti. Gli attuali equipaggiamenti mettono molte donne in svantaggio nei test di qualifica per ragioni di manovrabilità. Ci sono poi dei notevoli vantaggi nell’usare persone di piccola taglia perché consumano meno risorse ed hanno bisogno di meno spazio. C’è tuttavia la tendenza da parte della NASA a ridurre il corpo degli astronauti per tagliare i costi e questo ridurrà anche il numero delle donne. Anche se ufficialmente la decisione viene considerata un rinvio piuttosto che una cancellazione, i 2,5 anni ancora necessari a completare lo sviluppo ridurranno le opportunità per le donne.
Science, 15 Mar 2002, Vol. 295, pg. 1994 - Andrew Lawler - La scorsa settimana è stata positiva per gli astronomi che usano strumentazione orbitante. Gli astronauti, con una attività extraveicolare, hanno aggiornato lo Hubble Space Telescope (HST) sostituendo con successo l’array solare, aggiungendo nuovi strumenti ed installando una nuova unità di potenza. Lo HST è ora di nuovo operativo. Nel frattempo i controllori a terra del Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) hanno riattivato le funzioni di un satellite dato per morto lo scorso dicembre. Il FUSE era stato lanciato nel 1999 per una missione di tre anni che aveva lo scopo di esaminare lo stato delle nubi di gas che formavano stelle e sistemi planetari poco dopo il big bang. Dopo essere entrato in servizio trasmettendo dati, nel dicembre 2001, il secondo dei 4 essenziali sistemi di guida è entrato in avaria. Un team di ingegneri e scienziati della NASA, dell’industria e della John Hopkins University, sfruttando i sensori del satellite ed il campo magnetico della Terra hanno riottenuto l’orientamento del satellite con una tecnica già teorizzata, ma mai provata. Il team sta ora completando l’allineamento del nuovo sistema di guida per agganciare il satellite alle stelle di controllo.
Science, 17 May 2002, Vol. 296, pg. 1241 - Richard Crowther - Dopo 30 anni di attività spaziale oggi si possono trovare circa 2000000 kg di detriti prodotti dall’uomo entro un raggio di 2000 km dalla Terra, frammenti di satelliti e piccoli oggetti perduti che si muovono ad una velocità maggiore di 20 km/s. Sono proiettili che possono infliggere seri danni a satelliti e navette spaziali. In origine i detriti naturali ammontavano a solo 200 kg. I detriti spaziali si dividono in tre distinte popolazioni. Oggetti più grandi di 10 cm di diametro ad orbite basse ed oggetti più grandi di un metro ad orbite alte che possono essere rivelati e seguiti e formano quindi una popolazione nota e catalogata. Oggetti più piccoli fra 1 e 10 cm che formano una popolazione letale perché non possono essere catalogate e possono produrre danni catastrofici. Oggetti più piccoli di 1 cm che pur essendo pericolosi possono essere resi innocui da schermi fisici e sono denominati popolazione di rischio. Gli oggetti catalogati costituiscono il 99% della massa dei detriti in orbita, quelli letali sono meno dell’1% e quelli di rischio meno dello 0,1%. Solo gli oggetti in orbite basse finiscono con il ritornare a terra per effetto dell’attrito atmosferico. Quelli che stanno a quote maggiori di 1000 km rimarranno invece in orbita per centinaia o migliaia di anni. Per rimanere in orbita al di sotto di 1000 km gli oggetti devono avere una velocità superiore a 8 km/s e non è pratico schermarsi contro oggetti più grandi di 1 cm. Si possono prendere provvedimenti per ridurre il rischio di collisioni. Orientare i veicoli in modo da ridurre la loro vulnerabilità, ad esempio disponendo le parti sensibili nella direzione opposta al moto, fare uso di schermi protettivi, ridurre le dimensioni degli oggetti che possono essere catalogate migliorando i sistemi di controllo radar a terra. A lungo termine questi provvedimenti non saranno più sufficienti e quindi bisognerà evitare che aumentino gli oggetti abbandonati in orbita. La prossima generazione di veicoli e satelliti che andranno in orbita dovranno avere sufficiente carburante per ritornare a terra alla fine della vita e dovranno evitare il rilascio di detriti come i bulloni esplosivi dei meccanismi di separazione. Purtroppo ancora non esiste un accordo internazionale sui detriti spaziali e solo le Nazioni Unite si sono assunti l’incarico di creare un gruppo di Inter-Agency Debris Coordination (IADC) per raggiungere un consenso sui provvedimenti e sulle linee guida.
Science, 24 May 2002, Vol. 296, pg. 1387 - Andrew Lawler - Il prossimo mese, per incarico dell’Amministratore della NASA Sean O’Keefe, i 20 membri del gruppo scientifico proporranno una lista definitiva di priorità per il programma di ricerca a bordo della stazione spaziale in costruzione. O’Keefe afferma che vuole il più alto rendimento scientifico dalla stazione e che il gruppo di lavoro non si senta legato a condizioni. Il maggiore problema è dato dal tempo, il rapporto deve essere pronto per metà giugno e ci sono solo 6 settimane e solo tre riunioni per completare il lavoro. I critici notano che molti dei membri non hanno familiarità con i problemi di ricerca nella stazione e che la preponderanza di biologi fra i membri potrebbe penalizzare i fisici. Lo scetticismo che prevale dipende da una lunga storia di promesse mancate. Alla fine degli anni ‘90 venne spostato circa un miliardo di US$ dalle attrezzature scientifiche alla costruzione della struttura. L’anno scorso, con il lievitare dei costi, si sono fermati i lavori per permettere la presenza di 6 astronauti contro i tre attuali insufficienti a condurre un serio programma di ricerca perché si stima che 2,5 sarebbero sempre impegnati per i normali lavori di manutenzione. O’Keefe insiste che la priorità è di tenere i costi sotto controllo, ma vi sono molti problemi frustranti, uno è quello della centrifuga per ricerche di fisiologia e biotecnologia più volte bloccata. A metà degli anni ‘90 la NASA ne ha affidato la responsabilità al Giappone in cambio del lancio del modulo di ricerca giapponese, ma attualmente la centrifuga è prevista non prima del 2007. Tutti sono impegnati a fare di più con meno. L’automazione può semplificare il problema della mancanza di personale a bordo. L’ESA sta sviluppando apparecchiature che richiedono il minimo di attenzione in orbita, ma l’automazione provoca maggiori costi e problemi come quello di maggiore spazio per frigoriferi che conservino i campioni. Un’organizzazione con meno burocrazia come quella dello Space Telescope Science Institute di Baltimora potrebbe semplificare la gestione. Un’altra proposta è quella di collegare alla stazione uno space shuttle per lunghi periodi per il personale aggiunto, ma anche questo comporta costi maggiori. Per il momento si tratta di distinguere ciò che deve essere fatto immediatamente e ciò che può essere rinviato.
Science, 31 May 2002, Vol. 296, pg. 1585 - Govert Schilling - Lo scorso novembre la scienza spaziale europea sembrava dover fronteggiare una situazione di crisi dopo che i ministri finanziari avevano ridotto il budget dell’ESA con un risparmio di 460 milioni di US$ in 10 anni. Ora in una conferenza stampa del 27 maggio il direttore scientifico dell’ESA, David Southwood ed il suo team hanno presentato un programma dove i 12 lanci in 11 anni una volta previsti vengono sostituiti da 16 lanci in 10 anni. Nella prossima decade, fra gli altri obiettivi, si prevedono la discesa di sonde su Marte e Mercurio, sulla luna Titano di Saturno e su una cometa, l’osservazione di stelle e galassie nello spettro dei raggi gamma e delle radiazioni infrarosse, lo studio della radiazione del big bang e la mappatura di quasi tutte le stelle della Via Lattea. L’ESA inoltre si unirà alla NASA nella costruzione del telescopio successore dell’Hubble, il Next Generation Space Telescope, e del LISA, l’osservatorio spaziale per le onde gravitazionali. Il nuovo programma riduce al minimo i costi, ad esempio il programma Gaia per l’esplorazione della Galassia costerà 10 milioni di US$ in meno con una sonda meno costosa che utilizzerà un lanciatore più piccolo; per la missione su Mercurio la collaborazione con la Russia porterà ad un lander ed un lanciatore meno costoso, inoltre il suo sviluppo sarà ritardato e fatto in tandem con la missione Solar Orbiter per lo studio del Sole. I risparmi hanno permesso di includere nel programma la missione Eddington per misurare la composizione e le vibrazioni sismiche alla superficie delle stelle. Ultimamente è stata lasciata cadere la missione Venus Express perché non tutti hanno concordato sullo schedule ed il rispetto dei tempi sarà un impegno per tutti pena la cancellazione dei programmi. Il Venus Express potrebbe rientrare nel caso di rinvio di un altro programma.
Science, 7 Jun 2002, Vol. 296, pg. 1788 - Dennis Normile with Ding Yimin - Entro un anno o due la Cina proverà a lanciare una persona nello spazio. Se avrà successo sarà la terza nazione a raggiungere questo obiettivo. Il programma dei razzi e satelliti chiamato Shenzhou (vascello divino) viene sostenuto da un budget crescente e nei prossimi 5 anni la Cina raddoppierà il numero di lanci. Il programma scientifico si va evolvendo da quello tradizionale delle telecomunicazioni e meteorologia alla ricerca di base ed alla collaborazione internazionale con progetti come quello europeo dello studio della magnetosfera terrestre. L’agenzia spaziale civile è la China National Space Administration (CNSA) sostenuta dall’Accademia delle Scienze e dal Center for Space Science and Applied Research (CSSAR) indipendenti dai militari cosa che facilita i rapporti con l’estero. Molte restrizioni vengono ancora imposte dagli USA per il problema dei diritti umani e delle vendite strategiche impedendo l’accesso della Cina alle tecnologie avanzate. La Cina è entrata nel club delle nazioni spaziali nel 1970 con il lancio del suo primo satellite. Da allora ha lanciato con successo più di 75 satelliti due terzi dei quali costruiti praticamente da sola. Il CSSAR ha costruito 5 satelliti scientifici per studiare gli effetti delle particelle ad alta energia sui componenti elettronici ed il comportamento dei fluidi in condizioni di microgravità, ha portato semi di piante nello spazio per verificare la teoria di un maggior numero di mutazioni combinando radiazioni e microgravità. Secondo i loro esperti questo ha permesso di ottenere nuove varietà in 4-5 anni invece degli 8-10 necessari a terra. Questo fatto è però contestato perché esperimenti simili fatti dagli USA e dai Russi sono falliti. Dal 1998 la Cina ha stretto legami con la comunità spaziale internazionale, ha avuto accesso ai dati di remote sensing delle risorse terrestri, ma è intenzionata a produrne di propri. Per questo si è associata al programma China-Brazil Earth Resource Satellite (CBERS) il cui primo lancio è avvenuto nel 1999 ed il secondo è pianificato per il prossimo agosto. Questi satelliti hanno lo scopo di prevedere la produzione agricola, pianificare il territorio, monitorare la desertificazione e l’inquinamento con costi che saranno metà di quelli offerti dai satelliti stranieri. Un altro satellite controllerà i mari costieri per la pesca e l’inquinamento ed i rilievi di temperatura contribuiranno alla ricerca sui cambiamenti climatici. Un’altra cooperazione nella ricerca di base è quella con l’ESA per lo studio della magnetosfera terrestre; il progetto si chiama Double Star ed è nato dagli studi di Liu Zhen-Xing della CSSAR sui magnetospheric sub-storms, violente tempeste di energia magnetica che si verificano 10-20 volte al giorno e su cui ci sono pochi dati. Dopo la missione Cluster 2, focalizzata sul comportamento più esterno della magnetosfera, si è deciso di creare una missione specifica. Il Double Star è costituito da due satelliti, uno in orbita equatoriale a 550 km dalla Terra ed un altro in orbita polare con perigeo di 700 km, avranno strumentazione cinese ed europea e saranno lanciati dai razzi cinesi Long March 2 nel giugno 2003. Insieme ai dati dei 4 satelliti del Cluster 2 costruiranno un modello tridimensionale della magnetosfera terrestre e forse scopriranno nuovi problemi. Il programma spaziale umano cinese, ancora sotto l’organizzazione militare, è iniziato nel 1992 con lanci di capsule non pilotate. L’ultima del marzo scorso, lo Shenzhou 3, ha completato 100 orbite prima di scendere indenne nel deserto. Una dozzina di piloti si stanno addestrando per le missioni e l’obiettivo finale è di scendere sulla Luna. Il primo gruppo di taikonauts (da taikong che significa universo), due o tre persone, dovrebbe partire nei prossimi 12 mesi a bordo dello Shenzhou 5. Il programma sarà affidato alla CNSA che opererà indipendente dai militari. Il nuovo amministratore della NASA O’Keefe ha discusso l’idea di una cooperazione della Cina per l’International Space Station, ma sarà necessaria l’approvazione della Casa Bianca.
Science, 19 Jul 2002, Vol. 297, pg. 316 - Andrew Lawler - In marzo l’Amministratore della NASA O’Keefe ha chiesto all’endocrinologo Rae Silver della Columbia University di creare una commissione di 20 persone per raccomandare le priorità di ricerca per la Stazione Spaziale. La scorsa settimana è stata fatta la presentazione del rapporto al NASA’s Advisory Council raccomandando 15 aree di ricerca prioritaria scelte su 32. La massima priorità hanno avuto gli effetti delle radiazioni, biologia cellulare e molecolare e stabilità e dinamica dei fluidi; al secondo livello di priorità sono caduti la biologia dello sviluppo, la sicurezza agli incendi ed altri campi; al terzo livello sono le biotecnologie, la biologia strutturale ed altri; la biologia dell’evoluzione e la sintesi dei materiali sono stati posti al quarto posto ed infine per ultimo è stata raccomandata la tecnologia dei microfluidi orientata alla biologia. Vi sono state delle critiche alle conclusioni ed in particolare l’orientamento prevalente nell’area medico biologica. Il rapporto sollecita la NASA a costruire ed a installare rapidamente attrezzature essenziali come una grande centrifuga. Una raccomandazione più politica riguarda la NASA che non deve caratterizzare la stazione come un programma chiave per la scienza se non va oltre l’attuale pianificazione ridotta. O’Keefe ha infatti ristretto la stazione ad un equipaggio di tre persone invece di 6 o 7 astronauti per ragioni di costo. I sostenitori della stazione chiedono un sistema più dimensionato, la NASA teme che le conclusioni della commissione Silver possano danneggiare il programma di fronte al Congresso piuttosto che favorirlo e la Casa Bianca dal rapporto potrebbe concludere che essendo poca la ricerca si potrebbe interrompere il programma. Tuttavia nonostante i suoi limiti il rapporto fornisce a O‘Keefe un motivo per chiedere più fondi se così deciderà.
Science, 26 Jul 2002, Vol. 297, pg. 523 - Joss Bland Hawthorn - I satelliti per l’osservazione della Terra e le stazioni astronomiche spaziali hanno incrementato enormemente la quantità di dati trasmessi perché i sensori di bordo hanno aumentato progressivamente la loro sensibilità e dinamica e la loro risoluzione spettrale e spaziale. Le missioni spaziali devono ora gestire dati con un rate di parecchi gigabit al secondo (Gbps). Inoltre le informazioni accumulate devono essere spedite a Terra in brevi intervalli di tempo per permettere alle stazioni di terra di interrogare sequenzialmente i numerosi satelliti che si trovano su differenti orbite e sono quindi accessibili in momenti diversi della giornata. Per scaricare in questi brevi intervalli tutte le informazioni accumulate si richiede per la telemetria una velocità di trasmissione di circa 100 Gbps mentre attualmente i sistemi in uso hanno velocità di alcuni ordini di grandezza più bassi. Per risolvere il problema si è pensato di ricorrere ad una compressione dei dati a bordo, una tecnica che richiede di trasmettere solo i dati significativi e scartare gli altri, ma ogni metodo di compressione è basato sull’assunzione che siano note le caratteristiche dei dati e se dai dati possono emergere nuove caratteristiche queste possono essere perdute e quindi è sempre opportuno trasmettere i dati nella loro completezza. Un nuovo sistema di telemetria basato sull’uso dell’infrarosso vicino per divenire operativo richiederà da 10 a 15 anni. Gli attuali sistemi che usano le bande radio hanno limitazioni di banda e quindi di velocità di trasmissione essendo questa proporzionale alla portante trasmessa. Si stanno adottando sistemi di telemetria in banda K a 40 GHz, ma l’assorbimento atmosferico non permette di aumentare questa portante oltre un altro ordine di grandezza e, con le allocazioni internazionali di banda, il limite è di 275 GHz. Un primo minimo di attenuazione si ha nel vicino infrarosso ed in questo campo la tecnologia è stata già sviluppata per le comunicazioni a fibre ottiche ed è disponibile. Una prima prova è stata fatta dall’ESA fra i satelliti SPOT-4 e ARTEMIS usando un rate di solo 50 Mbps, rate che si può aumentare di un fattore di diverse migliaia senza modifiche sostanziali di principio, sarà solo necessario un aumento della potenza del trasmettitore ed un’adeguata memoria a bordo, e delle stazioni di ricezione disposte sulla cima di montagne intorno al globo per ricevere i segnali da orbite diverse. Le stazioni di ricezione sono semplicemente dei telescopi ottici e le lunghezze d’onda usate sono fra 1500 e 1600 nm; la potenza trasmessa da bordo viene generata da diodi laser tipo EDFA (erbium-doped fiber amplifier) o con amplificatori Raman, ambedue già usati in modo estensivo nell’industria delle telecomunicazioni. Per la banda si fa uso della tecnica di dense wavelength-division multiplexing (DWDM) anche questa di uso comune. Il trasmettitore di bordo è un telescopio da 1 m con puntamento accurato ed ottica adattiva per la collimazione. L’unico componente non ancora disponibile è la memoria di bordo capace di accumulare dati raccolti in diversi giorni. Sensori da 1 Gbps accumulano 10E14 bit di informazioni nel corso di una giornata mentre le memorie allo stato solido disponibili hanno una capacità di solo 128 Gbit, cioè circa 10E12 bit, un fattore di aumento di 100 sarà disponibile fra 10-15 anni. Il costo di costruzione e manutenzione di un sistema di telemetria laser equivale a quello di una missione spaziale di medie dimensioni ed il costo di tre stazioni di terra con apertura da 10 m è di circa 200 milioni di US$. La ricerca e sviluppo della parte di bordo della telemetria laser è valutabile ad altri 100-200 milioni di US$. Una volta fatti questi investimenti il costo di un sistema di telemetria laser sarà comparabile a quello di un sistema radio. Ci si aspetta che NASA ed ESA mettano a disposizione le necessarie risorse.
Science, 23 Aug 2002, Vol. 297, pg. 1253 - Govert Shilling - La scorsa settimana sembra che la sonda spaziale Contour, abbreviazione di Comet Nucleus Tour, si sia spezzata in almeno due parti mentre stava accelerando per lasciare l’orbita terrestre. Il Contour è stato lanciato in orbita terrestre il 3 luglio ed il 15 agosto il controllo a terra ha comandato l’accensione dei motori per portarsi nell’orbita delle comete Enke e Schwassmann-Wachmann 3. La manovra è avvenuta a 225 km sopra l’Oceano Indiano fuori dall’osservazione diretta delle antenne del Deep Space Network della NASA, ma 45 minuti più tardi, quando i segnali del Contour sarebbero dovuti ricomparire, non si è avuta risposta. Poiché i radar ed i telescopi ottici non trovarono traccia del Contour nell’orbita terrestre, si suppose che la sonda l’avesse lasciata e si attese il giovedì, ma il venerdì gli astronomi dell’università di Tucson in Arizona rivelarono due oggetti sulla traiettoria predetta del Contour e, usando il telescopio Spacewatch da 1,8 m di Kitt Peak destinato alla ricerca degli asteroidi Near-Earth, localizzarono gli oggetti a 460000 km dalla Terra distanti fra di loro 460 km e con una velocità relativa di 20 km/ora. Il Contour avrebbe dovuto indagare su molti aspetti dell’evoluzione delle comete e la sua perdita riduce la fiducia nel programma “faster, cheaper, better” della NASA del quale era la sesta missione. Le cause di questa perdita potranno non essere mai scoperte se non si riesce a ristabilire un contatto.
Science, 20 Sep 2002, Vol. 297, pg. 1977 - Andrew Lawler - La scorsa settimana la NASA ha emesso un piano per espandere la stazione spaziale oltre la versione ridotta già scelta per ridurre l’espansione dei costi ed i problemi di gestione. Il nuovo piano aumenterà il numero di voli degli shuttle verso la stazione e prevede l’inizio del progetto per tornare al pieno equipaggio e fare spazio per altri esperimenti in ambiente pressurizzato. Questo piano non sarà ufficiale per molti mesi, ma dalle riunioni dei responsabili sembra ci siano concrete possibilità che l’Amministratore della NASA Sean O’Keefe ed il suo team abbandonino la soluzione ridotta della stazione indicata come “core complete” imposta dopo la scoperta del disavanzo di 4 miliardi di US$ nel 2001. Il nuovo programma di ricerca è stato influenzato dalla recente commissione della NASA che ha indicato le aree di priorità per la stazione dando risalto anche alla protezione contro le radiazioni per la sicurezza degli astronauti. Rimangono i problemi sorti con il ritardo di due anni denunziato dal Giappone nel lancio del suo modulo pressurizzato a causa della riduzione del 10% nel budget e la cancellazione, a causa della sua crisi economica, di quanto pianificato dal Brasile sulla fornitura di unità (pallet) per esperimenti non pressurizzati esterni alla stazione. Tuttavia, benché il dettaglio dei costi della stazione non sarà liberato prima della fine dell’anno, la NASA ha chiesto alla Casa Bianca di includere finanziamenti per una stazione più completa nel budget del 2004.
Science, 4 Oct 2002, Vol. 298, pg. 47 - Govert Shilling - Alla fine del mese, se tutto andrà secondo le previsioni, gli astronomi avranno in orbita il sistema Integral (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) che fornirà un’immagine dell’universo nella banda delle radiazioni gamma. L’Integral ha avuto un costo di 600 milioni di US$, ha richiesto 6 anni per la fabbricazione e porta il più pesante carico di strumenti mai lanciato dall’ESA. Il lancio è previsto il 17 ottobre con il razzo russo Proton. L’Integral continuerà l’opera del Compton Gamma Ray Observatory della NASA interrotta 2 anni fa, ma si concentrerà sui raggi gamma a bassa e media energia. Queste radiazioni non penetrano nell’atmosfera e non possono essere focalizzati con lenti e specchi, ma si rivelano dallo spazio con dispositivi a semiconduttori a bassa temperatura e maschere codificate. L’Integral porta 4 strumenti a grande apertura: una fotocamera ed uno spettrometro a raggi gamma, una fotocamera a raggi X ed un telescopio ottico. Gli strumenti hanno un concentrato di tecnologie; la fotocamera a raggi gamma, prodotta da Francia ed Italia, è costituita da 20000 rivelatori singoli di cadmio telluride e cesio iodide ciascuno di pochi mm con i loro amplificatori miniaturizzati. Lo spettrometro franco-tedesco ha una sensibilità 100 volte superiore a quella usata in passato ed usa 19 rivelatori a semiconduttore di germanio ultrapuro. Per proteggere questi delicati strumenti, Integral usa un massiccio schermo di cristalli di ossidi di germanio e bismuto. In complesso Integral misura 5 m in altezza e 3,7 in diametro ed ha un peso di 4,1 t. L’orbita di Integral sarà molto allungata e starà per il 90% del suo tempo fuori dalla fascia di radiazioni della Terra. Nel primo anno in orbita i ricercatori che hanno costruito gli strumenti avranno il 35% del tempo di osservazione, il 26% sarà lasciato agli astronomi russi che hanno coperto i costi del lancio. In prevalenza Integral osserverà il centro della Via Lattea dove si trovano più numerose le sorgenti di raggi gamma. Integral sarà un cacciatore di buchi neri e cercherà di scoprire nuove sorgenti. Grazie alla sua risoluzione spettrale cercherà di scoprire gli atomi radioattivi prodotti dalle supernove determinando l’ammontare di elementi di decadimento come titanio e cobalto e misurerà la frequenza delle supernove ed i loro residui. Fuori dalla nostra galassia osserverà i buchi neri supermassivi al centro dei nuclei delle galassie attive ed i jet relativistici emessi cercando le origini dei raggi cosmici a più alta energia. Ci si aspetta di scoprire inoltre circa 20 gamma ray burst all’anno come segnali di nascita di buchi neri osservando insieme i segnali nelle bande X e gamma. L’ESA ha pianificato di operare con Integral per almeno 2 anni, ma forse si potrà estendere la missione fino al 2007 e così potrà lavorare insieme al Gamma-ray Large Area Space Telescope della NASA che sarà lanciato fra 4 anni.
Science, 22 Nov 2002, Vol. 298, pg. 1560 - Giovanni F. Bignami - Il 17 ottobre scorso l’ESA ha lanciato il più grande satellite costruito fino ad oggi: l’International Gamma-Ray Astronomy Laboratory (INTEGRAL). Munito di 4 telescopi il satellite è uno strumento formidabile per l’astronomia su più lunghezze d’onda e permette una spettroscopia ad alta risoluzione nel campo di energie fra decine di keV a parecchi MeV. In natura le molecole hanno legami nel campo di meV mentre gli elettroni cono legati agli atomi con energie da un eV ad alcuni keV, in contrasto le particelle dei nuclei sono legate fra di loro con energie di MeV. Queste energie verranno ora misurate dall’INTEGRAL che studierà oggetti come le stelle di neutroni, i buchi neri, la nucleosintesi nelle supernove e gli enigmatici gamma-ray bursts (GRB). La spettroscopia a raggi gamma è complessa perché i raggi gamma hanno lunghezze d’onda più piccole delle distanze interatomiche e non possono essere fotografati. Per misurare la loro energia bisogna assorbirli e determinare l’energia che depositano e, poiché vengono assorbiti dall’atmosfera, devono essere osservati dallo spazio. Alla fine degli anni ‘70 la missione NATO HEAO-3 usò nello spazio il primo rivelatore al germanio. Negli anni ‘80 furono rivelate le prime linee Co-Ni dalla supernova SN1987A. Negli anni ’90 la missione franco-sovietica SIGMA osservò con la nuova tecnica delle maschere codificate una variabile microquasar vicina al centro della nostra galassia e le linee di annichilamento elettroni-positroni con redshift da una nova nella costellazione della Musca. Nella stessa decade il Gamma Ray Observatory della NASA fornì la prima immagine della nostra galassia a 1,8 MeV (la linea dell’alluminio-26 indice della formazione delle stelle). L’INTEGRAL è più potente di tutte queste precedenti missioni perché combina una risoluzione spaziale al di sotto del minuto d’arco con la tecnica delle maschere codificate IBIS e quella dello spettrometro al germanio nel campo dei keV (SPI). Nella nostra galassia vedrà le righe a raggi gamma dell’alluminio-26 (1,8 MeV), titanio-44 (1,1 MeV) e sodio-22 (1,2 MeV) che sono indicatori della nucleosintesi; essi non vengono assorbiti dal mezzo interstellare e provengono da nuclei con tempo di vita ben noto e possono tracciare la formazione delle stelle (ad esempio l’Al-26 ha un tempo di dimezzamento di 1 milione di anni). L’INTEGRAL può anche fare luce sul mistero delle supernove perdute; l’ultimo evento di supernova della nostra galassia è stato quello riportato da Keplero e Galileo nel 1606, ma dovrebbero avvenire circa ogni 50 anni. I resti di queste supernove si dovrebbero scoprire attraverso le linee a raggi gamma di isotopi recenti come il Ti-44 e Na-22 con tempi di vita rispettivamente di 89 e 4 anni rispettivamente. Se non vengono scoperte queste righe significa che la frequenza delle supernove è più bassa di quella attesa. Fuori dalla nostra galassia l’INTEGRAL fornirà dati importanti sugli active galactic nuclei (AGN) con il suo rivelatore a raggi X e potrà identificare decine di GRB all’anno. Nel 2004 la missione italiana AGILE integrerà l’INTEGRAL con un rivelatore a più alta energia (>100 MeV) ed il più potente GLAST della NASA verrà lanciato pochi anni dopo. Attualmente i due maggiori osservatori a raggi X sono il Chandra della NASA ed il Newton dell’ESA pronti ad integrarsi con l’INTEGRAL per una mappatura a largo spettro.
Science, 6 Dec 2002, Vol. 298, pg. 1870 - Robert Irion - Gli astronomi si preparano a lanciare lo Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) noto come “Great Observatory” con riflettore da 0,85 m di diametro. Il lancio è previsto il 15 di aprile prossimo dal Kennedy Space Center in Florida. Altri satelliti sono stati lanciati per l’infrarosso come, l’ISO dell’ESA, fra il 1995 ed il 1998, ma il SIRTF avrà una sensibilità da 10 a 1000 volte superiore. Negli anni ‘90 il SIRTF, per la “Decade of the Infrared”, era stato dichiarato top priority, ma nel 1995 la NASA, per ragioni di bilancio, lo aveva rinviato di un anno e poi cancellato. La nuova missione costa 720 milioni di US$ incluso il lancio con un economico razzo Delta. Una leggera spinta lo porterà ogni anno 15 milioni di km più lontano dalla Terra e verso la fine della missione la NASA avrà bisogno della sua maggiore antenna del Deep Space Network per raccogliere i dati. La missione durerà in principio 5 anni con opportuna gestione dell’elio liquido che dovrà raffreddare l’ottica a 5 K. Questo assicura un enorme guadagno in sensibilità e si potrà arrivare a vedere la galassie all’infanzia dell’universo. Oggi gli astronomi vedono le galassie con la luce delle loro stelle più giovani e calde che, pur emettendo nell’ultravioletto, per effetto dell’espansione dell’universo, arrivano a noi nel vicino infrarosso. Un altro programma di osservazione è destinato alla nostra galassia, la Via Lattea. Si esamineranno più di 300 stelle relativamente vicine fra 3 milioni e 3 miliardi di anni luce per rivelare le radiazioni infrarosse emesse dalle polveri calde e per studiare l’architettura dei sistemi planetari. Nel nostro sistema solare si potrà esaminare la fascia degli asteroidi fra Marte e Giove e nella cintura di Kuiper al di là di Nettuno, misurare quanta luce solare riflettono e dare informazioni per la futura missione Pluto nella fascia di Kuiper. A distanze di 1000 anni luce dalla Terra si potrà osservate qualsiasi oggetto dalle stelle in formazione agli oggetti substellari come le nane brune e forse risolvere la loro controversa origine. Dopo i primi 9 mesi di missione la maggior parte del tempo di missione sarà dedicato alle proposte degli astronomi USA. Nel 2005 il SIRTF avrà un partner attivo nello Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) della NASA che consiste in un Boeing 747 equipaggiato per portare un telescopio a infrarosso ad alta quota per periodi di 10 ore. L’ESA poi lancerà nel 2007 una sua missione con un telescopio da 3,5 m chiamato Herschel centrato su lunghezze d’onda infrarosse più lunghe che penetreranno più lontano nello spazio e fra le nubi di polveri. Il SIRTF contribuirà a due dei maggiori obiettivi della NASA della prossima decade: il successore dello Hubble, il James Webb Space Telescope, ed il Terrestrial Planet Finder, ambedue basati sull’osservazione infrarossa.
Science, 24 Jan 2003, Vol. 299, pg. 486 - Govert Schilling - La scorsa settimana gli scienziati europei dello spazio erano vicini alla fine di un lungo e complesso sforzo per mandare una sonda vicino ad una cometa e scendere sulla sua superficie. Il guasto a dicembre della nuova versione di Ariane 5 ha forzato l’ESA alla cancellazione del lancio, pianificato a gennaio, della sonda Rosetta costata un miliardo di US$, ed a rinviarlo indefinitamente. Questa cancellazione influenzerà certamente anche altre missioni. In realtà Rosetta doveva essere lanciata con la versione standard di Ariane 5 e non con la nuova versione che aveva subito il guasto, ma durante l’inchiesta erano sorti dei dubbi sull’intero sistema e tutto è stato messo in discussione. L’indagine certamente ritarderà il Lunar Explorer Smart-1 dell’ESA che doveva partire in marzo come payload secondario con un Ariane 5. Rosetta doveva seguire la cometa Wirtanen accompagnandone il viaggio all’interno del sistema solare studiando l’evaporazione del ghiaccio superficiale ed il rilascio di polveri e doveva inviare un piccolo lander a toccare il nucleo. Per raggiungere la cometa sarebbero state necessarie complesse manovre includenti un passaggio su Marte nell’agosto 2005 e vicino alla Terra a novembre 2005 e novembre 2007. Questo giro tortuoso doveva accelerare la sonda per portarsi lontano nel sistema solare e raggiungere la cometa Wirtanen nel 2011. L’allineamento dei pianeti richiedeva che il lancio non avvenisse più tardi della fine di questo mese. Gli scienziati devono ora scegliere una nuova cometa bersaglio ed aspettare un’altra finestra. Un ritardo alla missione è meglio di un disastro e da decisione finale avverrà alla fine di maggio; si dovrà trovare un compromesso fra il massimizzare i vantaggi scientifici, minimizzare i rischi tecnici e trovare le necessarie risorse finanziarie. Le opzioni sono piuttosto limitate. Un lancio ad ottobre del 2003 con un passaggio su Venere invece che su Marte porterebbe pure Rosetta alla cometa Wirtanen alla fine del 2011, ma l’ESA non vuole rischiare che la sonda si avvicini troppo al Sole passando per Venere. La prossima finestra di Marte è nella prima metà del 2005, ma richiede un razzo un po’ più potente. Comete alternative sono la Howell, la Tempel-2 e la Churyumov-Gerasimenko. Un’altra opzione è di lanciare Rosetta con un normale razzo Ariane 5 nel febbraio 2004 seguendo una traiettoria più lunga e complicata, ma con meno consumo di combustibile e raggiungere una nuova cometa fra la fine del 2013 e la fine del 2014. La nuova cometa dovrà essere abbastanza brillante da poter essere osservata da Terra, attiva per avere interesse scientifico, abbastanza piccola per un atterraggio morbido e con la giusta traiettoria. Il ritardo avrà un costo per il prolungato immagazzinaggio che sarà di decine di milioni di US$ ed alcune parti delicate dovranno essere sostituite. Inoltre gli attuali team si scioglieranno in parte e più si attende meno persone si troveranno a conoscenza dei problemi, ma questi sono gli imprevisti dello spazio.
Science, 7 Feb 2003, Vol. 299, pg. 796 - Andrew Lawler - La disintegrazione dello shuttle Columbia nei cieli del Texas il 1° febbraio scorso, oltre alla perdita dell’equipaggio ha portato al blocco nella costruzione della Stazione Spaziale Internazionale e nelle ricerche fisiche e biologiche e mette in discussione i piani della NASA nelle attività spaziali. L’Amministratore della NASA Sean O’Keefe ha emesso una nuova agenda ed ha avuto l’approvazione della Casa Bianca. Il budget del 2004, rilasciato 48 ore dopo il disastro, prevede già la costruzione di un piccolo velivolo con le ali come alternativa alla flotta degli shuttle. Ci sono contatti con la Russia e l’Europa per collaborare e ridurre le conseguenze del disastro. L’analisi sulle cause del disastro ora si è focalizzata sull’incidente occorso 80 secondi dopo l lancio quando un pezzo di isolante dell’External Tank ha colpito l’ala sinistra dello shuttle, ma le conclusioni richiederanno settimane, mesi o anche anni. Gli sforzi sono coordinati da un team della NASA e da una commissione formata da personale militare che esaminerà tutti gli eventi che hanno preceduto l’incidente. Sono in discussione gli aspetti politici ed il futuro dei voli umani nello spazio. Ogni aspetto della NASA verrà messo in discussione, esaminato, rivisto e ripensato. Come 17 anni fa dopo il disastro del Challenger, i politici esprimono il loro appoggio al programma spaziale, ci sarà più denaro per la NASA, ma oggi la situazione è diversa, c’è la recessione ed il deficit che cresce, una guerra incombente e la minaccia del terrorismo e si vedrà quanto e dove si potrà spendere. Fortunatamente la stazione spaziale in orbita ed a metà costruzione non pone problemi immediati ed i collegamenti sono assicurati dai Russi. Secondo la NASA i tre shuttle rimasti sono sufficienti per completare la stazione spaziale, ma pone enfasi per la costruzione di un piccolo orbiter che possa essere lanciato con un normale razzo non recuperabile e serva come veicolo di soccorso lasciando agli shuttle le funzioni di trasporto. I politici però non ne sono entusiasti e la NASA non dice che potrà essere pronto prima del 2012. La NASA questa settimana ha chiesto mezzo miliardo di dollari di aumento sui 15 del budget 2004 per un programma sulla propulsione avanzata, pietra miliare per l’esplorazione umana nello spazio, ma la priorità resta sulla sicurezza degli shuttle e frena gli entusiasmi ed i denari su questi programmi. Il Columbia era l’unico shuttle attrezzato per condurre missioni dedicate a ricerche scientifiche e l’ultima missione di 16 giorni è stata dedicata a 59 esperimenti scientifici, ora questa attività è stata interrotta. La NASA ora sarà più interessata agli accordi fra Europa e Russia per il lancio di capsule automatiche, dette Fotons, per condurre esperimenti nello spazio e paracadutare i risultati a terra. L’Agenzia spaziale russa fornirà a quella europea (ESA) due moduli Foton, uno per ricerche biologiche ed uno per esperimenti fisici rispettivamente nel 2004 e nel 2006, ma ogni programma alternativo della NASA dipenderà dal tempo necessario a comprendere le cause del disastro Columbia e da quello per le modifiche necessarie alla flotta degli shuttle.
Science, 14 Feb 2003, Vol. 299, pg. 998 - Andrew Lawler - Dopo il disastro del Columbia i programmi spaziali dei prossimi 20 anni saranno condizionati dal dibattito che emergerà dall’indagine in corso. Si ritiene che i programmi degli shuttle e della stazione spaziale ne saranno rafforzati, ma a breve termine la situazione rimarrà incerta. Dai frammenti raccolti, dai computer della NASA e dalle foto dell’Air Force si cercano ancora le cause della disintegrazione. Nel frattempo i manager delle diverse agenzie studiano le conseguenze del disastro sugli altri programmi, dal previsto intervento sullo Hubble Space Telescope nel 2004 ai maggiori costi della stazione spaziale dovuti al blocco della flotta degli shuttle. Politicamente la posizione dell’Amministratore O’Keefe è forte ed il budget della NASA è destinato ad aumentare. L’aumento per il 2004 andrà ad un nuovo veicolo spaziale di complemento agli shuttle ed a uno sforzo per sistemi di propulsione e di comunicazione avanzati. Circa 3 miliardi di US$ in 5 anni andranno al progetto Prometheus per ridurre i tempi necessari a raggiungere gli altri pianeti usando la propulsione nucleare. Il fulcro sarà la missione Jupiter Icy Moon Orbiter per esplorare gli oceani nascosti di Europa, Ganimede e Callisto dove si possono trovare materiali organici. La missione avverrà non prima del 2011. La NASA vuole anche spendere 233 milioni di US$ in 5 anni per migliorare le comunicazioni a larga banda dalle sonde. Attualmente per trasferire a Terra 1/5 della mappa della superficie di Marte sono necessari 21 mesi. Una banda più larga consentirà al Mars Reconnaissance Orbiter previsto per il 2009 di trasferire l’intera mappa di Marte in 4 mesi. Circa 765 milioni fino al 2008 saranno dedicati al Laser Interferometer Space Antenna, una flottiglia di 3 sonde per rivelare le onde gravitazionali ed a un potente telescopio a raggi X chiamato Costellation X. La stessa cifra coprirà anche il lavoro per una serie di missioni a basso costo con le sonde Einstein sul modello dei Discovery ed Explorer. Verranno incrementati a 1,2 miliardi di US$ i finanziamenti per le ricerche sul Sole, sul suo campo magnetico e sullo Space Weather. Verrà iniziato lo studio sistematico sulla sicurezza dei voli spaziali umani su lunga distanza cominciando con 39 milioni quest’anno ed arrivando a 347 milioni nel 2008. I pianificatori della NASA prevedono che gli astronauti assemblino grandi telescopi e sonde spaziali complesse in un deposito fuori dall’orbita terrestre. Il problema degli shuttle è il più cruciale. Lo scorso anno O’Keefe ha deciso che la NASA doveva continuare a migliorare e modernizzare gli shuttle per farli volare fino al 2020. La perdita del Columbia fa riconsiderare il programma. In novembre O’Keefe ha proposto la costruzione di un Orbital Space Plane, un piccolo veicolo con ali da lanciare con un razzo a perdere per i collegamenti alla stazione e come veicolo di soccorso. La NASA non ne ha stimato il costo, ma l’industria ritiene che potrebbe superare i 35 miliardi di US$. Una collaborazione con l’ESA è stata praticamente rifiutata e O’Keefe preferisce appoggiarsi al Defence Department. La data prevista di costruzione entro il 2012 però lascerà scoperta la stazione spaziale riguardo al sistema di soccorso in quanto la disponibilità del Soyuz russo scade nel 2006.
Science, 14 Feb 2003, Vol. 299, pg. 1001 - Charles Seife - Quando lo shuttle Challenger esplose nel 1986, secondo i calcolo della NASA, la probabilità che uno shuttle potesse andare perduto erano fra 1 su 100 e 1 su 100000, due decadi dopo, con il disastro del Columbia, seconda perdita su 113 voli degli shuttle, le stime della NASA che sono molto migliorate danno una cifra di 1 su 250, ma non corrispondono alla realtà. Le cifre vengono calcolate secondo la procedura PRA (determinazione probabilistica del rischio) che gli ingegneri usano per trovare la frequenza di guasto di un sistema complesso. I matematici e gli esperti del rischio ritengono che sia il miglior modo per valutare quantitativamente il rischio di guasto, ma gli ingegneri della NASA sono stati contrari all’idea di usare le probabilità nell’analizzare i rischi perché è indice di incertezza ed ignoranza delle cause. La determinazione del rischio inizia con la costruzione di un albero degli eventi che a diversi livelli possono causare la perdita del sistema. Ponendo tutti questi eventi in evidenza si può capire quali di questi è il più importante. L’albero dei guasti fu completato con le probabilità del verificarsi di ogni guasto e, aggiungendo e moltiplicando fra di loro le probabilità, si ottiene una probabilità complessiva. Applicata alle centrali nucleari la procedura determinava anche quale subsistema aveva il maggior rischio e doveva essere quindi riprogettato. Invece delle probabilità gli ingegneri preferiscono analizzare il grado di sicurezza e per questo applicano dei margini di sicurezza nei loro progetti: se c’è una trave con un carico la fanno due volte più spessa di quanto derivi dal calcolo. In questo spirito alla NASA si è definita una lista dei componenti che possono provocare guasti catastrofici e si introducono ridondanze o si progettano nel modo più robusto per avere un sufficiente grado di sicurezza. Questo approccio può dare un’aspettativa non realistica dell’affidabilità del sistema perché non da un’idea di quanto il cambiamento di una parte contribuisca alla sicurezza complessiva. Prima del disastro del Challenger la NASA aveva indicato 2500 elementi critici e dopo la tragedia questo numero fu portato a 4500. Dopo il caso Challenger furono studiati altri metodi per assegnare il fattore di rischio, ma studi fatti fra il 1989 ed il 1993 diedero valori di 1 su 78 e 1 su 90 che portavano alla conclusione che lo shuttle fosse meno affidabile del Soyuz. Le cose cambiarono con l’amministrazione di Dan Goldin che diede priorità a definire quali parti avessero maggiori necessità di migliorie. Nel 1995 il valore relativo ad un guasto catastrofico era di 1 su 145 e nel 1998 scese a 1 su 245 per le migliorie ai motori principali. Il disastro del Columbia indica però che quest’ultimo numero è sbagliato. Il fatto è che le analisi ignorano la fallibilità umana, c’è sempre una sottovalutazione del rischio e qualsiasi PRA sbaglia se cerca di calcolare il rischio assoluto di un evento raro. Il PRA serve solo a determinare i rischi relativi per orientare le risorse dove si evidenziano i problemi.
Science, 25 Apr 2003, Vol. 300, pg. 571 - Giselle Weiss - Il progetto Galileo, versione europea del Global Position System USA avrà 30 satelliti orbitanti entro il 2008 e fornirà agli utenti a terra la loro posizione con l’accuratezza del metro senza restrizioni militari. Nel novembre del 2001 i 15 stati membri dell’European Space Agency (ESA) hanno concordato il budget per gli anni futuri ed il progetto Galileo è stato approvato a larghissima maggioranza. Per esso l’ESA ha unito per la prima volta le forze dell’Unione Europea (EU) in modo paritario. Tuttavia il progetto si è subito bloccato per la discussione fra Germania ed Italia su chi deve dirigerlo. Poi, alla fine dello scorso mese, l’European Commission (EC) ha deciso che almeno un satellite deve essere operativo entro il 2004 e Italia e Germania hanno raggiunto un accordo sulla divisione del contratto, ma subito dopo un paio di riunioni sono state rinviate. Il problema è che anche l’ESA si trova ora ad affrontare una crisi nata con l’esplosione del razzo Ariane 5 nel suo lancio inaugurale solo poche settimane prima della perdita del Columbia della NASA con la successiva crisi della Stazione Spaziale. Inoltre Francia, Germania ed Italia, maggiori finanziatori dell’ESA (70% del totale nel budget 2003 per circa 2,9 miliardi di Euro), sono in difficoltà finanziarie e tutti pensano ad una riorganizzazione del settore dello spazio. Il ministro francese della ricerca ha annunziato che il budget dell’agenzia spaziale rimarrà fisso per 3 anni. La missione Venus Express che doveva partire nel 2005 è stata prima cancellata dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e poi reinserita quando l’ESA ha accettato di pagare la modifica delle parti di ricambio sviluppate per altri progetti. Il blocco dell’Ariane ha portato al rinvio della missione Rosetta ed il ritardo di almeno un anno costerà 110 milioni di US$ in più; un altro ritardo è quello dell’installazione del modulo Columbus sulla stazione spaziale per il disastro del Columbia. L’interesse dell’Unione Europea e dei suoi rappresentanti a Brussels è più per le applicazioni dello spazio come il Galileo e meno per la ricerca di base e lo scorso mese sono iniziate consultazioni EC-ESA per l’uso futuro dello spazio, i suoi benefici per l’Europa e per stabilire una strategia a lungo termine, ma i rapporti fra EC ed ESA diventeranno più difficili con l’aumento dei membri EU da 15 a 25 e si crea un mutuo sospetto; l’ESA non viene accettata come organizzazione indipendente e teme che ci si perda in discussioni politiche.
Science, 9 May 2003, Vol. 300, pg. 880 - Andrew Lawler - La controversa missione per la prova della Teoria Generale della Relatività chiamata Gravity Probe-B (GPB), ormai fuori budget e schedule, viene ora sottoposta a tre prove dai dirigenti della NASA con la condizione che il fallimento di uno solo decreterà l’annullamento del progetto da 600 milioni di US$ a pochi mesi dal lancio. Il GPB è un gigantesco e delicato termos progettato per misurare la tenue rotazione dello spazio vicino alla Terra ruotante, fenomeno chiamato trascinamento della trama spaziotempo predetta dalla teoria di Einstein. Problemi tecnici hanno imposto 5 ritardi al lancio negli ultimi 4 anni con un aumento di costi di 166 milioni di US$. In marzo era stata deciso una program review per decidere se cancellare il programma ed il principal investigator Francis Everitt Weiler propose di annullare la missione nel caso fallissero due test di vuoto termico e se il team non presentasse un miglior piano operativo della missione. Dalla relazione tecnica si è concluso che l’hardware si trova in ottime condizioni, ma il sistema termico richiede ancora del lavoro. Il team era scettico che la sonda potesse essere pronta per il lancio previsto per settembre ed ha raccomandato di procedere a due nuovi test termici per simulare le condizioni nello spazio. Alcuni considerano ora l’esperimento GPB scientificamente ridondante perché altre missioni in programma forniranno risultati equivalenti, ma Everitt difende il progetto. Un ritardo del lancio di 2 mesi aumenterà i costi di 10 milioni di US$ ed un ritardo di 6 mesi porterà un aumento di 30-40 milioni di US$.
Science, 23 May 2003, Vol. 300, pg. 1213 - Daniel Clery - Dopo la perdita del razzo Ariane 5 nel dicembre scorso, l’ESA aveva rinviato il lancio della sonda Rosetta previsto a gennaio per incontrarsi con la cometa Wirtanen nel 2011. La scorsa settimana la commissione dei programmi scientifici dell’ESA ha stabilito per Rosetta un nuovo obiettivo: la cometa Churyumov-Gerasimenko rivedendo la data di lancio a febbraio 2004 e l’incontro con la cometa nel 2014. Poiché la nuova cometa è più grande della precedente, l’atterraggio sarà più difficoltoso ed il lander dovrà essere modificato. Il problema è ora di budget, i maggiori costi per il rinvio della missione al prossimo febbraio e per i ritardi su altre missioni sono di 90 milioni di US$ e vi sono anche altri impegni. Le regole dell’ESA impediscono di prendere prestiti dalle banche per coprire maggiori spese o di spostare finanziamenti da un programma ad un altro. Il Programma potrà chiedere prestiti ad altri Direttorati per coprire gli ultimi mesi del 2003 anche se ciò non è stato mai fatto prima. Bisognerà decidere entro il prossimo mese per assicurare il lancio per il febbraio prossimo.
Science, 26 Sep 2003, Vol. 301, pg. 1831 - Richard A. Kerr - La sonda Galileo ha compiuto l’ultimo atto della sua missione il 21 settembre scorso autodistruggendosi con il precipitare entro Giove alla velocità di 48 km/s trasmettendo dati fino alla fine. Il Galileo ebbe a soffrire agli inizi per il disastro del Challenger nel 1986 e fu lanciato nel 1989 quasi 4 anni dopo con un razzo meno potente, per questo ha dovuto seguire un lunga traiettoria intorno a Venere, la Terra e di nuovo la Terra per acquisire delle spinte gravity-assisted, ha subito inoltre l’avaria dell’antenna principale che ha messo in forse la missione. Il data rate di un’antenna di riserva fu aumentato migliorando i sistemi di terra e usando una data compression a bordo. Alla fine però la missione ha ottenuto il 70% degli obiettivi iniziali, ma più del 100% di quanto previsto alla partenza. Il dust detector ha raccolto particelle provenienti dai pianeti e da altre stelle; il magnetometro ha rivelato un oceano sotto la superficie del satellite Europa che è diventato con Marte un altro obiettivo degli astrobiologi; durante l’avvicinamento a Giove ha incontrato l’asteroide IDA e scoperto il suo piccolo satellite Dactyl. Le immagini dei quattro satelliti di Giove hanno scoperto quattro mondi diversi dal vulcanico Io al più vecchio Callisto. Ora Galileo ha lasciato il posto alla missione Cassini che raggiungerà Saturno il primo luglio del prossimo anno.
Science, 24 Oct 2003, Vol. 302, pg. 546 - Richard A. Kerr - L’indagine svolta dalla NASA ha concluso che la perdita della recente missione CONTOUR (Comet Nucleus Tour) è stata dovuta ai gas di scarico del sistema di propulsione. Il veicolo spaziale, lanciato nel luglio 2002, doveva fare in quattro anni il giro di due comete. Il 15 agosto, dopo sei settimane di orbite terrestri, il suo motore a propellente solido è stato acceso per mettere il veicolo nell’orbita solare che doveva portarlo il prossimo mese nel percorso della cometa Encke. La manovra non fu monitorata dalla Terra, ma il giorno dopo, nella traiettoria prevista, furono visti tre oggetti separati ed ogni tentativo di contatto non ebbe risultato. In un rapporto presentato dalla NASA la scorsa settimana si concludeva che i progettisti avevano valutato male l’effetto della temperatura dei gas di scarico del motore che era stato montato in posizione interna e questo aveva provocato la fusione delle parti investite. Il CONTOUR era la sesta missione del programma NASA Discovery iniziato nel 1994. La missione era sotto la guida dell’Applied Physics Laboratory (APL) della Johns Hopkins University e la revisione del progetto condotta da NASA e APL non aveva messo in luce nessun problema, ma le revisioni vengono fatte spesso ad alto livello e basate su presentazioni di viewgraph. Un maggiore approfondimento tecnico avrebbe fatto superare il budget di spesa previsto a 158 milioni di US$, ma con analisi più approfondite il motore sarebbe stato posto fuori dal corpo del veicolo. La tendenza a risparmiare nella progettazione non è unica del progetto CONTOUR e lo stesso problema ha contribuito alla tragedia dello shuttle Columbia ed alla perdita delle due missioni di Marte nel 1998. Bisogna invece riconoscere che ogni cosa costa e di consequenza va prevista nel budget.
Science, 28 May 2004, Vol. 304, pg. 1226 - Daniel Clery - Nessuno saprà mai che cosa è successo al Beagle 2, il veicolo spaziale inglese che sarebbe dovuto scendere su Marte il giorno di Natale 2003 che da allora non ha dato notizie di sé. Tuttavia le conseguenze della sua perdita cambieranno profondamente il modo con cui l’Europa gestirà le sue future missioni spaziali. In un briefing fra il governo inglese e l’ESA sono state emesse 19 raccomandazioni per il futuro. Benché non sia stata trovata una sola ragione tecnica per spiegare il guasto, sono state trovate un certo numero di mancanze istituzionali che hanno aumentato il livello di rischio della missione. Beagle 2 ed il suo vascello madre, Mars Express, sono nati dopo un altro fallimento: la missione russa Mars 96 perduta dopo un lancio non riuscito. Molti team europei avevano contribuito a questa sonda e nel 1997 l’ESA decise di usare strumenti di backup ed esperienza per lanciare una sua missione. Il piano includeva anche un piccolo lander e questa gara fu vinta da Colin Pillinger della Open University in Milton Keynes con un costo stabilito a 76 milioni di US$. Il 19 dicembre 2003, pochi giorni prima di raggiungere Marte, Beagle 2 si separò da Mars Express apparentemente senza guasti. Per le sue piccole dimensioni, simili a quelle di una ruota di automobile, non era stato aggiunto un collegamento di telemetria durante la discesa e quindi mancarono i dati. Gli scenari possibili sono tanti. L’atmosfera marziana può essere stata più densa o meno densa di quanto ci si aspettava ed il veicolo può essere rimbalzato o può essere disceso troppo rapidamente e bruciato. Una volta nell’atmosfera il veicolo doveva liberarsi dell’involucro, aprire un paracadute e gonfiare prima dell’impatto i suoi air bags. Una qualunque di queste operazioni potrebbe essere andata male. L’inchiesta osservò che il veicolo era stato trattato come uno strumento e non come parte del veicolo spaziale. L’ESA aveva un controllo limitato su Beagle 2 e si preoccupava solo che non compromettesse la missione principale di Mars Express. Tra le raccomandazioni si specifica ora che l’ESA deve sovrintendere i futuri lander e garantire i finanziamenti necessari prima dell’approvazione compresi quelli per i test e per le comunicazioni per monitorare la discesa. In sostanza c’è stato un atto di accusa su come è stato gestito il progetto. Una prossima sonda dedicata all’astrobiologia potrà essere lanciata nel 2009.
Science, 28 May 2004, Vol. 304, pg. 1230 - Richard A. Kerr - L’orbiter Cassini con il suo probe Huygens arriverà su Saturno il prossimo mese dopo un viaggio di 7 anni. Si tratta del più complesso veicolo spaziale mai costruito ed il più grande della NASA e gli scienziati sono particolarmente desiderosi di utilizzare i potenti strumenti di osservazione del Cassini per studiare il sistema dinamico degli anelli fotografandoli da vicino e durante la loro evoluzione. Numerosi piccoli satelliti devono ancora raggiungere un’orbita stazionaria e sono sotto l’influenza di compagni più grandi. Il modesto Enceladus mostra segni di ringiovanimento ed il piccolo Phoebe è stato già fotografato nel flyby dell’11 giugno e può essere considerato uno dei primordiali blocchi planetari.
Stranamente il progetto Cassini-Huygens e nato ed è sopravvissuto da un esercizio della NASA per il contenimento dei costi. Il concetto di un orbiter ed un probe venne da uno studio congiunto NASA-ESA del 1982. A metà degli anni ’80 gli studi per la standardizzazione dei veicoli spaziali per i pianeti esterni in collaborazione con l’ESA portò alla separazione della missione Cassini da quella della Comet Rendezvous/Asteroid Flyby (CRAF) ma, dopo che nel 1992 il Congresso stabilì un tetto di costo, il CRAF fu cancellato ed il progetto del Cassini divenne più semplice. Si arrivò tuttavia ad una massa di 5636 kg circa il doppio del peso dell’orbiter-probe Galileo che ha concluso nel 2003 il suo viaggio di 8 anni intorno a Giove. Lanciato nel 1997 con una rotta ottimizzata per ridurre il propellente, il Cassini-Huygens attivò i suoi razzi per entrare in orbita il primo luglio. Il costo totale della missione fu di 3,3 miliardi di US$ inclusi i 500 milioni di US$ del probe Huygens. L’orbiter porta 12 strumenti per un totale di 262 kg da paragonare agli 11 strumenti per 142 kg dei due Voyager che hanno attraversato Saturno nel 1980 e nel 1981. Gli strumenti dell’orbiter Galileo pesavano invece 103 kg. Il Cassini ha anche due strumenti che mancavano nei Voyager: un radar per penetrare le nuvole di Titano ed un analizzatore di polveri. I precedenti visitatori di Saturno, Pioneer 11 e Voyager 1 e 2, lo hanno attraversato in pochi giorni, ma Cassini orbiterà 74 volte in 4 anni mentre il probe Huygens scenderà nell’atmosfera di Titano il prossimo gennaio.
Il sistema degli anelli di Saturno sembra essere in fase di evoluzione. Dopo 4,5 miliardi di anni dalla formazione del pianeta, i principali anelli non sembrano più vecchi di poche centinaia di milioni di anni ed alcuni, come quelli intrecciati, cambiano di anno in anno. I Voyager hanno scoperto migliaia di anelli inseriti fra i più grandi A, B e C. Venti anni di studi teorici dopo che i Voyager sono passati per Saturno hanno chiarito alcuni misteri. Il più grande mistero che rimane è quello dell’età degli anelli; certo non datano dalla formazione del pianeta, alcune sottili strutture sono di origine recente. I Voyager hanno scoperto variazioni a distanza di un anno con la rottura dell’anello F. La natura dinamica degli anelli è un soggetto di studio invitante per il Cassini. Il processo è probabilmente lo stesso che opera nei dischi di gas e particelle che porta alla formazione dei pianeti e questo è l’unico disco che possiamo vedere da vicino. Il vantaggio del Cassini sui Voyager è che starà a lungo nei pressi di Saturno e potrà osservare l’evoluzione degli anelli. Il Cassini ha gli stessi tipi di strumenti dei Voyager: ripresa di immagini, spettrografi, magnetometri per rilevare l’effetto degli anelli sulla magnetosfera, misura della propagazione delle onde radio attraverso gli anelli, ed il tutto ad un livello superiore. L’Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVS) ha 50 volte la sensibilità di quello del Voyager. Registrando la luce delle stelle che filtra attraverso gli anelli potrà rivelare dettagli strutturali 10 volte maggiori di quelli misurati dal Voyager.
Otto delle lune di Saturno, fra 110 e 764 km di diametro, hanno sicuramente interessanti storie da raccontare. Avvicinandosi a questi satelliti Cassini non avrà la libertà di cambiare la sua orbita saltando da un satellite all’altro perché solo Titano è abbastanza grande per facilitare questi spostamenti. Con tutto ciò Cassini farà una mezza dozzina di avvicinamenti su 4 o 8 satelliti di ghiaccio per osservarli con i suoi potenti strumenti. Il primo nell’itinerario di Cassini è Phoebe, grande 110 km, la cui orbita inclinata indica che si tratta di un oggetto catturato dall’effetto frenante dei gas che avvolgevano Saturno durante la sua formazione 4,5 miliardi di anni fa e questo lo rende un sopravvissuto fra i più antichi del sistema solare. Il più misterioso fra i satelliti di ghiaccio è forse Iapetus da 718 km scoperto da Giovanni Domenico Cassini nel 1662 che osservò come fosse da un lato brillante e dall’altro oscuro. Alcuni planetologi suppongono che il materiale oscuro sia fuoruscito dall’interno attraverso i vulcani ed altri ritengono che si tratta di polveri di origine esterna, forse da Phoebe o dall’atmosfera di Titano. Il satellite più strano per i geologi è Enceladus da 20 km. Il Voyager che vi passò abbastanza vicino vide terreni fortemente craterizzati ed altri molto recenti praticamente senza crateri da impatto; rimane un mistero come Enceladus abbia rinnovato recentemente la sua superficie di ghiaccio così estensivamente. La rifusione è più difficile se si tratta di ghiaccio d’acqua, ma un composto più volatile come l’ammoniaca potrebbe aver abbassato il punto di fusione dell’acqua creando fiumi di lava di acqua ed ammoniaca come geyser.
Di Saturno stesso si conosce realmente poco ed il pianeta nasconde molti dei suoi segreti. Gli scienziati sperano di capire perché Saturno irradia più calore di quanto se ne sia prodotto alla formazione del pianeta. Il calore che emana dall’interno del pianeta produce la circolazione della sua atmosfera, ma non spiega perché Saturno sia il più ventoso pianeta del sistema solare. Un jet stream equatoriale soffia a più di 1400 km all’ora, 10 volte più che sulla Terra. Si pensa che Saturno non abbia superfici rugose e ci sia poca turbolenza che riduca i venti. Bisognerà andare vicino con telecamere ad alta risoluzione a misurare la turbolenza su piccola scala. L’intero sistema di Saturno, pianeta, anelli e satelliti, è immerso in un mare di particelle di plasma confinate nella sua magnetosfera e rappresenta un sistema intermedio fra quello di Giove e quello della Terra. Cassini avrà tempo di studiare le differenze.
Science, 25 Jun 2004, Vol. 304, pg. 1899 - Govert Schilling - Gli astronomi sono preoccupati di essere tra breve impediti nell’osservazione della maggior parte della materia dell’universo, dalle nubi diffuse di gas ai grandi spazi fra le galassie che non possono essere visti con i telescopi terrestri in quanto sono visibili solo nell’ultravioletto (UV) che è bloccato dall’atmosfera terrestre. Gli astronomi hanno avuto la prima visione dell’universo UV con gli osservatori orbitanti lanciati a partire dagli anni ’60. Ora tutti gli osservatori orbitanti con capacità UV sono prossimi a fine vita e non se ne prevedono altri dopo il 2008. Alle lunghezze d’onda UV fra 10 e 400 nanometri ci sono tutti gli oggetti con temperature fra 10000 e 100000 °C che includono le atmosfere delle giovani stelle, i dischi protoplanetari ed i gas che stanno per essere risucchiati dai buchi neri nei nuclei delle galassie attive. Diventerebbero invisibili anche gli spettri dei quasar più lontani che aiutano i cosmologi a rispondere alla domanda se le costanti fondamentali della fisica sono cambiate dall’inizio della storia dell’universo, ma l’astronomia UV non produce immagini fotogeniche ed è trascurata dalle agenzie spaziali. Attualmente vi sono due piccoli satelliti della NASA che esplorano il cielo UV: il FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer), lanciato 5 anni fa in questi giorni che registra spettri ad alta risoluzione di oggetti selezionati, e il GALEX (Galaxy Evolution Explorer), lanciato nell’aprile del 2003 che porta avanti il survey di tutto il cielo sull’evoluzione delle galassie e la storia della formazione delle stelle. Un altro osservatorio spaziale capace di misure UV è lo Hubble Space Telescope (HST) il cui futuro è oggi incerto. Sfortunatamente il FUSE ha ormai oltrepassato la sua vita nominale di missione ed il GALEX la finirà entro l’autunno del 2005, HST infine non potrà sopravvivere al 2008 senza una missione robotica. Ad un recente simposio a Berlino gli astronomi hanno discusso su una nuova generazione di telescopi sia di terra che spaziali e gli astronomi UV non hanno nessuna proposta avanzata. Non ci sono stati avanzamenti tecnologici da giustificare una nuova proposta. Gli astronomi UV europei stanno ora discutendo sul progetto di un World Space Observatory UV (WSO/UV) basato su hardware russo esistente con uno specchio da 1,7 m per immagini ad alta risoluzione e spettroscopia che, se approvato, potrebbe essere lanciato nel 2007. C’è anche il nuovo COS (Cosmic Origins Spectrograph) previsto per lo HST, ma bloccato dopo il disastro del Columbia ed il suo team ora sta studiando un ambizioso telescopio UV con specchio da 4 a 6 m che potrebbe essere lanciato fra il 2015 ed il 2020, ma sono tempi lunghi e gli astronomi non possono aspettare.
Science, 23 Jul 2004, Vol. 305, pg. 467 - Richard A. Kerr - La sonda spaziale MESSENGER partirà all’inizio del prossimo mese da Cape Canaveral con destinazione Mercurio e molti scienziati staranno con il fiato sospeso. MESSENGER è il settimo lancio del Discovery Program della NASA che in questo momento è in corso di revisione ed un insuccesso può avere ripercussioni su tutto il suo futuro. La NASA ha lanciato il Discovery Program dieci anni fa con una semplice filosofia. Si chiede ad un Principal Investigator (PI) di presentarsi con una missione completa e, se convince, si compra il tutto ed il PI lo realizza. La NASA esercita il controllo con periodiche revisioni, ma il PI è relativamente indipendente. Tuttavia si sono presentati diversi problemi; guasti in varie missioni e superamento dei costi hanno reso la NASA più cauta e la sensibilità al rischio è aumentata. Diverse missioni sono finite negli ultimi anni in modo catastrofico. Nel 1999 la NASA ha perso due sonde su Marte, una di queste per una sciocca confusione fra le unità di misura inglesi e metriche. Lo shuttle Columbia si è disintegrato al rientro perché un rischio potenziale era stato sottovalutato. La missione cometaria CONTOUR si è disintegrata lasciando l’orbita terrestre perché il motore a razzo era troppo interno allo scafo. Dopo il disastro del Columbia ogni rischio viene considerato totalmente inaccettabile ed il lesinare i fondi di una missione può essere causa di insuccessi. Man mano che cresceva la paura di insuccessi le missioni Discovery cominciarono ad avere problemi di budget oltre agli altri problemi. Un sostituto project manager del MESSENGER si dimise poco prima di sostituire il titolare, si verificarono ritardi ed inconvenienti nella fornitura di materiali; il programma Deep Impact che deve studiare l’interno di una cometa sparandole contro un enorme proiettile ha avuto un gran numero di problemi software con conseguenze di tempi, costi e modifiche di circuiti stampati. I PI sono stati autorizzati a decidere quanto del loro budget debba essere lasciato come riserva, fino al 25%, riducendo se necessario la parte scientifica non essenziale del progetto come è successo nel progetto Dawn, una missione con propulsione a ioni verso due grandi asteroidi (qui il PI ha rinunziato al magnetometro perdendo la possibilità di verificare la presenza di un oceano sotterraneo in Cerere), e la Kepler, una sonda intorno al Sole per la ricerca di pianeti extrasolari. La NASA ha cancellato il Dawn alla vigilia di Natale, ma il progetto è rientrato in lizza con l’offerta di un contrattore che ha rinunziato al suo guadagno. Il problema è che il programma Discovery è così competitivo che gli scienziati tendono a sovrastimare il numero di payload scientifici da introdurre nei limiti di budget. Inoltre le missioni più semplici sono già state fatte e le nuove sono più complesse mentre i budget non sono cresciuti in proporzione alle difficoltà. Il limite di costo è stato portato a 360 milioni di US$, ma ambedue MESSENGER e Deep Impact sono partiti al limite dei costi e con un progetto completamente nuovo. Uno studio della commissione del National Research Council (NRC) emetterà un rapporto entro il prossimo maggio sulle lezioni apprese nel corso delle missioni scientifiche dirette dalla NASA e dai PI e sarà giusto in tempo per chi dovrà valutare i vincitori dell’ultimo lotto di circa 20 proposte Discovery già presentate alla scadenza del 16 luglio.
Science, 20 Aug 2004, Vol. 305, pg. 1094 - Andrew Lawler - Il 15 luglio la NASA ha lanciato con successo il satellite Aura di Earth Observing System (EOS), un ambizioso progetto di molti miliardi di dollari per monitorare il clima della Terra. Ai tre grandi satelliti EOS lanciati a partire dal 1999 si devono aggiungere una dozzina di piccoli satelliti che controllano ogni cosa dai ghiacci alla radiazione solare. Tuttavia la prossima settimana un gruppo di scienziati si riunirà al National Research Council (NRC) per dibattere il futuro delle scienze della Terra basate sui sistemi spaziali. Nonostante i 2 miliardi di US$ annuali spesi dal governo USA i ricercatori dicono che la ricerca è in difficoltà. La comunità non ha raggiunto l’accordo su un chiaro programma scientifico ed il supporto politico sul cambiamento climatico è scemato. La riunione cerca di creare un consenso su un realistico programma a breve termine, sui problemi più importanti da risolvere e sui mezzi da usare. Benché NASA e NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) abbiano richiesto lo studio del cambiamento climatico, le autorità della ricerca climatica sono divise in numerose agenzie federali con obiettivi diversi. Queste diversità producono mancanza di priorità ed il programma viene marginalizzato. Il sistema EOS è stato concepito per acquisire un’enorme massa di dati e scoprire i misteri del sistema climatico globale. La NASA doveva lanciare una piattaforma che in 15 anni avrebbe raccolto dati su terra, oceano e atmosfera. Poi per motivi di budget il programma fu ritardato e ridotto ed il risultato fu di lanciare tre satelliti Terra, Aqua e Aura ed altri più modesti. Terra fu lanciato nel 1999 con 5 strumenti per esaminare i cambiamenti della superficie, gli aerosoli dell’atmosfera, la nuvolosità e la temperatura degli oceani. Aqua seguì nel 2002 con una mezza dozzina di strumenti per misurare la temperatura della stratosfera ed il budget della radiazione termica della Terra. Aura ha completato ora il trio ed è dedicato alla chimica dell’atmosfera. Ogni satellite è progettato per durare 6 anni con possibilità di estensione. Ci si aspetta di ricevere quest’anno da EOS 1000 terabytes di dati, ma molti si chiedono già se l’investimento sia stato utile. I critici dicono che ha fallito nell’obiettivo di fornire un sistema coordinato per una copertura a lungo termine; è costoso con un complesso di strumenti con vita relativamente breve e non si dimostrerà utile; inoltre la calibrazione degli strumenti a bordo è un processo molto lungo. Precedenti satelliti NASA più piccoli e economici e con funzioni specifiche avevano avuto un grande consenso fra i ricercatori come il Tropical Rainfall Measuring Mission di 7 anni fa, ancora in funzione, il TOPEX/Poseidon USA-Francia per l’osservazione degli oceani ed un’altra missione che misurava l’altezza dei depositi di ghiaccio. Il dibattito è centrato sul problema della disponibilità di dati a lungo termine; la NASA è specializzata in sistemi di ricerca non a lungo termine mentre il NOAA che opera sui satelliti meteorologici è in una posizione migliore per un programma successivo a EOS con l’obiettivo di 20-30 anni di osservazioni, ma il budget per le scienze della Terra va diminuendo: oggi 1,6 miliardi di US$ e nel 2008 1,3 miliardi, per il programma della Luna e di Marte del Presidente Bush. Il NOAA si dice pronto ad assumere l’incarico di un continuo monitoraggio del clima come naturale estensione della meteorologia e sta facendo un primo passo con il National Polar-Orbiting Environmental Satellite System (NPOESS) definito 10 anni fa con il Dipartimento della Difesa che oltre ad essere un satellite meteo acquisisce anche dati climatici. Altri osservano che tempo e scienza del clima sono due cose diverse ed il NOAA manca dell’esperienza necessaria, vi sono esigenze contrastanti che entrano in conflitto. In conclusione la ricerca sul clima è diventata un’attività frammentaria e manca una guida unificata ed una struttura che analizza i dati raccolti da tutte le sorgenti e li colleghi monitorandone la qualità. La stima dei costi per mantenere un sistema di satelliti per il clima varia da 5 a 10 miliardi di US$ ogni anno, tre volte la cifra che la NASA oggi spende per l’osservazione della Terra. Con il clima politico attuale e anche con il contributo delle altre nazioni, sembra improbabile che un tale programma possa essere varato. Per la fine dell’anno il NOAA avrà un piano per una strategia di osservazioni nella prossima decade da presentare alla riunione del prossimo febbraio. Il Giappone sta lavorando ad un proprio documento e l’Europa ha appena assiemato uno studio su un sistema globale che combina l’ambiente e un monitoraggio affidabile.
Science, 8 Oct 2004, Vol. 306, pg. 214 - Robert Irion - Il satellite Swift sarà lanciato il prossimo mese per la ricerca dei Gamma Ray Burst (GRB) e sarà il primo satellite capace di cambiare rapidamente direzione con il suo cervello di bordo ed entro pochi minuti sarà pronto a orientarsi su un nuovo burst. Il satellite inoltre invierà l’informazione di ogni burst ad una flotta di telescopi a terra. Swift ci farà passare da uno studio burst per burst ad una disponibilità di centinaia di burst ed i più lontani permetteranno agli scienziati di indagare sui primi centinaia di milioni di anni della storia cosmica. La missione da 250 milioni di US$, una collaborazione fra NASA e le istituzioni spaziali di Italia e Regno Unito era prevista di essere lanciata a dicembre 2003, ma ha subito una serie di ritardi (una revisione di 5 mesi sui componenti elettronici per renderli più resistenti alle radiazioni ed i danni subiti in Florida dal Kennedy Space Center per gli uragani Frances e Jeanne) che hanno spostato il lancio prima a settembre ed infine a novembre 2004. Il satellite comprende 3 telescopi. Uno è il Burst Alert Telescope (BAT), il più sensibile sistema di immagini che riprende in ogni momento circa 1/6 della volta celeste con un array di 32768 rivelatori al cadmio-tellurite che coprono mezzo metro quadro e registrano l’arrivo dei GRB. Per stabilire la direzione si sfrutta una maschera codificata con piastrelle di piombo disposte in modo casuale che creano una configurazione unica della matrice di rivelazione per ogni direzione di provenienza. Il software di bordo determina l’orientamento ed in un minuto il satellite si orienta permettendo agli altri due telescopi di centrare la sorgente; uno è sensibile ai raggi X e l’altro alle radiazioni ultraviolette ed ottiche che misurerà l’energia raccolta e la distanza della sorgente, tipicamente di parecchi miliardi di anni luce. Ad ogni fase della rivelazione le informazioni verranno inviate a terra per dare l’allarme. Si stima che Swift rivelerà da 100 a 150 burst l’anno, ma poche saranno le osservazioni nei primi secondi critici del fenomeno; il Sole, la Terra e la Luna sono troppo vicini ed il satellite non è così veloce da raccogliere tutti i lampi iniziali. Il team di Swift poi fa affidamento sul gran numero di telescopi automatici distribuiti intorno al globo che possono rispondere spesso entro secondi alla designazione del satellite organizzata attraverso la rete. Un ambizioso progetto è quello detto Robotic Optical Transient Search Experiment (ROTSE) che riunisce telescopi identici da 0,45 m in Australia, Namibia, Turchia e Texas; almeno uno di essi sarà capace di saltare sulla posizione designata da Swift in meno di 10 secondi. Questo è un vantaggio perché il compito di agganciare le emissioni ottiche ed infrarosse da terra avverrà di notte ed il sole non sorge mai in una parte dell’array ROTSE. Un uguale sforzo viene organizzato in California, Cile, Europa, Hawaii e Giappone ed altrove e potranno contribuire anche astronomi amatori ben attrezzati. L’immediatezza è importante perché più tardi si guarda meno si vede dell’esplosione iniziale. Infine anche i grandi telescopi si uniranno alla ricerca come il Very Large Telescope array dell’ESO in Cile da 8,2 m che entro 15 minuti potrà osservare un secondo burst ed i telescopi Keck da 10 m nelle Hawaii. Questi, raccogliendo più luce, saranno in grado di osservare fino ai confini dell’universo. In realtà l’osservazione dei burst più lontani e deboli è il sogno degli astrofisici. I quasar, nuclei delle galassie attive, con i loro massivi buchi neri, sono le sorgenti più luminose che si possono osservare nell’universo giovane la cui età è vicina a 1 miliardo di anni dopo il big bang. Nei suoi primi 20 minuti di emissione il GRB è 1000 volte più luminoso di ogni quasar, ma non è chiaro se le stelle più antiche emettevano GRB. Queste stelle infatti erano diverse, praticamente senza elementi pesanti e forse con masse più elevate di quelle delle generazioni successive. Se Swift non vede burst nelle prime centinaia di milioni di anni dopo il big bang scopriremo qualcosa di nuovo e fondamentale. Un altro enigma che Swift potrà risolvere è quello dei raggi gamma più corti, un’intera classe di lampi della durata di frazioni di secondo che poi svaniscono. Gli astrofisici ipotizzano che questi eventi derivino da qualcosa di mai osservato come la fusione di due stelle di neutroni e, se Swift sarà in grado di scoprirlo, avremo aperto una nuova finestra nell’universo violento.
Science, 11 Feb 2005, Vol. 307, pg. 869 - Charles Seife and Andrew Lawler - Cento anni dopo l’anno straordinario di Einstein (1905) astronomi e fisici sfidano la teoria della relatività. Nei prossimi due decenni armate di sonde spaziali proveranno le più difficili asserzioni della teoria: che la trama dello spaziotempo si increspa e si distorce, che vi sono regioni dello spazio dove la gravità è così forte che nemmeno la luce può sfuggire e che il big bang e l’energia oscura scoperta recentemente lasciano la loro impronta nel più distante ed antico universo. Il progetto NASA “Beyond Einstein” invierà nello spazio due grandi osservatori, tre sonde più piccole ed una coppia di missioni di osservazione come risultato di anni di pianificazione degli astrofisici. Il problema ora non sono le prove e la maggior parte dei fisici ritiene che le teorie di Einstein le supereranno facilmente e ne saranno rafforzate. In dubbio è se e quando questi progetti partiranno. Quando nel gennaio 2004 il Presidente Bush ha annunziato il programma di esplorazione della Luna e di Marte, la NASA ha penalizzato tutti i programmi che sono fuori da questa strategia, ma molti si augurano che Beyond Einstein sopravviva. Ne fanno parte due progetti già esistenti detti Laser Interferometer Space Antenna (LISA) e Constellation-X che dovranno lanciare una nuova serie di sonde progettate per rispondere ad alcune fondamentali domande suscitate dall’opera di Einstein. Lanciato con grande pubblicità nel febbraio 2003 il programma ebbe l’approvazione del Congresso ai 59 milioni di US$ richiesti dalla NASA per il 2004. Il costo stimato era di 765 milioni di US$ per i primi 5 anni. LISA comprende 3 sonde che seguiranno le variazione dello spaziotempo viaggiando in formazione sui vertici di un triangolo di 5 milioni di km di lato collegati da fasci laser. LISA sarà capace di rivelare le onde gravitazionali che i sistemi a terra non rivelano sfruttando la grande distanza fra le sonde che rende il sistema più sensibile, in particolare quelle prodotte da eventi energetici come la formazione di grandi buchi neri, la rotazione a spirale di buchi neri binari prima che entrino in collisione e forse anche le ondulazioni dello spaziotempo prodotte dalle esplosioni di supernove. La rivelazione di questi eventi ci fornirà non solo la conferma che le onde gravitazionali sono reali, ma fornirà agli astrofisici informazioni sulla natura dei buchi neri e sulla formazione delle galassie. Alla formazione dell’universo le piccole galassie si sono unite per formare le più grandi e, nella loro fusione, anche i loro buchi neri si sono fusi. Constellation-X osserverà invece i buchi neri rivelando le loro radiazioni ad alta energia. La materia intorno ai buchi neri è straordinariamente calda ed emette raggi X ma, mentre cade nel buco nero, la frequenza si abbassa sempre più verso l’infrarosso e Constellation-X invierà dei telescopi per verificare ciò che succede al margine di un buco nero. Il progetto Beyond Einstein comprende poi altre tre sonde. Inflation Probe è quello che rivelerà le onde gravitazionali rilasciate all’istante del big bang misurando come hanno influenzato la radiazione di fondo a microonde. Il secondo è il Black Hole Finder Probe che analizzerà una grande porzione del cielo alla ricerca dei buchi neri da selezionare come obiettivi per il Constellation-X. Il terzo è il Dark Energy Probe per il censimento delle supernove che fornirà agli astrofisici una scala di distanze per misurare le proprietà dell’Energia oscura, la misteriosa forza antigravitazione che fa espandere lo spaziotempo sempre più velocemente. Quando nel 2003 fu lanciato il progetto Beyond Einstein la sua priorità era molto alta e come si è detto il Congresso assegnò alla NASA il finanziamento per partire. Poi un anno fa si è messo il freno con la nuova strategia di Bush e LISA e Constellation-X furono ritardati di parecchi anni. LISA ebbe solo 25 milioni di US$ nel 2004 e tutte le altre missioni vennero penalizzate. Senza una spinta del Congresso i manager della NASA ridurranno sempre più i finanziamenti di Beyond Einstein. I tagli potranno essere chiariti alla fine di Febbraio dopo che il budget del 2006 sarà discusso dal Congresso. Lo scorso agosto NASA ed ESA si erano accordati su una collaborazione in due missioni: per il LISA Pathfinder per la prova delle tecnologie, in particolare per verificate che i tre satelliti LISA possano navigare con un errore di circa un nanometro e che le misure non siano disturbate dai fotoni solari basandosi su un sistema di riferimento gravitazionale. Questi problemi hanno spostato il lancio del LISA Pathfinder dal 2007 all’estate del 2008. I risultati del Pathfinder influenzeranno il progetto finale ed il LISA sarà lanciato nel 2013. Il Constellation-X verrà dopo il LISA, ma il lancio non sarà prima del 2016 ed anche qui si sta negoziando un contributo dell’ESA. Le altre tre sonde sono ancora in successione e molto incerte. I sostenitori affermano che il progetto offrirà una nuova comprensione dell’universo e che non può essere abbandonato.
Science, 27 May 2005, Vol. 308, pg. 1237 - Richard A. Kerr - Solo nel marzo scorso la NASA aveva concluso che il Voyager 1 non valeva più la spesa di aspettare osservazioni più interessanti del ronzio del vento solare nel vuoto al di là dei più lontani pianeti, ma questa settimana gli scienziati del Voyager hanno annunziato che il veicolo era entrato in un nuovo ambiente, a lungo ipotizzato, ma mai osservato che segna il confine dello spazio interstellare. Nel 2003 articoli apparsi nella rivista Nature riportavano che già nel 2002 gli strumenti del Voyager, alla distanza di 85 Unità Astronomiche (AU), rivelavano un notevole aumento di particelle energetiche e questo indicava che il veicolo aveva superato il limite supersonico del vento solare che era diventato subsonico uscendo dalla bolla dell’Eliosfera gonfiata dal vento solare. Per questa interpretazione il Voyager 1 è stato il primo oggetto umano ad attraversare il confine dello shock terminale del sistema solare, la regione dove il vento solare rallenta improvvisamente prima di collidere con il mezzo interstellare, ma sei mesi più tardi il Voyager sembrò riattraversare all’indietro il vento solare. I ricercatori potranno discutere a lungo se il Voyager ha attraversato il confine dello shock terminale nel 2002, ma questa settimana il principal investigator del sottosistema magnetometer ha dichiarato che il veicolo è entrato nell’eliosfera; l’intensità delle particelle cariche è aumentata di 3 volte alla distanza di 94 AU e questo è un indice fondamentale del passaggio dello shock terminale. Ora che vi sono entrati i ricercatori sono ansiosi di capire l’involucro dell’eliosfera e la sua turbolenza ed aspettano la prossima transizione quando si entra nell’eliopausa dove finisce il vento solare e comincia il mezzo interstellare. I segnali radio che provengono da questa nuova frontiera la pongono fra 116 e 177 AU. Il Voyager 1 però esaurirà il suo generatore termico a radioisotopi entro il 2020 a circa 147 AU. Avendo ora stabilito dove si trova lo shock terminale, i ricercatori stimano che l’eliopausa si trova a 125 AU e ciò significa che il Voyager 1 la raggiungerà nel 2014. Questo forse indurrà i manager della NASA a togliere il Voyager 1 ed il suo compagno Voyager 2 dalla lista delle missioni da chiudere entro l’autunno.
Science, 21 Oct 2005, Vol. 310, pg. 431 - Govert Schilling - Negli ultimi 15 anni 12 sonde sono state inviate su Marte e nello stesso periodo nessuna su Venere benché questo pianeta sia più grande, più vicino e più misterioso del Pianeta Rosso. Ora l’ESA sta per lanciare il Venus Express, previsto alla fine di questo mese, con arrivo a destinazione la prossima primavera. Venus Express aiuterà a risolvere il mistero di Venere, una volta supposto un paradiso tropicale, ma che ormai gli astronomi sanno che è una specie di inferno con l’effetto serra prodotto da una spessa atmosfera di anidride carbonica che porta la sua superficie a 500 °C con una pressione 90 volte quella della Terra. Lo scenario apocalittico è completato dalle piogge sulfuree acide che cadono dalle nuvole di alta quota, dalle scariche elettriche e dai vulcani attivi. Otto lander corazzati russi sono scesi su Venere negli anni ’70 ed ’80, ma nessuno è durato più di un paio di ore. Poiché le telecamere ottiche non vedono attraverso le fitte nubi, si è dovuto attendere l’impiego di un radar a immagine portato dalla sonda Magellano della NASA che ha operato la mappatura della superficie fra ottobre 1990 e dicembre 1994. Si sono scoperti così crateri da impatto, canaloni, montagne, dorsali, vulcani a scudo e flussi di lava. C’è bisogno di studiare tutti gli aspetti di Venere, superficie, atmosfera, interno e come tutti interagiscono nel tempo; certo Venus Express fornirà molte risposte. La sonda da 260 milioni di US$ osserverà l’atmosfera di Venere usando 7 strumenti, 5 dei quali sono parti di ricambio di due precedenti missioni ESA: Mars Express e Rosetta. I ricercatori sperano di indagare sul passato del pianeta; Venere probabilmente iniziò come la Terra, ma per qualche ragione il suo clima mutò in modo opposto e nessuno sa quando le nuvole hanno avvolto il pianeta. Si vorrebbe conoscere quanta acqua avesse avuto Venere nel suo passato. Al contrario del pianeta che compie una rivoluzione intorno al suo asse in 243 giorni, la sua atmosfera ruota ogni 4 giorni creando un vento da uragano ed un doppio vortice intorno ai poli. Vi sono molti misteri sulla sua atmosfera. Un misterioso assorbimento di ultravioletti sugli strati superiori, impedisce ad una parte considerevole di energia solare di raggiungere la superficie. Qualcuno crede che le nuvole potrebbero supportare qualche forma di vita. I ricercatori vogliono sapere se vi sono vulcani attivi ed è probabile che ci siano perché, avendo il pianeta circa le stesse dimensioni della Terra, deve avere lo stesso calore interno e l’abbondanza nell’atmosfera di anidride solforosa potrebbe essere la prova di eruzioni vulcaniche. La telecamera a campo largo registrerà insieme immagini nell’ultravioletto e nell’infrarosso ad una lunghezza d’onda di 1 micrometro dove l’atmosfera è trasparente. Durante la notte venusiana si potrà fare una mappa della temperatura della superficie che può rivelare recenti flussi di lava. Lo spettrometro ad infrarossi cercherà la presenza di attività vulcanica misurando la temperatura. Per il momento la maggiore preoccupazione è il lancio previsto per il 26 ottobre con un razzo russo Soyuz. L’inserzione nell’orbita sarà un momento critico e, dopo 162 giorni di volo nello spazio interplanetario, il Venus Express si porrà in un’orbita polare molto allungata ed ogni 24 ore si troverà a 250 km dalla superficie del pianeta. Il tempo di vita pianificato per la missione è di 500 giorni, ma Venus Express ha abbastanza combustibile da durare il doppio.
Science, 2 Jun 2006, Vol. 312, pg. 1328 - Erik Asphaug - Nonostante il gran numero di inconvenienti verificatisi durante la missione, fra cui un’interruzione nelle comunicazioni, una perdita di idrazina, il guasto di un volano di assetto e di una batteria, la sonda giapponese Hayabusa (Falcone) ha ottenuto uno strepitoso successo nella sua missione verso l’asteroide 25143 Itokawa. Hayabusa è la prima sonda, dopo la NEAR ( Near Earth Asteroid Rendezvous) della NASA che ha mappato l’asteroide 433 Eros, a raggiungere un piccolo asteroide di circa 300 m che regolarmente si avvicina alla Terra e ad aver trasmesso perfette immagini della sua superficie determinandone massa e composizione. La missione Hayabusa è stata inoltre la prima prova completa di una strumentazione progettata per l’osservazione dei near-Earth objects (NEO), come telecamera, altimetro laser, spettrometro nel vicino infrarosso e spettrometro a raggi X. L’asteroide Itokawa è un corpo roccioso allungato di poche centinaia di metri che fa un paio di rivoluzioni al giorno con caratteristiche molto comuni; è anche molto facile da raggiungere perché attraversa le orbite della Terra e di Marte ruotando intorno al Sole in circa 1,5 anni. Le analisi di Hayabusa indicano che Itokawa è probabilmente un ammasso di condriti, cioè una roccia delle origini della formazione dei pianeti che non ha subito differenziazioni fra nucleo mantello, composta da olivine, pirosseni, ferro metallico, plagioclasi e solfiti, classificata come asteroide di tipo S. Ci sono poi gli asteroidi carbonacei (tipo C), metallici (tipo M), ignei (tipo V) ed altri che hanno tutti origine nella fascia fra Marte e Giove. Hayabusa è disceso sulla superficie dell’asteroide per raccogliere campioni e la scelta del punto di contatto è stata problematica. Il materiale della superficie era formato da una ghiaia sottile e non da polveri come quello di Eros. Gli scienziati non si aspettavano che Itokawa fosse un ammasso di pietrisco perché la sua gravità, di 5 ordini di grandezza minore di quella della Terra con una velocità di fuga di 10 cm/s, non poteva mantenerlo stabile durante gli impatti. Hayabusa non è rimasto a lungo sotto l’influenza della gravità di Itokawa ed ha ripreso la sua orbita solare. Le comunicazioni sono state ristabilite ed alla fine del prossimo anno si accenderà il sistema di propulsione elettrica che lo riporterà a casa con la capsula che potrebbe o no contenere qualche grammo di materiale. Dovranno essere controllati i motori, i sistemi di assetto e di orientamento stellare. Al rientro nell’atmosfera terrestre, che succederà nel 2010, non ci sarà possibilità per un’ultima correzione. Ora l’ESA sta preparando il Don Chisciotte, una missione con due sonde per gli asteroidi di roccia e ghiaccio. La prima delle due sonde, detta Sancho, entrerà in orbita e sistemerà un payload con sismografi su un asteroide non ancora definito. La seconda sonda, Hidalgo, arriverà un anno dopo come un proiettile e creerà un cratere come quello della missione Deep Impact sulla cometa 9P/Tempel e gli strumenti depositati caratterizzeranno l’impatto. Il Don Chisciotte costerà 700 milioni di US$. La NASA ha lasciato le missioni NEO alla competizione fra i principal investigator ed ultimamente nel programma Discovery non sono state selezionate proposte per i NEO. In una nuova visione dell’esplorazione umana dello spazio, gli astronauti potrebbero visitare un piccolo NEO senza sviluppare molto hardware. La missione potrebbe usare un Soyuz modificato rifornito dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) che imbarca gli astronauti per il rendezvous di un asteroide con una durata di diversi mesi ritornando poi alla ISS.
Science, 15 Sep 2006, Vol. 313, pg. 1553 - Dennis Normile - I Solar Flares e le Coronal Mass Ejection, le più potenti esplosioni del nostro Sole, inondano la Terra di particelle cariche che disturbano le comunicazioni radio e mettono in pericolo l’elettronica dei satelliti e la salute degli astronauti fuori dallo schermo della nostra ionosfera. Questi fenomeni sono ancora poco compresi e gli scienziati non sanno che cosa genera l’energia magnetica che provoca l’emissione delle particelle e se i Solar Flares si formano su tutta la superficie o solo in certe regioni del Sole. Il satellite Solar-B, pronto per il lancio dal Centro spaziale giapponese di Uchinoura per il 23 settembre, è stato progettato per rispondere a queste domande. Il Solar-B è un seguito dello Yohkoh, la prima sonda destinata ad osservare i raggi X energetici ammessi dai solar Flares che non si possono osservate con i telescopi da terra. Yohkoh, lanciato nel 1991 ha eseguito le prime osservazioni correlando i flares ai campi magnetici in profondità nel Sole che rilasciano energia e accelerano le particelle sulla corona, ma non ha permesso di studiare la struttura di questi campi magnetici. Il Solar-B supera queste mancanze potendo identificare il moto dei campi magnetici e la risposta della corona solare. La sonda da 210 milioni di US$ porta tre telescopi. Il sistema ottico ha uno specchio di 0,5 m capace di risolvere dettagli di 150 km ed è fornito di un magnetografo vettoriale che determina la polarizzazione del campo magnetico. Un telescopio a raggi X fornirà immagini ad alta risoluzione dei flares e misurerà temperature oltre i 10 milioni di kelvin per correlare il movimento dei gas caldi della corona con il campo magnetico sottostante. Il Solar-B ha una missione di 3 anni ed in ognuno farà osservazioni per 8 mesi. Scopo della NASA è di raggiungere la capacità di predire in anticipo i flares e le coronal mass ejection per poter stabilire i periodi di sicurezza e le ore del giorno in cui gli astronauti possono avventurarsi nello spazio nelle missioni extraveicolari.
Science, 15 Dec 2006, Vol. 314, pg. 1671 - Alexander Hellemans - I 200 e più pianeti scoperti intorno alle altre stelle sono solo grandi ammassi di gas simili a Giove o Saturno. I telescopi di terra non sono abbastanza sensibili da scoprire piccoli pianeti rocciosi come la Terra dove possa esistere la vita. Questo potrà cambiare alla fine di questo mese quando il COROT, un osservatorio spaziale costruito dalla Francia, comincerà ad esplorare vasti spazi del cielo monitorando migliaia di stelle contemporaneamente per scoprire piccole diminuzioni della luminosità che rivelino il passaggio di un pianeta di fronte alla sua stella. Questo ci dirà solo se esistono piccoli pianeti in orbite molto vicine alla stella. COROT sarà piazzato in un’orbita polare da un lanciatore Soyuz, è costato 46 milioni di US$ ed è equipaggiato con un telescopio da 30 cm ed un array di 4 rivelatori a CCD. Due sono ottimizzati per rivelare le piccole variazioni di luminosità nel passaggio di un pianeta. I telescopi di terra possono rivelare variazioni dell’1% della luminosità e rivelare pianeti delle dimensioni di Giove. I rivelatori del COROT hanno una sensibilità di 0,01%, perché manca l’effetto della turbolenza dell’atmosfera, e potranno individuare pianeti delle dimensioni della Terra. COROT inizierà ad analizzare verso il centro della galassia che è molto ricco di stelle, poi guarderà nella direzione opposta, prima che il Sole entri nel campo del telescopio, e farà il monitoraggio di 60000 stelle. Si spera di avere qualche centinaio di segnalazioni di pianeti delle dimensioni di Giove e da 5 a 50 di piccoli pianeti. Gli altri due array di CCD del COROT hanno una frequenza di campionamento elevata progettata per scoprire le oscillazioni sismiche delle stelle che corrispondono a piccole fluttuazioni nella loro luminosità, la cui durata va da pochi secondi a parecchie ore, e questo da informazioni sulla geometria, massa e struttura interna della stella. COROT preparerà lo scenario per il prossimo osservatorio spaziale dedicato ai pianeti di roccia: la missione NASA Kepler che sarà equipaggiata con un telescopio da 1 m di diametro ed osserverà la stessa area del cielo per 6 anni per rivelare pianeti di roccia di lungo periodo più lontane dalla loro stella dove le condizioni di vita sono migliori. Si scopriranno fino a 100000 stelle come il Sole e ci si aspetta di trovare dozzine di pianeti come la Terra in zona abitabile.
Science, 26 Jan 2007, Vol. 315, pg. 445 - Dennis Normile - Una missione per esplorare le origini e l’evoluzione della Luna è finita prima del lancio. All’inizio del mese l’Agenzia Spaziale Giapponese (ISAS) ha bloccato la sonda LUNAR-A perché la sua ambiziosa tecnologia non era ancora pronta dopo che il lancio era stato rinviato di 12 anni. La cancellazione della mal condotta missione ha messo in subbuglio la comunità scientifica. Pianificata dall’Institute of Space and Astronautical Science, il LUNAR-A proponeva una sonda orbitante che doveva lanciare due probe a forma di torpedini sulla superficie della Luna su due punti opposti. Questi “penetratori” dovevano sistemate a due metri sotto la superficie dei sismometri per rivelare deboli terremoti ed altri sensori che misurano il flusso di calore, rimandando i dati alla Terra. Gli scienziati speravano di ricavare dettagli sullo sconosciuto interno lunare e farsi un modello di come si è formata la Luna. La pianificazione della missione iniziò con grandi speranze nel decennio 1990. Si era scelto di lanciare i probe dall’orbita e far arrivare intatti gli strumenti sul suolo lunare, cosa mai tentata prima. Ponendo gli strumenti nel sottosuolo, sarebbero stati schermati dalle variazioni di temperatura della superficie. Nel 1995 l’orbiter era pronto, ma non i penetratori e non furono pronti nemmeno dopo altri 12 anni di sviluppo e dopo aver speso 132 milioni di US$ rispetto ai 106 previsti. Il team aveva sottostimato il problema di far resistere gli strumenti all’impatto che li sottoponeva a 10000 volte la forza di gravità. Le prove dimostrarono che non bastava irrobustire i componenti. Il primo problema fu di trovare un luogo di prova. Il primo si dimostrò non adatto. Dopo 2 anni si scelse il Sandia National Laboratories di Albuquerque, New Mexico, ma per i suoi impegni esso era disponibile solo ogni 10 mesi ed i tentativi furono numerosi. L’ultimo problema fu di rinforzare il sistema di comunicazioni e l’ultima prova si poteva fare in estate. Ormai era troppo tardi per salvare il progetto ed il 15 gennaio la missione fu annullata; la decisione fu basata sul fatto che l’orbiter si era deteriorato nel prolungato immagazzinaggio. Non tutte le speranze sono perdute ed il manager del progetto dice che non è stato abbandonato. Anche gli scienziati fuori dal Giappone sono d’accordo e vorrebbero vedere una rete geofisica sul suolo lunare; i dati potrebbero determinare se la Luna ha un nucleo di ferro. Il prossimo programma ISAS è SELENE (Selenological and Engineering Explorer) il cui lancio è previsto per marzo e metterà in orbita una coppia di piccoli satelliti con strumenti che raccoglieranno dati sulla topografia, magnetismo e campo gravitazionale.
Science, 26 Jan 2007, Vol. 315, pg. 445 - Pallava Bagla - L’India ha fatto un altro piccolo passo per avere un posto fra le nazioni spaziali. L’Indian Space Research Organization (ISRO), ha messo in orbita il 10 gennaio un veicolo spaziale senza equipaggio ed il 22 gennaio i controllori lo hanno riportato a Terra con una discesa in mare nella Baia del Bengala, a 140 km dal sito di lancio. La Space Capsule Recovery Experiment è parte dello sforzo che porterà alla fine l’India nello spazio. Prima di questo obiettivo, verrà lanciata un’altra capsula sperimentale nel 2008 per pianificare la missione remote sensing sulla Luna chiamata Chandrayaan-1. Il primo indiano in orbita è previsto per il 2014 e gli astronauti sulla Luna nel 2020. Lo ISRO sta cercando 250 milioni di US$ per finanziare il primo astronauta. Una delle tecnologie chiavi da provare durante l’esperimento di recupero della capsula era la protezione termica per proteggere gli astronauti dall’intenso calore prodotto dall’attrito durante il rientro. Un team di 40 ricercatori hanno prodotto un materiale leggero resistente al calore che ricopriva l’esterno della capsula di 550 kg. Questo è il precursore dei futuri veicoli riutilizzabili e, nel lungo periodo, delle missioni con equipaggio. I ricercatori stanno ora studiando la capsula rientrata per vedere se tutti gli esperimenti sono andati secondo i piani.
Science, 16 Mar 2007, Vol. 315, pg. 1476 - Andrew Lawler - L’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), frutto di una collaborazione internazionale diretta dal fisico premio Nobel Samuel Ting del Massachusetts Institute of Technology potrebbe non essere mai inviato nello spazio. Il problema è che la NASA non ha voli disponibili dello Space Shuttle per lanciare la missione AMS da 1,5 milioni di US$ progettata per la ricerca dell’antimateria. Ogni volo disponibile è infatti destinato al completamento della stazione spaziale, secondo la categorica affermazione dell’Amministratore della NASA, Griffin. Alla missione AMS hanno contribuito 16 nazioni con grandi sforzi e grandi somme di denaro ed era una delle più significative missioni pianificate per la stazione spaziale. Uno dei maggiori obiettivi era di indagare sulla distribuzione non uniforme di materia ed antimateria nell’universo ed anche di cercare la materia oscura ed una nuova forma di materia quark chiamata strangelets. La NASA e Ting avevano annunziato l’esperimento nel 1995 e lo Shuttle aveva portato un piccolo prototipo nel 1998 poi, la perdita del Columbia aveva messo l’AMS in lista di attesa. Ting aveva continuato a lavorare e tutto doveva essere pronto per il 2008 dopo le prove al CRN di Ginevra. La NASA aveva speso 55 milioni di US$ per costruire il supporto per montarlo nella stiva dello Shuttle che sarebbe stata occupata per metà dai 6800 kg dell’AMS. Il collegamento alla stazione spaziale era previsto con una lunga trave reticolare. I fondi al progetto erano venuti da Italia e Francia e da un’insolita collaborazione di Taiwan e Cina. Ting ha cercato altre soluzioni per il trasporto. Un’alternativa è l’uso di un razzo ed un robot che guiderebbe l’unità fino alla stazione. Un candidato realistico è il veicolo giapponese H-2 in corso di sviluppo. Tuttavia per adattare al trasporto veicolo e AMS sono necessari fra da 254 a 564 milioni di US$. Un’altra alternativa è di portare l’AAMS in orbita con un razzo e lasciarlo fino a quando verrà agganciato dallo shuttle. Il costo sarebbe fra 380 e 400 milioni di US$ e richiederebbe una complessa manovra di docking. L’ultima opzione sarebbe di trasformare l’AMS in un sistema indipendente con i suoi radiatori e pannelli solari e questo costerebbe un miliardo di US$.
Science, 30 Nov 2007, Vol. 318, pg. 1374 - Daniel Clery - La prossima settimana, se il tempo permette, il Laboratorio Columbus, il maggiore contributo dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) all’International Space Station (ISS), sarà lanciato nello spazio. Il Columbus, da 1 miliardo di euri, verrà collegato alla Stazione nel corso di una missione di 11 giorni con tre passeggiate spaziali ed aprirà una nuova pagina. Arriva con 5 anni di ritardo sulla pianificazione, sia per problemi di fabbricazione che per il disastro dello shuttle Columbia del 2003, e l’unità è più modesta di quanto fosse stata ideata 10 anni fa. L’uso della stazione spaziale come laboratorio è stato ostacolato dalla NASA per l’amento dei costi, per i problemi dello shuttle e per il riadattamento dei programmi nel 2004 voluto da George W. Bush in vista dell’esplorazione della Luna e di Marte. I nuovi programmi della NASA sono stati orientati allo studio degli effetti sul corpo umano dei voli di lunga durata nello spazio. I dirigenti dell’ESA dicono ora che il Columbus ripristinerà parte degli scopi originari della stazione con le ricerche in biologia, fluidi e materiali, oltre che per le ricerche mediche e lo sviluppo tecnologico. Nella prossima primavera, il laboratorio giapponese Kibo aumenterà ancora il potenziale della stazione, portando la capacità dei residenti a sei, questo darà più tempo agli esperimenti ed insieme, Columbus e Kibo, trasformeranno la stazione spaziale in un reale laboratorio. Dopo che nel 1984 il presidente Ronald Regan aveva invitato altri partner internazionali ad unirsi alla NASA nella costruzione della stazione spaziale, l’Europa produsse un piano ambizioso con un laboratorio attaccato alla stazione, un modulo indipendente per esperimenti automatici, che poteva collegarsi alla stazione per riparazioni e rifornimento, un satellite di osservazione in orbita polare in collegamento con la stazione e infine un minishuttle Hermes per portare 3 persone e 3 tonnellate di materiali. La stima dei costi fu però maggiore di quanto atteso ed il progetto fu ridimensionato cancellando Hermes ed il modulo indipendente e spostando il satellite su altri budget. Il nuovo programma, uscito a metà del decennio 1990, comprendeva un modulo Columbus più piccolo ed una serie di cargo senza pilota detti Automated Transfer Vehicles (ATV) da lanciare con il razzo Ariane 5 per portare carichi da 7,5 tonnellate. Per rimborsare la NASA per il lancio del Columbus, le compagnie europee costruirono due moduli di interconnessione con la stazione. Il primo è stato il Nodo 2, detto Harmony, lanciato lo scorso mese a cui si collegheranno Columbus e Kibo. La costruzione del Columbus, lungo 7 m e pesante 19 tonnellate, era già avanzata alla fine del decennio 1990, ma nel 2001 i costi della stazione andarono fuori controllo e la NASA considerò la possibilità di ridurre al minimo la sua configurazione. La crisi fu superata, ma i ritardi nella costruzione degli elementi russi della stazione, spostarono il lancio del Columbus dal 2002 al 2004. Poi successe la disintegrazione dello shuttle Columbia e la NASA decise il taglio dei voli programmati con lo Shuttle per completare la stazione, anzi certi scenari prevedevano di lasciare a terra Columbus e Kibo. Con la nomina di Michael Griffin ad amministratore della NASA, la stazione riprese quota e fu stabilito di lanciare il Columbus nella finestra che parte dal 6 dicembre prossimo. Trascorsi 10 anni dal suo progetto, la tecnologia dei computer del Columbus era diventata un po’ vecchia. La rete dei computer è stata aggiornata a 100 megabit al secondo ed è ora la più veloce nello spazio. Si è creato anche un problema per il personale, molti nel frattempo hanno trovato un altro lavoro. Alcuni ricercatori in Europa, come negli Stati Uniti, pensano che i costi della stazione sono troppo elevati e sarebbe meglio fare le ricerche con sistemi robotici. Gli astronomi criticano la stazione perché le vibrazioni dei macchinari ed il movimento degli uomini riducono l’accuratezza dei puntamenti. Tuttavia molti altri ricercatori governativi e delle università sono desiderosi di condurre programmi di microgravità e sperano che, pochi anni di buoni risultati con il Columbus, aumenteranno l’interesse delle industrie. Nel Columbus vi sono banchi per la scienza dei fluidi, un laboratorio biologico e possibilità di esporre parti tecnologiche alle condizioni estreme dello spazio. Alcuni esperimenti NASA esamineranno gli effetti della microgravità sugli uomini ed altri saranno per ricerca di base, come lo studio dei processi in assenza di gravità. Il modulo giapponese Kibo con le sue 23 tonnellate è il modulo più grande e richiederà tre voli shuttle per il trasporto delle sue parti: il modulo pressurizzato con le sue attrezzature, una piattaforma esposta ed un compartimento esterno di immagazzinaggio. Gli esperimenti giapponesi riguardano cristallizzazione delle proteine, meccanica dei fluidi e biologia delle cellule. I sostenitori della stazione spaziale avranno così un vero laboratorio di ricerca spaziale.
Science, 23 May 2008, Vol. 320, pg. 1008 - Yudhijit Bhattacharjee - Nel luglio 1967 i satelliti di sorveglianza USA, che cercavano i segni dei test nucleari dei Russi nello spazio, registrarono lampi di radiazioni gamma. Gli scienziati subito capirono che questi lampi di energia non provenivano da esplosioni nucleari e solo più tardi compresero che provenivano da eventi violenti nello spazio profondo e furono chiamati gamma ray bursts (GRB). Questa scoperta aprì una finestra su fenomeni che avvengono all’estremità dello spettro delle energie e, da allora, gli astronomi hanno lanciato nello spazio numerosi telescopi nello spettro gamma per registrare eventi violenti come le collisioni fra stelle di neutroni e le emissioni dei jet di particelle da parte dei buchi neri. Ora i ricercatori stanno allargando questa finestra con un nuovo telescopio per registrare radiazioni di energia di diversi ordini di grandezza più alta. Si tratta del Gamma-ray Large Area Satellite Telescope (GLAST) che verrà lanciato il prossimo mese e sarà il primo strumento che sorveglierà l’intero cielo diverse volte al giorno aumentando la probabilità di scoprire fenomeni estremi dovunque nell’universo. I ricercatori affermano che combinando sensibilità e velocità di scansione, GLAST fornirà una grande massa di dati per scoprire come si originano i raggi cosmici. GLAST è stato costruito in un decennio al costo di 690 milioni di US$ ed è costituito da un sistema rivelatore di 3 tonnellate, detto Large Area Telescope (LAT) costituito da due dispositivi che determinano direzione ed energia dei raggi gamma incidenti. Il rivelatore di direzione è una matrice 4x4 di torri formate da strati di tungsteno e silicio sovrapposti. Le particelle che attraversano gli strati di silicio generano correnti che rivelano la direzione e, quando emergono dal fondo della torre entrano in una camera di ioduro di cesio che è il rivelatore di energia e produce un lampo di luce la cui intensità è proporzionale all’energia del raggio gamma. Il sistema a torre fornisce un’area di raccolta di energia più grande di quella dei precedenti telescopi come EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope) montato sul Compton Gamma Ray Observatory della NASA che ha funzionato dal 1991 al 2000. Il LAT è capace di rivelare raggi gamma fino a 300 miliardi di eV. Un secondo strumento è progettato per rivelare raggi di più bassa energia, sotto il limite inferiore di 20 MeV del LAT, ed è formato da 12 dischi di ioduro di sodio e due dischi di un composto di germanio e bismuto che, puntati in direzioni diverse, coprono l’intero spazio e rivelano fra 10 KeV e 25 MeV. Un problema del progetto era di rientrare nella potenza disponibile prodotta dai pannelli solari e tutto è rientrato nei 160 W. Gli astronomi vogliono analizzare i buchi neri al centro delle galassie che possono raggiungere masse di centinaia di migliaia fino a miliardi di stelle. La loro gravità succhia la materia del disco che ruota intorno ed emette dai poli getti di particelle a velocità prossime a quelle della luce e costituiscono gli active galactic nucleus (AGN), detti anche blazar. Il Compton Observatory ha scoperto nella sua vita 66 blazar. Il GLAST ne troverà migliaia con la sua sensibilità e ci darà un’immagine più in profondità e più dinamica dell’universo. I ricercatori coinvolti nel GLAST considerano questa missione un legame fra fisica delle particelle ed astronomia. Alcuni sperano che LAST avrà un ruolo preminente nel trovare le particelle che costituiscono la materia oscura. Gli astronomi non possono vedere la materia oscura e molti teorici ritengono che sia costituita dai WIMPS (weakly interacting massive particles) che dovranno essere scoperte dal Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore del CERN che dovrà entrare in funzione questa estate. Secondo la teoria, nel raro evento che due WIMP collidono, essi annichiliscono ed emettono raggi gamma e queste collisioni avvengono più di frequente nei centri galattici dove la materia oscura è più concentrata. Si osserverà in queste direzioni per vedere se GLAST rivelerà un eccesso di raggi gamma e gli astronomi sperano di scoprire questo indizio prima dell’accensione di LHC o anche dopo che LHC abbia determinato la massa di queste particelle. Le osservazioni del GLAST potrebbero anche aiutare LHC ad identificare i WIMP scoprendo le energie di annichilazione dei WIMP, ma potrebbero essere anche troppo deboli per essere visti. GLAST potrebbe anche scoprire i buchi neri primordiali quando evaporano, secondo la previsioni di Stephen Hawking, in un lampo di raggi gamma.
Science, 4 July 2008, Vol. 321, pg. 59 - Sean C. Solomon - Mercurio è il pianeta più vicino al Sole ed il più piccolo dei pianeti interni e per molti aspetti il più diverso. La sua alta densità implica un alto contenuto di ferro, fino al 60% o più della sua massa, almeno due volte quella di ogni altro pianeta. Mercurio è fortemente craterizzato e questo dimostra come sia cessata da tempo ogni attività geologica, tuttavia il suo nucleo esterno è liquido ed è l’unico pianeta interno, oltre alla Terra, ad avere un campo magnetico interno. Il primo veicolo spaziale a visitare Mercurio è stato Mariner 10 che passò tre volte nel 1974 e ’75 e riprese il 45% della sua superficie. Nel gennaio 2008 il MErcury Surface Space ENvironment GEochemistry and Ranging (MESSENGER) è stata la seconda sonda ad incontrare il pianeta per entrare in orbita nel marzo 2011. L’avvicinamento di gennaio è stato il primo dei tre che seguiranno con manovre attive all’afelio per ridurre la sua velocità e completare il posizionamento in orbita. Passaggi e manovre porteranno il rapporto del periodo orbitale di Mercurio e quello della sonda a 2/3, 3/4 e 5/6. A gennaio la sonda avvicinò Mercurio sul lato notturno ed ebbe il suo punto più vicino a 201 km. MESSENGER vide il lato illuminato dal Sole ed il 21% della superficie mai vista dal Mariner 10. Le osservazioni hanno totalizzato 500 MB con 1213 immagini riprese dal Mercury Dual Imaging System (MDIS). Il campo magnetico del pianeta è il risultato dell’effetto dinamo nel nucleo esterno fuso, ma i contributi al campo della crosta non potranno essere determinati fin a quando non si faranno misure ravvicinate. La storia del campo magnetico di Mercurio è legata alla storia termica ed alla composizione interna. La storia termica del nucleo viene dedotta dalla deformazione della sua superficie. Per il 45% della sua superficie vista dal Mariner 10, le strutture di deformazione dominanti sono le scarpate a lobi dedotte dalla morfologia, dalle deformazioni degli antichi impatti e dalle faglie prodotte dagli accorciamenti della crosta. Estrapolate all’intera superficie del pianeta, queste deformazioni impongono delle condizioni al modello della storia termica del nucleo e del mantello di Mercurio. Il 21% della nuova superficie ripresa da MESSENGER mostra una geometria diversa in queste strutture con numerosi esempi di crateri. Le scarpate a lobi riprese dal Mariner 10 sono invece formazioni tettoniche. La maggior parte dei modelli del raffreddamento del nucleo e del mantello di Mercurio indicano che le sollecitazioni subite, fino alla fine dell’intenso bombardamento di 3,8 miliardi di anni fa, sono maggiori di quelle dedotte dalle immagini del Mariner 10 dovute al decadimento dei materiali radioattivi. Durante l’avvicinamento del MESSENGER si è analizzata l’interazione del vento solare con il campo magnetico di Mercurio, l’atmosfera e la superficie, ma l’attività del Sole era bassa in confronto con quella al tempo del Mariner 10. La magnetosfera di Mercurio è strutturalmente una miniatura di quella della Terra. Mercurio è un pianeta dinamico dove le interazioni fra nucleo, superficie, esosfera, magnetosfera ed ambiente interplanetario sono strettamente interconnesse. Gli incontri successivi in condizioni diverse dell’attività solare, mentre il ciclo si avvicinerà al massimo, permetteranno a MESSENGER di esplorare l’intero campo di comportamento.
Science, 19 Sep 2008, Vol. 321, pg. 1620 - Eli Kintisch - Alcuni problemi ad un sensore essenziale potranno ritardare il lancio, previsto per giugno 2010, di un satellite USA da 12,5 miliardi di US$. Si tratta del National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System (NPOESS) ed il problema potrebbe mettere a repentaglio le capacità del satellite di raccogliere dati affidabili sul clima della Terra nel prossimo decennio. NPOESS è una flotta di 5 satelliti da lanciare in successione che dovranno raccogliere dati ambientali della Terra in modo continuo ed in ogni punto. L’ultimo problema riguarda il Visible Imaging Radiometer Suite (VIRS), uno dei 4 strumenti di bordo del primo satellite. Le tre Agenzie che gestiscono il progetto, NASA, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ed il Department of Defense (DOE), devono decidere entro la fine del mese se il ritardo sul lancio del 2010 può avere un effetto disastroso su tempi e costi del programma. Questa non è la prima avversità del programma NPOESS. Iniziato nel 1994, doveva costare 6,5 miliardi di US$ ed inviare il primo satellite nel 2008. La data fu poi spostata al 2013. Due anni fa una revisione del Pentagono ha portato alla cancellazione di cinque essenziali sensori del clima, tre dei quali sono stati poi reintrodotti. La Raytheon Space and Airborne Systems, che costruisce il VIRS, lo considera il più sofisticato sensore del tempo mai sviluppato per lo spazio, ma questo strumento da 153 milioni di US$, che misura 23 variabili ambientali, ha causato una massa di problemi di difficile soluzione. La maggiore preoccupazione fra gli scienziati del clima è che non sia stato eliminato il rumore elettrico fra le varie sezioni del sensore VIRS. Una prova dovrà determinare se questo livello di rumore è abbastanza basso da permettere misure sufficientemente precise per determinare l’andamento dei parametri climatici. Se il livello del rumore fosse troppo alto il problema non sarebbe risolto e le misure climatiche non sarebbero possibili. Il Pentagono ha messo in forse la sua parte di finanziamento per il programma e già è trascorso il 31 agosto stabilito come termine ultimo per un accordo.
Science, 13 Feb 2009, Vol. 323, pg. 872 - Richard A. Kerr - Gli ultimi risultati della sonda Phoenix, rilasciati dalla NASA in una conferenza stampa, suggeriscono che il suolo di Marte sarebbe stato ottimo per fare crescere i vegetali se solo la temperatura fosse appena più alta di 100 °C. La novità è un’ulteriore scoperta dell’acqua su Marte già predetta allo stato di ghiaccio vicino alla superficie. L’ultima scoperta è la neve. La missione Phoenix da 450 milioni di US$ ha trovato minerali formatisi per l’interazione delle rocce con l’acqua allo stato liquido, ma nessuno sa con certezza quando e dove si siano formati. Se cercavamo delle risposte si è rimasti delusi, nonostante ciò gli scienziati planetari considerano valida la missione. Marte è complesso ed eterogeneo ed ha una storia più interessante di quanto si pensava. Prima di scoprire novità, il Phoenix ha dovuto sormontare complessi problemi. Secondo il piano ha superato i 7 minuti di terrore scendendo nell’atmosfera e posandosi delicatamente sul terreno. Gli ingegneri della missione e gli scienziati avevano solo 151 giorni marziani fra la discesa e l’arrivo del gelido inverno marziano e l’hanno utilizzato affrontando una serie di problemi meccanici ed ambientali che hanno impegnato molto tempo. Cercando di prelevare campioni di ghiaccio e di suolo ghiacciato si sono perse 3 settimane. Dopo, si sono avuti problemi per inserire i campioni nel Thermal and Evolved Gas Analyzer (TEGA) ed infine si sono riempite solo 4 delle 8 camere del TEGA e nessuna con la quantità desiderata di ghiaccio. Il Microscopy Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA) ha esaminato al microscopio solo 8 campioni sui possibili 10. Il suolo ghiacciato era realmente difficile. La missione era partita nell’assunzione che il luogo di Marte dove trovare i segni di acqua allo stato liquido in tempi recenti e quindi dove i microbi potessero esser cresciuti, era pochi centimetri sotto la superficie nella regione polare nord che periodicamente doveva essersi scongelata con un periodo di alcune decine di migliaia di anni. Sciogliendo il ghiaccio in superficie ed alterando i minerali l’acqua avrebbe rivivificato la flora batterica. Gli scienziati ritenevano che la prova di queste condizioni abitabili sarebbe stata conservata nelle caratteristiche chimiche, mineralogiche e geologiche del luogo di atterraggio. Speravano che il TEGA avrebbe individuato i minerali scaldando progressivamente i campioni ed identificando i prodotti volatili. Il MECA avrebbe aggiunto dell’acqua al suolo per vedere che cosa passava in soluzione, come quando il ghiaccio si era sciolto. Nulla di ciò che è stato trovato era contrario alla vita. Il pH trovato dal MECA era moderato (8,3) ed il tenore di sali valutato da TEGA e MECA era modesto, adatto all’evoluzione della vita. Il MECA ha scoperto un livello relativamente abbondante di perclorato (forse di magnesio) che può sostenere la vita, perché certi batteri lo utilizzano come sorgente di energia. L’ambiente poteva diventare abitabile se fosse stato più caldo. Il MECA ha trovato il 4% di carbonato di calcio e 1% di solfato; l’azione dell’acqua sulle rocce produce questi composti che si sono formati in passato e quindi nel luogo c’è stata acqua. Phoenix ha scavato solo 5 cm di suolo sciolto prima di trovare ghiaccio duro. I membri del team speravano di leggere la storia del luogo dagli strati del suolo. Un possibile scenario era di uno scioglimento dei ghiacci 10000 anni fa che avrebbe lasciato dei sottili strati di sali. Non si è trovato un gradiente in questi depositi. Bisognava andare in profondità di metri e non di centimetri. Le variazioni termiche stagionali avevano cancellato la memoria di antichi scongelamenti. Il vento inoltre aveva portato polveri e i minerali alterati dall’acqua potevano essere arrivati da altre parti del pianeta. Gli scienziati planetari sono tuttavia soddisfatti del Phoenix. Questo è il primo passo che ha dato piacevoli sorprese. La dimostrazione di diversi processi chimici è importante per gli studiosi di Marte. Le osservazioni dei 5 precedenti lander e rover a basse latitudini avevano dato il quadro di un pianeta avvolto per miliardi di anni in una brina acida, cosa che non era particolarmente invitante per la vita e forse proibitivo per le sue origini. Il sito polare del Phoenix, con il suo moderato pH e la bassa salinità è particolarmente positivo per l’abitabilità. Marte, come la Terra ha una diversità di ambienti e quindi di transizioni fra di essi che aiutano a mantenere una sana biosfera.
Science, 13 Mar 2009, Vol. 323, pg. 1415 - Andrew Lawler - L’ambizioso piano di 10 anni della NASA per studiare l’influenza del Sole sulla Terra ha avuto bassa priorità dal National Research Council (NRC) per l’aumento dei costi ed i limiti del budget. Nel piano decennale del 2003 per la Geospace Network gli eliofisici volevano studiare l’impatto della variabilità solare sull’elettronica dei satelliti e sulle reti di trasmissione di energia a terra. I due maggiori progetti previsti dallo studio erano il Solar Dynamic Observatory (SDO) e la missione Magnetospheric Multiscale (MMS). Il lancio delle due missioni era stato rinviato di 4 anni ed il costo era più che raddoppiato. SDO, che doveva studiare l’effetto dell’atmosfera solare sullo spazio intorno alla Terra, è pronto per essere lanciato quest’anno al costo di 900 milioni di US$ invece dei 400 previsti. Il costo di MMS, che doveva usare 4 satelliti separati per studiare la struttura della magnetosfera terrestre, era salito dai 350 milioni di US$ a 1 miliardo con il lancio nel 2014. SDO doveva essere seguito nel 2012 da una serie di sonde, dette Radiation Belt Storm Probes che dovevano orbitare vicino al Sole circa un anno dopo MMS. La situazione economica è giudicata disastrosa per l’eliofisica con l’Amministrazione Bush e la nuova Amministrazione Obama non si è ancora pronunziata. Un lato positivo è l’interesse della Casa Bianca per il cambiamento climatico, ma gli scienziati temono le priorità dei maggiori costi del Mars Science Laboratory e la nuova missione verso Giove.
Science, 1 May 2009, Vol. 324, pg. 584 - Daniel Clery - Gli astronomi hanno scandagliato la maggior parte dello spettro elettromagnetico, dalle onde radio più lunghe ai raggi gamma di alta energia. Alla fine di questo mese, l’Europe’s Herschel Space Observatory coprirà l’ultima zona mancante: la regione fra il lontano infrarosso e le radiazioni submillimetriche con lunghezze d’onda da 200 a 850 micrometri. In questa finestra i ricercatori sperano di vedere stelle e galassie nella loro fase formativa, quando sono oscurate da gas e polveri in altre lunghezze d’onda. Herschel ci darà il quadro di un universo freddo: l’universo delle polveri. Nella prima fase del suo viaggio nello spazio Herschel avrà un compagno. L’ESA lancerà, a bordo di un Ariane 5, l’Observatory da un miliardo di Euro insieme al Planck, la missione per mappare il Cosmic Microwave Background Radiation. Le due sonde fanno parte di un unico progetto dello stesso gruppo industriale ed hanno una simile destinazione vicino al punto Lagrangiano L2. I punti lagrangiani sono zone di minimo gravitazionale del sistema Sole-Terra. L2 giace 1,5 milioni di Km più lontano dal Sole, dove le sonde possono rimanere sospese senza consumare molto carburante. Planck si posizionerà in un’orbita intorno a L2 circa 2 mesi dopo il lancio, Herschel arriverà più di un mese dopo in un’orbita più ampia. Gli astronomi che studiano la zona dell’infrarosso e delle onde millimetriche hanno problemi a Terra perché l’atmosfera assorbe queste frequenze. I ricercatori hanno avuto qualche successo ponendo i telescopi a quote elevate in zone prive di umidità e preferiscono gli osservatori spaziali come l’Infrared Astronomical Satellite, lanciato nel 1983, l’Infrared Space Observatory dell’ESA del 1995, lo Spitzer Space Telescope della NASA del 2003 ed il giapponese AKARI del 2006. I sensori infrarossi hanno bisogno di elio liquido per il raffreddamento dei circuiti e degli specchi ed in tutte le missioni non ci sono specchi più grandi di un metro limitando la capacità di risoluzione. Herschel ha uno specchio di 3,5 m di diametro ed è tenuto fuori del criostato. I rivelatori sviluppati per Herschel nel campo degli infrarossi hanno sfruttato l’esperienza dei sensori militari. Due dei rivelatori usano tecniche ottiche ed il terzo quelle radio. Lo specchio doveva essere in origine in fibra di carbonio, ma un prototipo sviluppato dalla NASA è stato abbandonato per ragioni di costo e si è deciso di ricorre al silicon carbide sperimentato dall’ESA. Con un telescopio di queste dimensioni, Herschel sarà capace di ricostruire la storia della formazione delle stelle dall’inizio dell’universo fino ad oggi. Hubble non vede quelle in formazione, attraverso le polveri ed i gas, e non sappiamo quante ce ne siano. Le galassie in formazione emettono radiazioni nel freddo infrarosso ed Herschel sarà capace di contarle in sei differenti bande di frequenza e potrà dirci come una galassia simile alla nostra si è evoluta fino alla forma attuale. Herschel studierà in dettaglio il ciclo di vita delle stelle e come sono esplose le stelle di prima generazione riversando nel mezzo interstellare gli elementi pesanti che hanno formato le stelle di seconda generazione. Oltre alla formazione di stelle e galassie, si spera di usare Herschel per lo studio di comete, asteroidi e delle atmosfere planetarie del sistema solare. Attualmente è in costruzione in Cile il sistema ALMA costituito da 66 gigantesche antenne che entro pochi anni coprirà le lunghezze d’onda da un centimetro a 300 micrometri, banda adiacente a quella di Herschel.
Science, 1 May 2009, Vol. 324, pg. 584 - Adrian Cho - L’universo è comparso come una zuppa infinitamente densa e calda di particelle subatomiche e radiazioni. In una frazione di nanosecondi è andato raddoppiando ripetutamente di dimensioni in modo più veloce della luce, un processo noto come inflazione. Questo evento strano ed ipotetico livellò l’universo, ma creò un’ondulazione nello spaziotempo di onde gravitazionali che, dopo 13,7 miliardi di anni ha lasciato tracce nell’impronta del big bang: il Cosmic Microwave Background (CMB). I 400 ricercatori che hanno lavorato al satellite Planck dell’European Space Agency (ESA), sperano di scoprirne le tracce nella polarizzazione del fondo di microonde detta “B modes”. Si suppone che il prossimo premio Nobel per gli studi del CMB vada all’esperimento che rivelerà questi modi. La casuale scoperta del CMB nel 1964 rafforzò l’ipotesi del big bang ed ottenne il premio Nobel 14 anni più tardi. Nel 1992, il Cosmic Background Explorer (COBE) della NASA misurò lo spettro delle microonde e dalla sua forma confermò che l’universo era nato in un preciso istante. COBE rivelò anche piccole variazioni di temperatura nella radiazione di fondo e vinse un altro premio Nobel nel 2006. Il satellite Planck, con 16 anni di pianificazione ed un costo di 700 milioni di Euro, sarà il terzo a studiare il CMB; il secondo è stato il Wilkinson Anisotropy Probe (WMAP) che nel 2003 registrò in dettaglio le variazioni di temperatura scoperte dal COBE. Con questi dati i ricercatori stabilirono la composizione dell’universo composto dal 4% di materia ordinaria, 23% di una misteriosa materia oscura e 73% di un’energia oscura che fa espandere lo spazio in modo accelerato. Planck registrerà le variazioni di temperatura del CMB con una sensibilità 10 volte più grande del WMAP ed una risoluzione angolare tre volte maggiore. Il fondo di microonde è inoltre polarizzato e oscilla in modo orizzontale. WMAP ha scoperto la polarizzazione e Planck la registrerà in dettaglio. Se tutto funzionerà come dovrebbe, si otterranno degli ottimi risultati scientifici, ma nessuno garantisce che Planck scoprirà qualcosa di completamente nuovo. Planck è molto sofisticato. WMAP ha campionato le microonde a 5 frequenze, Planck ne analizzerà 9 in una banda 12 volte più ampia. Il suo rivelatore è raffreddato ad una frazione di grado sopra lo zero assoluto con elio liquido. Come WMAP, Planck orbiterà in sincronismo con la Terra sospeso nel secondo punto di Lagrange, L2, ed in 18 mesi raccoglierà più di 100 miliardi di misure. Le misure di temperatura avranno una precisione di una parte su 100000 che rappresenta le differenze in densità dell’universo primordiale, irregolarità che hanno prodotto poi le galassie. Planck fornirà un’altra informazione: la distribuzione delle variazioni di densità. Tuttavia la maggiore novità che si aspettano i ricercatori sta nei B modes. La sua caratteristica è un moto vorticoso attraverso il cielo legato alla teoria dell’inflazione. L’ipotesi che l’universo si sia espanso all’inizio con velocità maggiore della luce sembra assurda, ma risolve alcuni spinosi problemi della cosmologia incluso il principale posto dallo stesso CMB. La temperatura della radiazione di fondo è la stessa su tutto il cielo: 2,725 Kelvin. Questo è strano perché punti opposti nel cielo sono più distanti di quanto possano essere stati raggiunti dalla luce e non possono aver interagito per rendere uniforme la temperatura. Non ci sono tuttavia prove dirette che l’inflazione sia avvenuta ed i B modes potrebbero fornirla. La teoria tuttavia non garantisce che i vortici nella polarizzazione siano abbastanza intensi da essere rivelati e Planck dovrà separare gli effetti della nostra galassia. Planck potrà rivelare la tracce più intense ed allora ci potrà essere un futuro per altre missioni CMB. Se questo non succederà Planck potrà essere l’ultimo della serie.
Science, 8 May 2009, Vol. 324, pg. 718 - Yudhijit Bhattachajee - Cinque anni fa, quando la NASA cancellò la quinta ed ultima missione di servizio allo Hubble Space Telescope, dopo il disastro del Columbia, gli astronomi predissero che per la fine del decennio si sarebbe scritto l’epitaffio del telescopio spaziale. Questo mese invece partirà una missione per compiere l’aggiornamento di Hubble nella speranza di ridargli nuova vita ed un altro periodo di gloria. Gli astronauti vi installeranno una nuova telecamera ed uno spettrografo molte volte più potente del precedente, cambieranno tutti i sei giroscopi del telescopio, sostituiranno le batterie, installeranno un nuovo computer di riserva e cercheranno di riparare l’attuale spettrografo e la telecamera che non funzionano. La missione, che sarà l’ultima di manutenzione, ha lo scopo di mantenere operativo il telescopio fino al 2014. Se tutto va bene, si afferma che Hubble fornirà immagini del vicino e distante universo più dettagliate, in modo mai visto. Hubble ha cambiato il modo con cui il mondo vede l’universo, i prossimi 5 anni lo porteranno ai suoi limiti e stabiliranno gli obiettivi per il futuro. I nuovi strumenti che saranno montati sono la Wide Field Camera 3 (WFC3) che sostituirà l’attuale Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) ed il Cosmic Origin Spectrograph (COS). WFC3 è progettato per riprendere fotografie nelle lunghezze d’onda fra l’ultravioletto (UV) e la regione del vicino infrarosso. Permetterà di vedere le giovani e calde stelle dell’ultravioletto e quelle vecchie i più fredde dell’infrarosso. Darà ai ricercatori la possibilità di usare la sensibilità del canale infrarosso per vedere oggetti ad alto redshift, così distanti che si allontanano da noi a grande velocità. La luce delle supernove o delle stelle che esplodono ci darà informazioni sull’energia oscura. La sensibilità di WFC3 nell’UV ci darà immagini ad alta risoluzione della vicina popolazione stellare per studiare la storia della formazione di stelle e galassie. Il COS è uno strumento che osserverà la luce UV da una grande varietà di sorgenti anche 20 volte più deboli di quelle viste con il vecchio strumento e quindi se ne scopriranno molte di più. Uno degli scopi di COS è di comprendere la struttura e la composizione della rete cosmica, l’insieme dei sottili filamenti di materia con cui sono collegate le galassie. Molta di questa materia è invisibile e si trova nei giganteschi vuoti fra le galassie. Usando il COS per tracciarne lo spettro, si farà la mappa di questi filamenti su miliardi di anni luce. I ricercatori studieranno così la composizione chimica delle prime stelle formatesi dopo il big bang e la natura delle nubi di polvere intergalattiche. La sostituzione dei giroscopi porrà fine ad una grave limitazione nel determinare con accuratezza la distanza di antiche stelle, perché Hubble lavorava ultimamente con 2 su 3 giroscopi e quindi con un margine di errore del 10% invece del 3-4%. I dirigenti della NASA sono ottimisti sui risultati della missione e la comunità astronomica si aspetta nuovi grandi risultati scientifici.
Science, 31 Jul 2009, Vol. 325, pg. 546 - Michael Rowan Robinson - Il lancio riuscito dei satelliti Herschel e Planck, il 4 aprile 2009, è stato un grande successo dell’European Space Agency (ESA). Con il suo diametro di 3,5 m, Herschel Space Observatory è il più grande telescopio spaziale mai lanciato. Il doppio lancio è stato perfetto. Rimossa la copertura del criostato, il 14 giugno Herschel è stato puntato sulla galassia M51 “whirpool” dandone un’impressionante immagine. La sua destinazione finale è il punto Lagrangiano fra la Terra e il Sole da dove osserverà l’universo nelle bande infrarosse e sub-millimetriche, fra 60 e 600 micrometri. Queste lunghezze d’onda sono inaccessibili da Terra a meno di una finestra fra 350 e 450 micrometri. Herschel penetrerà le nubi di polvere che avvolgono le stelle e le galassie in formazione. Stelle e pianeti che si formano in queste dense nubi non emettono luce visibile e possono essere osservate solo nell’infrarosso. L’astronomia spaziale nell’infrarosso è iniziata nel 1983 con l’Infrared Astronomical Satellite (IRAS). In 10 mesi di operazione ha prodotto la prima mappa dell’intero cielo. Dopo l’IRAS, è venuto l’Infrared Space Observatory (ISO), lanciato nel 1995, e quindi lo Spitzer Space Telescope, lanciato nel 2003. Spitzer, con il suo specchio da 0,85 m di diametro, è ancora in orbita, ma il suo liquido refrigerante si è esaurito e lavora solo fra 3,6 e 4,5 micrometri. Herschel porta tre strumenti scientifici. L’Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI) prende gli spettri ad alta risoluzione in migliaia di lunghezze d’onda contemporaneamente e copre le bande di 160-200 e 240-600 micrometri usando mixer e rivelatori a superconduzione. Il Photoconductor Array Camera and Spectrometer (PACS) a infrarossi opera a 60-210 micrometri con bolometro e array di rivelatori a fotoconduttori. Lo Spectral and Photometric Imaging Receiver(SPIRE) è una telecamera e spettrometro che fornisce la fotometria a larga banda simultaneamente nelle bande di 250, 350 e 500 micrometri. Herschel è un grande e versatile telescopio spaziale e studierà la fisica e la chimica molecolare di quasi tutti i corpi celesti freddi nei nostri dintorni e ai confini dell’universo. Gli oggetti vicini sono quelli del nostro sistema solare come le comete, masse di ghiaccio e di roccia di più di 4 miliardi di anni fa. Guarderà dentro le grandi nubi di polveri che nascondono le stelle in formazione. La missione ISO ha scoperto più di una dozzina di queste regioni, ma Herschel ne scoprirà molte di più e guarderà dentro di esse. Inoltre il telescopio guarderà nelle giovani galassie del lontano universo. Oggi le galassie sono collezioni di centinaia di miliardi di stelle, ma i primi oggetti formatisi nel giovane universo erano molto più piccoli e sono cresciuti con successive collisioni. Quando Hubble Space Telescope prese le storiche immagini del distante universo nel decennio 1990, scoprì una popolazione di galassie irregolari. Lo James Clerk Maxwell Telescope delle Hawaii osservò queste regioni a 850 micrometri e vide galassie diverse da quelle di Hubble. Herschel opera a frequenze che coprono l’intervallo fra i due strumenti e scoprirà le differenze fra queste popolazioni di galassie. Herschel orbita in un punto a 1,5 milioni di km dalla Terra, il secondo punto Lagrangiano (L2) fra la Terra ed il Sole, un punto di equilibrio gravitazionale con una buona vista del cielo. Uno schermo lo proteggerà dalla radiazione solare che verrà utilizzata per i generatori di potenza. La missione prevista durerà tre anni e ci sarà la possibilità di estenderla se il telescopio sarà in buone condizioni ed avrà ancora una riserva dei 2500 litri di elio liquido per il raffreddamento. Il 60% del tempo di osservazione sarà destinato a 42 programmi. Metà di questo tempo è destinato al team degli strumenti e metà alla comunità astronomica. Il rimanente 40% sarà destinato alla competizione. I 42 programmi comprendono lo studio degli oggetti oltre Nettuno, i dischi di polvere intorno alle stelle, i sistemi protoplanetari e l’analisi della cintura di Kuiper. Altri programmi studieranno le polveri e le molecole interstellari, le vicine galassie, come la Nube di Magellano, il Cluster della Vergine e i sistemi di lenti gravitazionali. Le due grandi missioni di Herschel e Planck sono state proposte 13 anni fa, nel 1996 e studiate parecchi anni prima, il lancio è stato poi ritardato di diversi anni per problemi tecnici, ma le prospettive sono ora molto promettenti.