TELESCOPI E SONDE

APPENDICE
TELESCOPI
E SONDE
GLI STRUMENTI
PER LA CONQUISTA
DELLO SPAZIO
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I
grandi progressi fatti nel corso del XX secolo nella
comprensione dell’Universo, non sono dovuti soltanto
alla nascita dell’era spaziale – e quindi alla
possibilità di studiare i corpi celesti utilizzando tutto
lo spettro elettromagnetico (raggi gamma, raggi X,
ultravioletto, infrarosso che sono assorbiti totalmente
o parzialmente dalla nostra atmosfera) – ma anche
all’utilizzo di telescopi a Terra della «nuova generazione»,
molto più grandi e sofisticati dei precedenti, nonché a
rilevatori elettronici più sensibili dell’emulsione fotografica. Diamo
qui un breve cenno degli strumenti, sia terrestri che spaziali, che
più hanno contribuito al progresso della conoscenza della volta
celeste. Cominciamo con i telescopi e poi facciamo una carrellata
storica sulle sonde e rover principali.
TELESCOPI
Telescopi ottici
Il più grande telescopio della vecchia generazione ancora in funzione
è il 5 metri di Monte Palomar e rappresenta un limite praticamente
insuperabile. Difatti per ottenere immagini otticamente
perfette la superficie parabolica dello specchio (un gigantesco
specchio da barba) non dovrebbe discostarsi più di una frazione
di micron dalla figura geometrica ideale. Poiché il vetro è un fluido,
tende a deformarsi sotto il proprio peso, e perciò occorre lavorare
un blocco di vetro di spessore almeno un quinto del diametro. Lo
specchio va montato sulla montatura meccanica del telescopio,
che deve poter ruotare da est a ovest per seguire il moto apparente
della volta celeste e da sud a nord per puntare ogni punto del
cielo. Poiché l’esposizione necessaria per ottenere le immagini di
oggetti molto deboli, specialmente usando come rivelatore l’emulsione
fotografica, poteva durare tutta la notte, era necessaria una
montatura estremamente rigida e pesante, perché una flessione
della montatura durante l’esposizione, pur con lo specchio perfetto,
renderebbe l’immagine mossa.
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Eppure i telescopi della nuova generazione raggiungono anche i
10 metri e sono «sottili», qualche decina di cm di spessore. Possono
essere formati da una superficie unica, oppure da tasselli, che
come le piastrelle di un pavimento coprono tutta la superficie. Sotto
vari punti dello specchio o sotto ogni tassello c’è un «adattatore»
collegato a un computer che dice in tempo reale come va spostato
il tassello per mantenere la superficie aderente al modello geometrico
ideale. Con questa tecnologia si sono realizzati i 4 specchi
da 8,2 metri di diametro del VLT (Very Large Telescope) presso
l’osservatorio europeo per l’emisfero australe (ESO, acronimo di
European Southern Observatory), situati nel deserto di Atacama
sulle Ande cilene; i due specchi da 10 metri di diametro dell’osservatorio
americano sul vulcano spento Mauna Kea alle Hawaii;
e l’ESO sta progettando un telescopio da 40 metri di diametro per
cercare di scoprire pianeti extrasolari, anche piccoli come la Terra,
e vederne le immagini. Tutti questi telescopi sono situati in zone
desertiche, lontane dall’inquinamento luminoso prodotto dalle luci
artificiali. ••1-2
200
APPENDICE
••1 I telescopi del VLT
dell’ESO in Cile hanno 8,2
metri di diametro. Nella
foto sono visibili tre di essi,
mentre si stanno compiendo
le operazioni preparatorie
per la notte. (ESO, G.HÜDEPOHL)
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••2 I due telescopi da 10
metri alle Hawaii sono i più
grandi del mondo. Anche
l’altitudine è da record,
poiché l’osservatorio Keck si
trova a ben 4145 metri sul
livello del mare. I telescopi
sono illuminati all’interno
delle cupole, prima del
lavoro notturno. (WMKO)
Radiotelescopi
Quando, invece, si osserva il cielo con i radiotelescopi, bisogna
tener conto del fatto che abbiamo a che fare con radiazioni di
lunghezza d’onda da qualche cm a parecchi metri. Poiché la lunghezza
d’onda è, per così dire, lo scandaglio che ci informa dei
dettagli delle immagini celesti, questo scandaglio ci dà dettagli
molto più grossolani di quelli ottenibili con la luce visibile, la quale
ha lunghezza d’onda dell’ordine del migliaio di Angstrom (Å) e cioè
del centomillesimo di cm.
L’ottica ci insegna che il potere risolutivo, cioè la capacità di vedere
dettagli di un’immagine (l’equivalente dell’acuità visiva del nostro
occhio), è tanto maggiore quanto più piccola è la lunghezza d’onda
e quanto più grande il diametro del telescopio. Per fare un esempio,
prendiamo il caso dell’occhio nudo: per la lunghezza d’onda di
massima sensibilità nel giallo verde, circa 5500 Å o 5,5 centomillesimi
di cm, e il diametro della pupilla in condizioni di luce normale,
di circa 2 mm, si trova che il potere risolutivo dell’occhio nudo è
2,75 decimillesimi di radiante o 57 secondi (un radiante equivale a
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206.265 secondi). Un telescopio di 5 metri di diametro ha un potere
risolutivo di 2 centesimi di secondo. Per avere lo stesso potere
risolutivo lavorando alla lunghezza d’onda di un cm occorrerebbe
un telescopio di diametro 18.000 volte più grande. Alla lunghezza
d’onda di un metro, ancora 100 volte più grande. Il problema è stato
risolto con i grandi radiotelescopi costituiti da più elementi collegati
elettronicamente, addirittura su diversi continenti, così da avere
telescopi di diametro paragonabile a quello della Terra. Il principio
su cui si basano questi radiotelescopi è che per ottenere un dato
potere risolutivo da uno specchio non è necessario utilizzare tutta la
superficie, bastano due punti diametralmente opposti.
Fra i più grandi radiotelescopi di questo tipo va ricordato il VLA
(Very Large Array) situato a Socorro nel Nuovo Messico, composto
da decine di antenne che si estende su una cinquantina di km.
Il più grande radiotelescopio italiano è la «Croce del Nord»,
costruito e operato dall’istituto di radioastronomia del CNR e ora
facente parte dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), situato
a Medicina in provincia di Bologna. Il braccio est-ovest è formato
da una sola antenna di forma cilindro-parabolica lungo 560 metri
e largo 35 metri. Il braccio nord-sud è formato da 64 antenne
anch’esse di forma cilindro-parabolica lunghe 23,5 metri e larghe
8, disposte parallelamente a 10 metri l’una dall’altra. Tutto l’insieme
più che una croce ha la forma di una T. Alla Croce si sono
aggiunte tre grandi parabole, una di 32 metri di diametro sempre
a Medicina, una di 32 metri a Noto (Sr) in Sicilia e una da 64 metri
in Sardegna in località San Basilio, a 35 km da Cagliari, a formare
un unico radiotelescopio che a sua volta è inserito in un interferometro
intercontinentale internazionale.
Ultravioletto
I telescopi spaziali per l’ultravioletto rappresentano la naturale
estensione dei telescopi ottici, in quanto la gran maggioranza delle
stelle e delle nebulose interstellari irraggia in gran parte nell’ultravioletto.
A differenza dei radiotelescopi, i telescopi per l’ultravioletto
sono in tutto simili a quelli ottici. Fra questi vanno ricordati tre
grandi successi della scienza spaziale, Copernicus (lanciato il 21
agosto 1972), IUE (International Ultraviolet Explorer, 26 gennaio
1978) e HST, il telescopio spaziale Hubble (Hubble Space Telescope,
aprile 1990 e ancora funzionante).
Copernicus, è stato il primo grande telescopio in orbita con uno
specchio di 80 cm ed è rimasto unico per aver reso possibile ottenere
spettri ad alta risoluzione fra 900 e 1200 Angstrom, regione
spettrale che ha permesso misure accurate dell’abbondanza del
deuterio interstellare, di grande importanza per la verifica delle
teorie cosmologiche.
202
APPENDICE
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••3 Il telescopio spaziale
Hubble ha un diametro di
2,4 metri. Operando in orbita
terrestre fuori dall’atmosfera,
il Telescopio Spaziale ha
l’enorme vantaggio di non
essere disturbato dalla
turbolenza dell’aria. Per tale
motivo, le sue immagini sono
generalmente dieci volte più
nitide rispetto ai maggiori
telescopi ottici terrestri.
Da vent’anni, il Telescopio
Spaziale è lo strumento
di punta dell’astronomia
mondiale. (NASA)
IUE è stato l’unico a orbitare su un’orbita geosincrona, cioè a
circa 30.000 km dalla Terra e avere un periodo orbitale di circa un
giorno, il che permetteva di utilizzarlo come un telescopio a terra,
in modo estremamente flessibile. Malgrado lo specchio fosse di
soli 45 cm, lo spettrografo era molto più rapido di Copernicus e
consentiva di ottenere spettri ad alta e bassa risoluzione anche di
stelle più deboli della 13 a magnitudine.
l telescopio spaziale Hubble col suo specchio di 2,4 metri è stato
portato in orbita il 24 aprile 1990 dalla navicella Shuttle Discovery.
È stato ed è il più grande telescopio ottico in orbita. Oltre a sfruttare
l’assenza di atmosfera per studiare i corpi celesti dall’ultravioletto
all’infrarosso, HST, grazie all’assenza di turbolenza atmosferica ha
un potere risolutivo che gli ha permesso di mostrarci dettagli mai
visti prima di nebulose interstellari e di galassie. ••3
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HST, come anche Copernicus è in orbita
bassa, circa 600 km dalla Terra. Il periodo
orbitale è circa 90 minuti. Questo vuol dire
che ogni 30 minuti circa bisogna cambiare
il campo di osservazione perché nascosto
dalla Terra. Perciò se dobbiamo osservare
oggetti deboli che richiedono esposizioni di
molte ore bisogna osservarli per mezz’ora
e poi riprenderli di nuovo in orbite successive.
Oppure se abbiamo una stella variabile
in modo irregolare da osservare in
continuazione, non è possibile farlo. Inoltre
occorre programmare in anticipo tutta la
serie di oggetti da osservare e non è possibile
cambiarla sul momento, come si fa
a Terra (e come si può fare con IUE), se
appare un fenomeno inaspettato come l’esplosione
di una nova o di una supernova.
In compenso l’orbita bassa ha permesso
agli astronauti di raggiungere con lo Shuttle
il telescopio spaziale, sia per installare
una lente correttrice di errori che erano
stati fatti nella lavorazione dello specchio,
sia per sostituire gli strumenti ausiliari
(spettrografi, fotometri, camere) nel piano
focale del telescopio con un bell’esempio
di «attività extraveicolare», cioè le ormai
celebri «passeggiate nello spazio».
Infrarosso
Il cielo è stato osservato anche nell’infrarosso, a lunghezze d’onda
da qualche micron fino a 100 micron. Il primo telescopio di
questa categoria è stato IRAS (Infrared Astronomical Satellite,
della NASA). L’europeo ISO (Infrared Space Observatory), è stato
messo in orbita il 17 novembre 1995 e ha lavorato per quasi due
anni. A differenza dei telescopi per l’ottico e l’ultravioletto, la vita
dei telescopi per l’infrarosso è piuttosto breve. Questo dipende
dal fatto che il telescopio osserva oggetti a bassa temperatura
che irraggiano soprattutto nell’infrarosso e hanno la stessa temperatura
del telescopio, che introduce quindi un’indesiderata
fonte di rumore. Per evitare ciò, occorre immergere il telescopio
in un grande thermos pieno di elio liquido, il quale evapora abbastanza
rapidamente. Il più recente telescopio per infrarosso si
chiama Spitzer in onore dell’astrofisico americano Lyman Spitzer.
Esso ha permesso di individuare la luce infrarossa diffusa che si
204
APPENDICE
••4 Il Telescopio
Spaziale Spitzer opera
nell’infrarosso, con un
diametro di 85 cm. È
stato lanciato nel 2003 su
un’orbita interplanetaria
attorno al Sole (disegno a
destra), lontano dalla Terra
per evitare il riscaldamento
del telescopio da parte del
nostro pianeta. (NASA)
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itiene sia dovuta alle prime grandi stelle, formatesi 200 o 300
milioni di anni dopo il Big Bang. ••4
Telescopi per raggi X e Gamma
Fra i telescopi a raggi gamma e raggi X, ricordo l’UHURU che
ha osservato per primo il cielo a raggi X ed è stato lanciato dalla
piattaforma petrolifera italiana davanti alle coste del Kenia. L’idea
dell’utilizzo della piattaforma per il lancio dei satelliti è stata dell’italiano
Luigi Broglio, esperto di astronautica. Da qui fu lanciato il
satellite San Marco il 15 dicembre 1961, che fece dell’Italia l’unica
nazione oltre a USA e URSS ad avere un proprio satellite in orbita
attorno alla Terra.
Importante da ricordare il satellite per raggi gamma Beppo Sax,
dedicato a Giuseppe Occhialini, Beppo per gli amici e colleghi.
Nel 1973, al tempo della guerra fredda, gli Usa avevano lanciato
due satelliti Vela per scoprire eventuali esplosioni nucleari
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clandestine al di fuori dell’atmosfera. Invece delle bombe sovietiche,
questi scoprirono degli improvvisi lampi di radiazione
gamma la cui durata andava da qualche centesimo di secondo
a qualche minuto. I lampi apparivano indifferentemente in ogni
parte del cielo. Generalmente al lampo gamma seguiva un aumento
di radiazione a raggi X. La distribuzione perfettamente
isotropica sia rispetto alla Terra che rispetto alla Via Lattea voleva
dire che si trattava di oggetti situati in un alone molto grande
intorno alla Galassia, tanto che si poteva considerare la Terra
praticamente al centro della Via Lattea, oppure si trattava di galassie.
Senza sapere da che oggetto proveniva il lampo, e quindi
senza conoscerne la distanza era impossibile calcolare l’energia
emessa. La difficoltà di identificare gli oggetti responsabili dei
lampi gamma dipende dal fatto che i rivelatori gamma ci dicono
che il lampo proviene da una parte del cielo molto ampia ma non
il punto preciso. Il problema è stato risolto da Beppo Sax, il quale
a bordo, oltre alla camera per raggi gamma aveva anche un rivelatore
di raggi X che era in grado di individuare con precisione
la posizione di una sorgente. Quando veniva osservato un lampo
gamma, Beppo Sax aveva la capacità di passare rapidamente dal
modo di osservazione a raggi gamma a quello a raggi X e andare
poi a cercare in quella parte di cielo la presenza di una sorgente
rapidamente variabile di raggi X. In questo modo si è potuto stabilire
che i lampi gamma provengono tutti da lontane galassie,
e l’emissione inizia a raggi gamma e poi continua nel dominio
dei raggi X, ultravioletto, visibile. Poiché le galassie responsabili
dei lampi sono tutte lontane alcuni miliardi di anni luce, noi le
vediamo nel lontano passato quando erano molto più giovani,
e quindi i lampi gamma sarebbero un fenomeno caratteristico
delle galassie di più recente formazione.
Successivamente, sono stati messi in orbita diversi telescopi
per osservare le radiazioni ad alta energia, come il GRO (Compton
Gamma Ray Observatory), che ha operato durante un decennio
fino all’anno 2000. Fra i principali strumenti ora in attività, abbiamo
il satellite Chandra (in onore del fisico indiano Chandrasekhar)
per i raggi X, lanciato dalla NASA nel 1999. Per i raggi Gamma
è attualmente in funzione il satellite Fermi, con la partecipazione
dell’Italia e di altri Paesi, insieme alla NASA che lo ha lanciato
nel 2008. Un’importante partecipazione italiana si ha nel satellite
europeo Integral per raggi X e Gamma, in attività dal 2002. ••5
Hipparcos
Un telescopio spaziale unico nel suo genere è stato HIPPARCOS
(HIgh Precision PARallax COlleting Satellite), destinato a misurare
distanze, moti propri e magnitudini delle stelle, e perciò chiamato
206
APPENDICE
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••5 Il telescopio
Compton a raggi
Gamma. Denominato
anche GRO (Gamma
Ray Observatory), questo
strumento ha funzionato
in orbita terrestre dal
1991 al 2000. (NASA)
«Ipparco», perché come il grande astronomo greco fece il primo
catalogo stellare, così HIPPARCOS ha fatto il primo catalogo astrometrico
spaziale. È stato lanciato dall’Agenzia Spaziale Europea
nell’agosto 1989. Grazie a un complesso sistema ottico ha potuto
misurare distanze e moti propri di centinaia di migliaia di stelle e
il loro splendore nel blu e nel giallo-verde. Il catalogo Hipparcos
contiene dati per 129.332 stelle, le più deboli delle quali sono 15
volte più deboli della sesta magnitudine. In un secondo catalogo
basato sulle osservazioni di Hipparcos, chiamato Tycho, da Tycho
Brahe, grande osservatore e maestro di Keplero, sono elencate
più di un milione di stelle, con precisione un po’ inferiore, e gli
oggetti più deboli sono quasi 1000 volte più deboli di quelle visibili
a occhio nudo, cioè di magnitudine 13,5.
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SONDE INTERPLANETARIE
L’esplorazione diretta del Sistema solare
Per lo studio del Sistema solare, al giorno d’oggi generalmente le
osservazioni non si fanno più con i telescopi, come aveva iniziato
a fare Galileo Galilei. Le moderne ricerche planetarie procedono
invece con l’esplorazione diretta, inviando sonde spaziali verso i
pianeti per osservarli da vicino, oppure addirittura per toccarne il
suolo.
Cominciando dallo spazio circumterrestre, la presenza dell’uomo
in orbita a partire dall’anno 2000 è ormai continua a bordo
della Stazione Spaziale Internazionale, per la conduzione di ogni
genere di studi scientifici e astronomici. Ma forse non tutti sanno
che l’unico mezzo attualmente disponibile per andare nello spazio
è la vetusta navicella russa Soyuz, essendo ormai fuori servizio lo
Space Shuttle americano. Lanciata per la prima volta nel 1967
dall’Unione Sovietica, la Soyuz ha avuto diverse generazioni nel
corso dei decenni. Attualmente viene utilizzata la versione Soyuz-
TMA, capace di portare in orbita 3 astronauti. ••6
208
APPENDICE
••6 La navicella russa
Soyuz-TMA, capace di
portare tre uomini in
orbita. Dopo la dismissione
degli Shuttle americani,
questo antiquato ma
collaudatissimo veicolo
spaziale russo resta l’unico
mezzo per raggiungere
la Stazione Spaziale.
(ROSCOSMOS/NASA)
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••7 Il «treno» lunare
Apollo è una complessa
struttura modulare, che
ha orbitato intorno alla
Luna nelle missioni con
astronauti. Sulla sinistra si
trova il voluminoso Modulo
di Servizio, con la capsula
conica per l’equipaggio. A
destra è agganciato Il LEM
(Modulo di Escursione
Lunare) a forma di ragno.
(GRAFICA NASA)
Sonde lunari
Il primo corpo celeste esplorato direttamente, rendendo così obsoleto
il telescopio per il suo studio scientifico, è stata ovviamente la
Luna. Negli anni Sessanta una numerosa serie di sonde automatiche
ha anticipato lo sbarco degli astronauti, dopo che nel 1959 la
sonda sovietica Luna 3 aveva mostrato per la prima volta la faccia
nascosta agli occhi umani.
L’epopea del Progetto Apollo resta tuttora ineguagliata. L’impresa
è stata così straordinaria, che vi sono numerose persone le quali
non credono che 6 missioni con 12 astronauti americani abbiano
raggiunto la Luna più di 40 anni fa, tra il 1969 e il 1972. Il veicolo
spaziale utilizzato per queste missioni è un’astronave composta
di moduli collegati, che formano una specie di «treno» in orbita
attorno alla Luna. A un’estremità si trova il Modulo di Servizio,
cilindrico, con il potente motore per ripartire verso la Terra. ••7
Questo voluminoso elemento è collegato alla capsula Apollo, di
forma conica, che ospita gli astronauti e servirà al rientro sul nostro
pianeta. A essa è agganciato Il LEM (Modulo di Escursione Lunare),
destinato a staccarsi per scendere sulla Luna, che a sua volta
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comprende una base dotata di zampe, nonché il piccolo Modulo
di Risalita che riporterà gli astronauti in orbita lunare.
Dopo il Progetto Apollo, gli sbarchi degli astronauti sono cessati,
ma è proseguita attivamente l’esplorazione strumentale del nostro
satellite. Non vanno dimenticate le sonde sovietiche della serie
Lunik, veri robot capaci di muoversi per chilometri sul suolo lunare
e di riportare campioni sulla Terra, che hanno proseguito le loro
missioni fino al 1976.
Nei decenni successivi, l’esplorazione è proseguita da parte di
varie Nazioni, con l’invio in orbita lunare di sonde piccole ma sofisticate,
che hanno mappato metro per metro il suolo della Luna.
Vi sono state varie sonde americane: citiamo Clementine «piccola
come un’arancia» nel 1994; le cinque missioni fotografiche Lunar
Orbiter tra il 1966 e il 1967; il Lunar Prospector partito nel 1998 e
fatto schiantare l’anno dopo sul Polo Sud lunare, fino alla Lunar Reconnaissance
Orbiter (LRO) lanciata nel 2009 e ancora in attività.
Anche i Paesi orientali si sono cimentati con la Luna: la sonda
giapponese Kaguya (Selene) in orbita dal 2007 al 2009 ha inviato
splendidi filmati, per ultima la cinese Chang’e-2 ha orbitato per 6
mesi attorno alla Luna nel 2011, effettuando riprese ad alta risoluzione.
Venere e Mercurio
L’esplorazione diretta del suolo di Venere è stata finora appannaggio
esclusivo della vecchia Unione Sovietica, che ha realizzato
imprese eccezionali tra il 1975 e il 1982, facendo scendere le
sonde corazzate Venera (dalla Venera 9 alla Venera 14) sotto l’impenetrabile
coltre di nubi che avvolge il pianeta. Queste enormi
sonde, simili piuttosto a dei batiscafi, hanno resistito per più di
un’ora alle terribili pressioni e alle altissime temperature (quasi
500°C) del pianeta, analizzando l’ambiente e scattando fotografie
panoramiche sulla infernale superficie venusiana.
Da parte loro, gli Stati Uniti hanno inviato la sonda Magellan in orbita
attorno a Venere dal 1989 al 1994, mappando l’intera superficie
del pianeta con il radar. Si sono così scoperti numerosi vulcani attivi.
Mercurio, il pianeta più vicino al Sole, non è stato oggetto di molte
missioni spaziali. È stato raggiunto per la prima volta nel 1974
dalla sonda americana Mariner 10, che ha sorvolato il pianeta per
3 volte in un anno. Poi Mercurio è stato rivisitato nuovamente appena
nel 2008 dalla sonda Messenger, che è tuttora in attività
orbitando attorno al pianeta.
Esploratori marziani
Marte è il pianeta più simile alla Terra ed è anche il meglio esplorato,
alla ricerca – per ora infruttuosa – di vita extraterrestre. Le
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APPENDICE
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••8 I rover marziani. Spirit e il suo gemello Opportunity sono due veicoli con intelligenza artifi ciale, che hanno
percorso per anni il suolo di Marte. Hanno esplorato montagne e crateri, analizzando il terreno e le rocce. (GRAFICA NASA)
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prime sonde a posarsi sul pianeta rosso furono i due Viking gemelli
nel 1976, autentici laboratori chimici per l’analisi del suolo e
dell’ambiente marziano. Due decenni dopo, nel 1997 il Pathfinder
atterrò su Marte e fece anche uscire un piccolo robot semovente,
il Sojourner, capace anche di trapanare e analizzare le rocce. Nel
2008, la Phoenix atterrò vicino alla calotta polare, trovando acqua
ghiacciata nel terreno.
Spirit e Opportunity sono due rover gemelli, atterrati su Marte
nel 2004, che poi hanno viaggiato per chilometri sul pianeta rosso
esplorando il territorio, salendo sulle montagne e nei crateri, con
la facoltà di analizzare il terreno e le rocce nei luoghi più interessanti.
Sono dotati di intelligenza artificiale, che li rende capaci di
evitare gli ostacoli anche senza istruzioni dalla Terra. La parte superiore
è coperta di pannelli solari, mentre il lungo «collo» regge
una telecamera stereoscopica. Nel 2012 Opportunity è ancora in
funzione. ••8
Viaggiatori del profondo
I Pioneer 10 e 11, partiti nel 1973 e ’74, furono le prime sonde a
spingersi verso Giove e Saturno, e a lasciare il Sistema solare.
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APPENDICE
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••9 Viaggiatori del
profondo. A sinistra: una
delle due sonde gemelle
Voyager, che hanno
esplorato i pianeti giganti:
Giove, Saturno, Urano e
Nettuno. L’immagine è
scura poiché lontano dal
Sole c’è poca luce; queste
sonde non hanno pannelli
solari ma piccoli generatori
nucleari. (GRAFICA NASA)
A destra: la sonda Galileo
ha inviato una capsula di
discesa nell’atmosfera di
Giove (in primo piano).
La Galileo è entrata in
orbita attorno al pianeta,
esplorando (a sinistra) i
famosi satelliti medicei.
(GRAFICA DON DAVIS)
Le due sonde interplanetarie gemelle Voyager, partite dalla Terra
nel 1977, hanno visitato con passaggi radenti i grandi pianeti
esterni: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Il lunghissimo viaggio
interplanetario è durato più di un decennio e la Voyager 2 ha sorvolato
Nettuno nel 1989. Nelle regioni più remote del sistema
planetario la luce del Sole scarseggia; pertanto le sonde che si
spingono così lontano sono alimentate da generatori nucleari, perché
i pannelli solari sarebbero inutili. ••9
Nel 1995, dopo 6 anni di viaggio, la sonda Galileo, è entrata in
orbita attorno a Giove, esplorando con numerosi passaggi radenti
i quattro satelliti scoperti da Galileo Galilei: Io, Europa, Ganimede
e Callisto. La Galileo ha anche lanciato una capsula di discesa
dentro l’atmosfera del gigantesco pianeta.
La missione Cassini ha raggiunto Saturno nel 2004 dopo un
viaggio di 7 anni. Ha poi esplorato il sistema di anelli e i suoi numerosi
satelliti, orbitando per anni attorno al grande pianeta. La
piccola sonda europea Huygens si è staccata dalla nave-madre
Cassini, per andare a esplorare il satellite Titano, che è avvolto in
una nebbiosa atmosfera rossa. ••10
La discesa di Huygens su Titano ha svelato un mondo da fan-
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tascienza, che ospita montagne, fiumi e laghi di metano. Questo
satellite è il più grande del Sistema solare ed è l’unico che possiede
un’atmosfera. Titano è anche il corpo celeste più lontano dalla
Terra, su cui sia atterrata una sonda. ••11
Comete e asteroidi
Le prime missioni verso una cometa sono state quelle della sonda
europea Giotto e della sovietica Vega, che nel 1986 hanno fotografato
il nucleo della cometa di Halley. La prima missione con
discesa su un asteroide è stata invece quella dell’americana Near,
che ha raggiunto Eros nell’anno 2000. Dopo numerose orbite, alla
fine la sonda si è posata dolcemente su questo corpo celeste lungo
30 km, che minaccia la Terra poiché percorre un’orbita a rischio
di collisione col nostro pianeta.
La sonda giapponese Hayabusa (che in giapponese significa
Falco pellegrino) ha raggiunto il piccolo asteroide Itokawa nel
2005. In questa eccezionale missione, la Hayabusa ha toccato il
suolo, prelevando alcuni minuscoli frammenti con un congegno
a scatto. Nell’urto contro l’asteroide, però, si sono persi i contatti
214
APPENDICE
••10 La missione Cassini
ha studiato gli anelli e
i satelliti di Saturno. Il
modulo Huygens (capsula
conica) ha raggiunto Titano,
il satellite (a destra) con
l’atmosfera rossa.
(GRAFICA NASA, JPL)
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••11 La discesa di
Huygens su Titano ha
svelato un mondo alieno
con montagne, fi umi e
laghi. Il paesaggio al suolo
mostra la spiaggia di un
lago di metano liquido.
(GRAFICA D. DUCROS, ESA)
con la sonda, che ha iniziato a rotolare nello spazio, totalmente
fuori controllo. Dopo mesi di sforzi, gli scienziati giapponesi
sono infine riusciti a riprendere i comandi dirigendo la Hayabusa
verso la Terra. Cinque anni dopo la sonda ritornava sul nostro
pianeta, facendo cadere una capsula che è stata recuperata in
Australia. ••12
La sonda americana Deep Impact (Impatto Profondo) nel 2005
ha fatto schiantare un apposito modulo sul nucleo della cometa
Tempel 1, provocando un’esplosione artificiale. Questa ha generato
un aumento di luminosità della cometa, visibile anche dalla
Terra. ••13
Successivamente, la sonda Stardust (Polvere di Stelle) ha sorvolato
la Tempel 1 fotografando il nuovo cratere «fatto a mano».
La stessa Stardust aveva in precedenza compiuto un lungo viaggio
interplanetario, sorvolando la cometa Wild 2 e inviando sulla Terra
alcune particelle di pulviscolo della chioma, racchiuse in una
capsula.
La missione della sonda Dawn è in pieno svolgimento. Dopo
aver raggiunto nel 2011 l’asteroide Vesta, che è il terzo corpo in
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APPENDICE
••12 La sonda giapponese
Hayabusa sull’asteroide
Itokawa. Sulla punta
dell’asteroide, la sonda ha
fotografato la propria ombra
(macchiolina scura), ma
non ha potuto ritrarre se
stessa, per cui è riprodotta
con un fotomontaggio.
(JAXA - JAPAN AEROSPACE
EXPLORATION AGENCY)
••13 Esplosione artifi ciale
sulla cometa Tempel 1,
prodotta dalla sonda Deep
Impact. Disegnata in piccolo,
è riportata la sonda Stardust
che successivamente ha
sorvolato la cometa. (NASA)
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••14 Il motore a ioni.
Questo rivoluzionario
mezzo di propulsione
interplanetaria è in
grado di funzionare
continuamente per anni.
(JAXA)
ordine di grandezza nella fascia degli asteroidi (dopo Cerere e Pallade),
la sonda dovrà toccare il pianetino Cerere nel 2015.
Le più moderne sonde americane e giapponesi per l’esplorazione
di comete e asteroidi sono equipaggiate con motori a ioni, che
consentono maggiore libertà nelle traiettorie di viaggio entro il Sistema
solare. Infatti il motore a ioni è un propulsore rivoluzionario,
che può funzionare continuamente per anni. ••14
NELLE PAGINE SEGUENTI
La scala del cosmo. Per orientarci nell’Universo, possiamo usare il metodo delle «scatole cinesi», dove ogni cubo
è 1000 volte più grande del precedente. Partendo da 1 metro lineare (al centro in basso nella fi gura), troviamo un
primo cubo (a sinistra) che ha 1 km di lato e comprende la località, o il rione cittadino, in cui ci trovaimo. Il cubo
successivo, con 1000 km di spigolo, contiene l’Italia (qui ritratta dall’orbita).
Il passaggio seguente ci porta già nello spazio, poiché arriviamo a 1 milione di chilometri, che è la dimensione del
sistema Terra-Luna. Nel prossimo cubo, entro 1 miliardo di km ci sta il nostro Sistema solare fi no a Giove. Con tale
progressione di mille in mille, andiamo poi a considerare (pagina a destra) un cubo di 1000 miliardi di km, pari a
0,1 anni luce, che risulta vuoto con il Sole al centro.
Le distanze interstellari sono così grandi, che soltanto la prossima «scatola», con 100 anni luce di spigolo, contiene
le stelle più vicine a noi. Poi nel cubo che segue, entro 100.000 anni luce, ci sta tutta la Via Lattea. Questa è solo
una delle innumerevoli galassie disperse nell’Universo, che vediamo aggregate in ammassi nel successivo cubo
di 100 milioni di anni luce. La serie però non va avanti indefi nitamente, perchè alla fi ne dobbiamo fermarci a una
«scatola» ideale di 100 miliardi di anni luce (a destra in basso), che comprende l’intero Universo osservabile.
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Stampato nell’aprile 2012
per conto di Baldini Castoldi Dalai editore S.p.A.
da Grafi ca Veneta S.p.A. - Trebaseleghe (PD)
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