ogni secondo, 1,5 milioni di tonnellate di materiale solare escono dal Sole e si disperdono nello spazio, viaggiando a centinaia di miglia al secondo. Conosciuto come il vento solare, questo flusso incessante di plasma, o gas elettrificato, ha colpito la Terra per oltre 4 miliardi di anni. Grazie al campo magnetico del nostro pianeta, è per lo più deviato via. Ma dirigiti abbastanza a nord, e troverai l'eccezione

"La maggior parte della Terra è protetta dal vento solare, " ha detto Mark Condé, fisico spaziale come l'Università dell'Alaska, Fairbanks. "Ma proprio vicino ai poli, nel settore mezzogiorno, il nostro campo magnetico diventa un imbuto in cui il vento solare può arrivare fino all'atmosfera".

Questi imbuti, note come cuspidi polari, può causare qualche problema. L'afflusso di vento solare disturba l'atmosfera, interruzione dei satelliti e dei segnali radio e GPS. A partire dal 25 novembre 2019, tre nuove missioni supportate dalla NASA verranno lanciate nella cuspide polare settentrionale, con l'obiettivo di migliorare la tecnologia interessata da esso.

Satelliti traballanti

Le tre missioni fanno tutte parte della Grand Challenge Initiative – Cusp, una serie di nove missioni di razzi sonda che esplorano la cuspide polare. I razzi sonda sono un tipo di veicolo spaziale che effettua voli di 15 minuti nello spazio prima di ricadere sulla Terra. In piedi fino a 65 piedi di altezza e volando ovunque da 20 a 800 miglia di altezza, i razzi sonda possono essere puntati e sparati su bersagli in movimento con pochi minuti di preavviso. Questa flessibilità e precisione li rendono ideali per catturare gli strani fenomeni all'interno della cuspide.

Due delle tre missioni imminenti studieranno la stessa anomalia:una macchia di atmosfera all'interno della cuspide notevolmente più densa dell'ambiente circostante. È stato scoperto nel 2004, quando gli scienziati hanno notato che parte dell'atmosfera all'interno della cuspide era circa 1,5 volte più pesante del previsto.

"Un po' di massa in più a 200 miglia di altezza potrebbe sembrare un grosso problema, " disse Conde, il ricercatore principale per il Cusp Region Experiment-2, o CREX-2, missione. "Ma il cambiamento di pressione associato a questa maggiore densità di massa, se si è verificato a livello del suolo, causerebbe un uragano continuo più forte di qualsiasi altra cosa vista nei record meteorologici".

Questa massa aggiuntiva crea problemi ai veicoli spaziali che la attraversano, come i tanti satelliti che seguono un'orbita polare. Passare attraverso la fitta macchia può scuotere le loro traiettorie, rendendo gli incontri ravvicinati con altri veicoli spaziali o detriti orbitali più rischiosi di quanto non sarebbero altrimenti.

"Un piccolo cambio di poche centinaia di metri può fare la differenza tra dover fare una manovra evasiva, o no, " disse Condi.

Sia CREX-2 che indagine sul riscaldamento della cuspide, o missione CHI, guidato da Miguel Larsen della Clemson University in South Carolina, studierà questa pesante macchia di atmosfera per prevederne meglio gli effetti sui satelliti di passaggio. "Ogni missione ha i suoi punti di forza, ma idealmente, saranno lanciati insieme, " ha detto Larsen.

Comunicazione corrotta

Non sono solo i veicoli spaziali che si comportano in modo imprevedibile vicino alla cuspide, ma anche i segnali GPS e di comunicazione che trasmettono. Il colpevole, in molti casi, è la turbolenza atmosferica.

"La turbolenza è una delle domande davvero difficili rimaste nella fisica classica, " ha detto Jøran Moen, fisico spaziale presso l'Università di Oslo. "Non sappiamo davvero cosa sia perché non abbiamo ancora misurazioni dirette".

Moen, chi sta guidando la missione Investigation of Cusp Irregularities-5 o ICI-5, paragona la turbolenza ai vortici vorticosi che si formano quando i fiumi corrono intorno alle rocce. Quando l'atmosfera diventa turbolenta, Il GPS e i segnali di comunicazione che lo attraversano possono diventare confusi, inviando segnali inaffidabili agli aerei e alle navi che dipendono da loro.

Moen spera di effettuare le prime misurazioni per distinguere la vera turbolenza dalle onde elettriche che possono anche interrompere i segnali di comunicazione. Sebbene entrambi i processi abbiano effetti simili sul GPS, capire quale fenomeno guida questi disturbi è fondamentale per prevederli.

"La motivazione è quella di aumentare l'integrità dei segnali GPS, " ha detto Moen. "Ma abbiamo bisogno di conoscere l'autista per prevedere quando e dove si verificheranno questi disturbi".

Aspettando il tempo

L'estremo nord fornisce un luogo incontaminato per esaminare la fisica molto più difficile da studiare altrove. La piccola città artica alle Svalbard, l'arcipelago norvegese da cui partiranno i razzi ICI-5 e CHI, ha una popolazione ridotta e rigide restrizioni sull'uso della radio o del Wi-Fi, creare un ambiente di laboratorio ideale per la scienza.

"La turbolenza si verifica in molti luoghi, ma è meglio andare in questo laboratorio che non è contaminato da altri processi, " Disse Moen. "Il 'laboratorio delle cuspidi'... sono le Svalbard."

Idealmente, il razzo CHI lancerebbe dalle Svalbard quasi nello stesso momento in cui CREX-2 viene lanciato da Andenes, Norvegia. Il razzo ICI-5, su un secondo lanciatore alle Svalbard, volerò subito dopo. Ma il tempismo può essere complicato:Andenes si trova a 650 miglia a sud delle Svalbard, e può sperimentare condizioni meteorologiche diverse. "Non è un obbligo, ma partire insieme certamente moltiplicherebbe i ritorni scientifici delle missioni, " disse Condi.

Tenendo d'occhio costantemente il tempo, aspettando il momento giusto per partire, è una parte fondamentale del lancio di razzi, anche parte del sorteggio.

"È davvero una cosa che consuma tutto, "Conde ha detto. "Tutto quello che fai quando sei là fuori è guardare le condizioni e parlare del razzo e decidere cosa faresti."