Un concept artistico che raffigura una delle navicelle spaziali gemelle Voyager della NASA. La navicella spaziale più lontana e più longeva dell'umanità festeggia 40 anni ad agosto e settembre 2017. Credito:Jet Propulsion Laboratory
La navicella spaziale più lontana e più longeva dell'umanità, Viaggiatori 1 e 2, raggiungere 40 anni di attività ed esplorazione questo agosto e settembre. Nonostante la loro grande distanza, continuano a comunicare quotidianamente con la NASA, ancora sondando l'ultima frontiera.
La loro storia non ha solo influenzato generazioni di scienziati e ingegneri attuali e futuri, ma anche la cultura della Terra, compreso il cinema, arte e musica. Ogni navicella porta un Golden Record dei suoni della Terra, immagini e messaggi. Poiché la navicella spaziale potrebbe durare miliardi di anni, queste capsule temporali circolari potrebbero un giorno essere le uniche tracce della civiltà umana.
"Credo che poche missioni possano mai eguagliare i risultati della navicella spaziale Voyager durante i loro quattro decenni di esplorazione, " ha detto Thomas Zurbuchen, amministratore associato per la direzione della missione scientifica della NASA (SMD) presso la sede della NASA. "Ci hanno educati alle meraviglie sconosciute dell'universo e hanno davvero ispirato l'umanità a continuare a esplorare il nostro sistema solare e oltre".
I Voyager hanno stabilito numerosi record nei loro viaggi senza precedenti. Nel 2012, Viaggiatore 1, lanciato il 5 settembre, 1977, divenne l'unico veicolo spaziale ad essere entrato nello spazio interstellare. Viaggiatore 2, lanciato il 20 agosto, 1977, è l'unico veicolo spaziale ad aver sorvolato tutti e quattro i pianeti esterni:Giove, Saturno, Urano e Nettuno. I loro numerosi incontri planetari includono la scoperta dei primi vulcani attivi oltre la Terra, sulla luna di Giove Io; accenni di un oceano sotto la superficie sulla luna di Giove Europa; l'atmosfera più simile alla Terra nel sistema solare, sulla luna di Saturno Titano; il confuso, la luna ghiacciata Miranda su Urano; e geyser ghiacciati sulla luna di Nettuno Tritone.
Sebbene la navicella abbia lasciato i pianeti molto indietro, e nessuno dei due si avvicinerà lontanamente a un'altra stella per 40, 000 anni:le due sonde inviano ancora osservazioni sulle condizioni in cui l'influenza del nostro Sole diminuisce e inizia lo spazio interstellare.
La Voyager 2 è stata lanciata il 20 agosto 1977, dal Kennedy Space Center della NASA a Cape Canaveral in Florida, lanciato nello spazio su un razzo Titano/Centauro. Credito:Jet Propulsion Laboratory
Viaggiatore 1, ora a quasi 13 miliardi di miglia dalla Terra, viaggia attraverso lo spazio interstellare verso nord fuori dal piano dei pianeti. La sonda ha informato i ricercatori che i raggi cosmici, nuclei atomici accelerati quasi alla velocità della luce, sono fino a quattro volte più abbondanti nello spazio interstellare che nelle vicinanze della Terra. Questo significa che l'eliosfera, il volume simile a una bolla contenente i pianeti e il vento solare del nostro sistema solare, agisce efficacemente come uno scudo contro le radiazioni per i pianeti. Voyager 1 ha anche suggerito che il campo magnetico del mezzo interstellare locale è avvolto attorno all'eliosfera.
Viaggiatore 2, ora a quasi 11 miliardi di miglia dalla Terra, viaggia verso sud e dovrebbe entrare nello spazio interstellare nei prossimi anni. Le diverse posizioni dei due Voyager consentono agli scienziati di confrontare in questo momento due regioni dello spazio in cui l'eliosfera interagisce con il mezzo interstellare circostante utilizzando strumenti che misurano particelle cariche, campi magnetici, onde radio a bassa frequenza e plasma eolico solare. Una volta che Voyager 2 attraversa il mezzo interstellare, saranno anche in grado di campionare il mezzo da due posizioni diverse contemporaneamente.
"Nessuno di noi sapeva, quando abbiamo lanciato 40 anni fa, che tutto sarebbe ancora funzionante, e proseguendo in questo viaggio pionieristico, " ha detto Ed Stone, Scienziato del progetto Voyager con sede al Caltech di Pasadena, California. "La cosa più eccitante che troveranno nei prossimi cinque anni sarà probabilmente qualcosa che non sapevamo fosse là fuori da scoprire".
I gemelli Voyager sono stati dei grandi successi cosmici, grazie alla lungimiranza dei mission designer. Preparandosi per l'ambiente di radiazione su Giove, il più duro di tutti i pianeti del nostro sistema solare, i veicoli spaziali erano ben equipaggiati per i loro viaggi successivi. Entrambi i Voyager trasportano sistemi ridondanti che consentono alla navicella di passare autonomamente ai sistemi di backup quando necessario, così come alimentatori di lunga durata. Ogni Voyager ha tre generatori termoelettrici a radioisotopi, dispositivi che utilizzano l'energia termica generata dal decadimento del plutonio-238:solo la metà di essa scomparirà dopo 88 anni.
Lo spazio è quasi vuoto, quindi i Voyager non sono a un livello significativo di rischio di bombardamento da oggetti di grandi dimensioni. Però, L'ambiente spaziale interstellare di Voyager 1 non è un vuoto completo. È pieno di nuvole di materiale diluito rimasto da stelle esplose come supernove milioni di anni fa. Questo materiale non rappresenta un pericolo per l'astronave, ma è una parte fondamentale dell'ambiente che la missione Voyager sta aiutando gli scienziati a studiare e caratterizzare.
Questa vista simulata a colori reali di Giove è composta da 4 immagini scattate dalla sonda spaziale Cassini della NASA il 7 dicembre, 2000. Per illustrare come sarebbe apparso Giove se le telecamere avessero avuto un campo visivo abbastanza ampio da catturare l'intero pianeta, la mappa cilindrica è stata proiettata su un globo. La risoluzione è di circa 144 chilometri (89 miglia) per pixel. La luna di Giove Europa sta proiettando l'ombra sul pianeta. Credito:NASA/JPL/Università dell'Arizona
Poiché la potenza dei Voyager diminuisce di quattro watt all'anno, gli ingegneri stanno imparando come far funzionare il veicolo spaziale con vincoli di potenza sempre più stretti. E per massimizzare la durata della vita dei Voyager, devono anche consultare documenti scritti dieci anni prima che descrivono comandi e software, oltre all'esperienza degli ex ingegneri Voyager.
"La tecnologia è vecchia di molte generazioni, e ci vuole qualcuno con esperienza di progettazione degli anni '70 per capire come funziona il veicolo spaziale e quali aggiornamenti possono essere fatti per consentire loro di continuare a funzionare oggi e in futuro, " ha detto Suzanne Dodd, Project manager di Voyager con sede presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena.
I membri del team stimano che dovranno spegnere l'ultimo strumento scientifico entro il 2030. Tuttavia, anche dopo che l'astronave diventa silenziosa, continueranno sulle loro traiettorie alla loro attuale velocità di oltre 30, 000 miglia orarie (48, 280 chilometri orari), completando un'orbita all'interno della Via Lattea ogni 225 milioni di anni.
Primo e più lontano:come i Voyager hanno tracciato le tracce
Poche missioni possono eguagliare i risultati dei rivoluzionari veicoli spaziali Voyager 1 e 2 della NASA durante i loro 40 anni di esplorazione. Ecco un breve elenco delle loro principali realizzazioni fino ad oggi.
Immagine del Voyager 1 di Io che mostra il pennacchio attivo di Loki su un arto. La caratteristica a forma di cuore a sud-est di Loki è costituita da depositi di ricaduta dal pennacchio attivo di Pele. Le immagini che compongono questo mosaico sono state riprese da una distanza media di circa 490, 000 chilometri (340, 000 miglia). Credito:NASA/JPL/USGS
Primati Planetari
Lanciato nel 1977, i Voyager hanno offerto molte sorprese e scoperte dai loro incontri con i giganti gassosi del sistema solare esterno:Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Tra il 1977 e il 1990, la missione ha raggiunto queste distinzioni:
Primati eliofisici
Dopo che la Voyager 1 è partita da Saturno nel novembre 1980, iniziò un viaggio dove nessun oggetto creato dall'uomo era mai arrivato prima:lo spazio tra le stelle. Il 25 agosto, 2012, ha attraversato lo spazio interstellare, lasciandosi alle spalle l'eliosfera, l'enorme bolla magnetica che circonda il nostro Sole, pianeti e vento solare. La Voyager 2 ha stabilito la rotta per lo spazio interstellare dopo essere partita da Nettuno nell'agosto 1989, e si prevede che entrerà nello spazio interstellare nei prossimi anni. Insieme, i Voyager ci hanno insegnato molto sull'estensione dell'influenza del nostro sole e sulla natura stessa dello spazio che si trova oltre i nostri pianeti.
Questa immagine approssimativa a colori naturali mostra Saturno, i suoi anelli, e quattro dei suoi satelliti ghiacciati. Tre satelliti (Tetide, Dione, e Rea) sono visibili contro l'oscurità dello spazio, e un altro satellite più piccolo (Mimas) è visibile contro le cime delle nuvole di Saturno molto vicino all'orizzonte sinistro e appena sotto gli anelli. Le ombre scure di Mimas e Tethys sono visibili anche sulle cime delle nuvole di Saturno, e l'ombra di Saturno si vede attraverso parte degli anelli. Saturno, secondo per grandezza solo a Giove nel nostro Sistema Solare, è 120, 660 chilometri (75, 000 mi) di diametro al suo equatore (il piano dell'anello) ma, a causa della sua rapida rotazione, Saturno è il 10% più piccolo misurato attraverso i suoi poli. Gli anelli di Saturno sono composti principalmente da particelle di ghiaccio che vanno dalla polvere microscopica ai massi di dimensioni. Queste particelle orbitano attorno a Saturno in un vasto disco dello spessore di appena 100 metri (330 piedi) o giù di lì. La sottigliezza degli anelli contrasta con il loro enorme diametro, ad esempio 272, 400 chilometri (169, 000 mi) per la parte esterna dell'anello luminoso A, l'anello più esterno visibile qui. Il pronunciato gap concentrico negli anelli, la Divisione Cassini (dal nome del suo scopritore), è una regione larga 3500 km (2200 mi, quasi la larghezza degli Stati Uniti) che è molto meno popolato di particelle ad anello rispetto agli anelli B e A più luminosi su entrambi i lati del divario. Gli anelli mostrano anche qualche enigmatica struttura radiale ("raggi"), particolarmente a sinistra. Questa immagine è stata sintetizzata da immagini scattate con i filtri blu e viola di Voyager ed è stata elaborata per ricreare un colore e un contrasto approssimativamente naturali. Credito:NASA/JPL/USGS
Primi e record di ingegneria e informatica
I Viaggiatori, che è stato lanciato con configurazioni e strumenti quasi identici, sono stati progettati per resistere al duro ambiente di radiazioni di Giove, la più grande sfida fisica che avrebbero mai incontrato. I preparativi per il pericolo di Giove assicurarono che i Voyager sarebbero stati ben attrezzati per il resto dei loro viaggi, pure. I progressi ingegneristici e informatici che i Voyager hanno debuttato hanno posto le basi per le missioni future.
Queste due immagini di Urano, una in vero colore (a sinistra) e l'altra in falso colore, sono state compilate da immagini restituite il 17 gennaio, 1986, dalla telecamera ad angolo stretto di Voyager 2. La navicella spaziale si trovava a 9,1 milioni di chilometri (5,7 milioni di miglia) dal pianeta, diversi giorni dal massimo avvicinamento. L'immagine a sinistra è stata elaborata per mostrare Urano come lo vedrebbero gli occhi umani dal punto di vista della navicella spaziale. L'immagine è un composto di immagini prese attraverso il blu, filtri verde e arancione. Le sfumature più scure in alto a destra del disco corrispondono al confine giorno-notte del pianeta. Oltre questo confine si trova l'emisfero settentrionale nascosto di Urano, che attualmente rimane nell'oscurità totale mentre il pianeta ruota. Il colore blu-verde deriva dall'assorbimento della luce rossa da parte del gas metano nelle profondità di Urano, atmosfera fredda e straordinariamente limpida. L'immagine a destra utilizza falsi colori e un estremo miglioramento del contrasto per far risaltare i dettagli sottili nella regione polare di Urano. Immagini ottenute attraverso l'ultravioletto, i filtri viola e arancione sono stati rispettivamente convertiti nello stesso blu, i colori verde e rosso utilizzati per produrre l'immagine a sinistra. I leggerissimi contrasti visibili nel colore reale sono qui notevolmente esagerati. In questa immagine a falsi colori, Urano rivela un cappuccio polare scuro circondato da una serie di bande concentriche progressivamente più chiare. Una possibile spiegazione è che una foschia brunastra o smog, concentrato sul palo, è organizzato in bande da moti zonali dell'alta atmosfera. La striscia arancione e gialla brillante sul bordo inferiore del lembo del pianeta è un artefatto del miglioramento dell'immagine. Infatti, l'arto è scuro e di colore uniforme in tutto il pianeta. Credito:NASA/JPL
Oltre a questo, la sonda Voyager continua a stabilire record di resistenza e distanza:
La luna ghiacciata di Urano Miranda è vista in questa immagine dal Voyager 2 il 24 gennaio, 1986. Credito:NASA/JPL-Caltech
L'atmosfera blu-verde di Nettuno è mostrata in modo più dettagliato che mai dalla navicella spaziale Voyager 2 mentre si avvicina rapidamente al suo incontro con il pianeta gigante. Questa immagine a colori, prodotto da una distanza di circa 16 milioni di chilometri, mostra diverse caratteristiche atmosferiche complesse e sconcertanti. Il Great Dark Spot (GDS) visto al centro è di circa 13, 000 km per 6, 600 km di dimensione -- grande lungo la sua dimensione più lunga quanto la Terra. Il luminoso, ciuffi "cirri" visti librarsi in prossimità del GDS sono più alti in altitudine rispetto al materiale scuro di origine sconosciuta che ne definisce i confini. Spesso un velo sottile riempie parte degli interni del GDS, come si vede nell'immagine. La nuvola luminosa al margine meridionale (inferiore) del GDS misura circa 1, 000 km nella sua estensione nord-sud. Il piccolo, nuvola luminosa sotto il GDS, soprannominato lo "scooter, " ruota più velocemente del GDS, guadagnando circa 30 gradi verso est (verso destra) in longitudine ogni rotazione. Strisce luminose di nubi alla latitudine del GDS, le piccole nuvole che lo sovrastano, e una sporgenza oscura appena visibile alla sua estremità occidentale sono esempi di modelli meteorologici dinamici su Nettuno, che può cambiare significativamente su scale temporali di una rotazione (circa 18 ore). Credito:NASA/JPL
Mosaico a colori globale di Tritone, scattata nel 1989 dalla Voyager 2 durante il sorvolo del sistema Nettuno. Il colore è stato sintetizzato combinando immagini ad alta risoluzione scattate attraverso l'arancione, Viola, e filtri ultravioletti; queste immagini sono state visualizzate in rosso, verde, e blu e combinati per creare questa versione a colori. Con raggio 1, 350 (839 miglia), circa il 22% più piccola della luna terrestre, Triton is by far the largest satellite of Neptune. It is one of only three objects in the Solar System known to have a nitrogen-dominated atmosphere (the others are Earth and Saturn's giant moon, Titan). Triton has the coldest surface known anywhere in the Solar System (38 K, about -391 degrees Fahrenheit); it is so cold that most of Triton's nitrogen is condensed as frost, making it the only satellite in the Solar System known to have a surface made mainly of nitrogen ice. The pinkish deposits constitute a vast south polar cap believed to contain methane ice, which would have reacted under sunlight to form pink or red compounds. The dark streaks overlying these pink ices are believed to be an icy and perhaps carbonaceous dust deposited from huge geyser-like plumes, some of which were found to be active during the Voyager 2 flyby. The bluish-green band visible in this image extends all the way around Triton near the equator; it may consist of relatively fresh nitrogen frost deposits. The greenish areas includes what is called the cantaloupe terrain, whose origin is unknown, and a set of "cryovolcanic" landscapes apparently produced by icy-cold liquids (now frozen) erupted from Triton's interior. Credit:NASA/JPL/USGS
