Lunedì 17 Dicembre 2018 | 05:33

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Come Cassini raggiunse Saturno

Dopo un lungo e tortuoso viaggio nel sistema solare durato sette anni, la sonda Cassini sta per raggiungere il suo grande obiettivo. Saturno, il gigantesco pianeta circondato dagli anelli, il secondo più grande tra i pianeti gassosi dopo Giove, è ormai lì a due passi, e la sonda, frutto della cooperazione tra la Nasa, l'Agenzia Spaziale Europea (Esa) e l'Agenzia Spaziale Italiana (Asi), ne sfiorerà gli anelli questa notte, attorno alle 3 (ora italiana) e nei prossimi giorni ne sfiorerà anche le nubi gassose da una quota di 20.000 chilometri. Cassini, che reca "in grembo" una sonda più piccola battezzata Huygens, destinata a scendere sulla luna Titano, è una delle missioni interplanetarie più complesse e attese dagli astrononomi di tutto il mondo. Porta il nome di uno scienziato italiano, così come italiano è il forte contributo scientifico e tecnologico della missione.

Una super-missione tra il signore degli anelli

La missione prende infatti il nome dall'astronomo italiano del XVII secolo Gio Domenico Cassini ed è formata da una parte orbitante ed un sonda per l'atterraggio su Titano, battezzata Huygens dal nome dell'astronomo olandese Christian Huygens.
Nel suo insieme, la sonda costituisce il più sofisticato e completo sistema di esplorazione planetaria mai realizzato in grado di fornire una quantità di dati scientifici senza precedenti , aiutando la comprensione di aspetti fondamentali sulla formazione del nostro sistema solare, l'origine della vita ed aspetti specifici del sistema di Saturno.
Cassini era stata lanciata il 15 ottobre 1997, con un vettore TITAN IV- CENTAUR dal Kennedy Space Center di Cape Canaveral, in Florida. Per ottenere la velocità necessaria a giungere a Saturno sono state eseguite manovre gravitazionali, più comunemente conosciute come effetto fionda.
La prima e la seconda manovra sono avvenute intorno a Venere rispettivamente il 26 aprile 98 ed il 24 giugno 99, quindi il 18 agosto 1999 Cassini è passata di nuovo sulla Terra ad un'altezza di 1157 Km, e quindi si è diretta verso Giove dove è avvenuta la quarta ed ultima delle manovre, denominata "Millennium Fly-by", a cavallo tra la fine di dicembre 2000 e gennaio 2001.
Vale la pena qui ricordare che l'idea di sfruttare i campi gravitazionali dei pianeti ed il loro moto per variare la velocità e la direzione delle navicelle spaziali è dovuta ad un italiano, il professor Giuseppe Colombo, che l'ideò a meta degli anni sessanta insegnandola al resto del mondo.
L'inserimento nell'orbita di Saturno è previsto dunque per le prossime ore, mentre la sonda Huygens eseguirà la discesa su Titano il 14 gennaio 2005. La missione nominale terminerà nel 2008.

Il modulo orbitale di Cassini

Cassini, dopo le sonde sovietiche Phobos 1 e 2, è la più grande sonda automatica di esplorazione planetaria mai realizzata. L'altezza è di 6.7 m ed il diametro, escluse le parti mobili, è di circa 4 m, con una massa al momento del lancio di oltre 5.600 kg, di cui più della metà di propellente e circa 300 kg relativi alla sola sonda di discesa Huygens.
Il modulo orbitale è stabilizzato su tre assi attraverso l'attivazione di 16 motori ad idrazina, ed è guidato da sensori di sole e stellari, e da ruote di reazione. La propulsione principale è costituita da due motori bipropellente, e le telecomunicazioni con la terra sono assicurate da un'antenna ad alto guadagno multibanda di 4 m. di diametro realizzata dall' Alenia Spazio per conto dell'Asi, e due antenne a basso guadagno, di cui una alloggiata nell'antenna ad alto guadagno.
Il controllo termico attivo utilizza generatori termici nucleari miniaturizzati, riscaldatori elettrici e dissipatori. Il controllo termico passivo, fondamentale nella prima parte del viaggio, si è basato sull'antenna ad alto guadagno italiana che ha protetto Cassini lavorando come uno schermo per i raggi solari, e su coperte termiche isolanti multistrato.
L'energia elettrica è prodotta da tre generatori termonucleari, progettati dal Department of Energy, che forniranno per gli 11 anni della missione i circa 680 Watt necessari a tutta la strumentazione di bordo.
A bordo si trovano, oltre all'antenna, diversi strumenti realizzati in Italia e forniti dall'Agenzia Spaziale Italiana.
Uno di questi ha la sigla RFIS, la sezione a radiofrequenza del sottosistema sperimentale di radioscienza. E' uno strumento che si propone di verificare alcuni aspetti della teoria della relatività di Einstein, ricercare un'evidenza sperimentale dell'esistenza delle onde gravitazionali nell'universo, di misurare il campo gravitazionale di Saturno, di studiare la struttura fine degli anelli e analizzare i campi di temperatura e pressione ed i venti atmosferici.
Passata l'orbita di Giove e durante la fase orbitale nel sistema di Saturno, lo strumento è stao attivato ed ha consentito tramite l'utilizzo di segnali radio ultrastabili nelle bande X e Ka. Questi segnali saranno comparati a terra con le frequenze emesse da un maser a idrogeno misurandone le variazioni infinitesimali.
Poi cè l'apparato RFES, un sottosistema a radiofrequenza del radar Cassini. E' uno strumento multimodo: può infatti operare, oltre che come radar ad immagine, come altimetro, scatterometro e radiometro. Funziona in banda Ku, utilizzando la già menzionata antenna ad alto guadagno, ed è stato pensato per analizzare gli strati otticamente opachi dell'atmosfera e la superficie di Titano e degli altri satelliti di Saturno.
Infine, c'è il VIMS, capace di operare dall'infrarosso al visibile fino all'ultravioletto vicino, e pensato per produrre immagini multispettrali, anche ad alta risoluzione, di Saturno, dei suoi anelli e dei satelliti. VIMS è forse lo strumento di indagine più potente del satellite Cassini per la determinazione della composizione chimica superficiale, permettendo così la realizzazione di mappe mineralogiche delle superfici solide osservate o di riconoscere la distribuzione degli elementi costituenti le atmosfere.
Antonio Lo Campo

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