Ogni parte delle traiettorie di volo della sonda Europa Clipper sono importanti, dal lancio nel 2024 fino alla fine della missione a metà degli anni 2030. Ma l’obiettivo scientifico della missione è Europa, quindi il segmento più complesso e impegnativo della traiettoria del veicolo spaziale saranno i tre anni in cui verranno effettuati i ripetuti sorvoli della luna che prendono il nome “tour”.

A poco meno di tre anni dal lancio il team di tecnici di Europa Clipper si trova nel bel mezzo dei lavori di preparazione tra cui quello che viene definita la fase di “ritocco” dei tour. In questa fase vengono ottimizzati e migliorati i tour già previsti in base al feedback degli scienziati per migliorare ulteriormente il recupero dei dati durante la raccolta dei dati scientifici da parte della sonda.

Il team che si occupa del design ha creato una serie di tour scientifici candidati per la missione. Ogni tour è composto da una serie precisa di orbite ellittiche attorno a Giove in cui la sonda passerà vicino a Europa, e questo avverrà più di 45 volte.

L’obiettivo di ogni sorvolo è di passare vicino a Europa alla migliore distanza, velocità, condizioni di illuminazione e posizione (sia sulla superficie che nell’orbita di Europa) per massimizzare il ritorno scientifico mentre il veicolo spaziale raccoglie i dati in tutta sicurezza. L’obiettivo collettivo di tutti i flyby è confermare o smentire che Europa abbia un oceano d’acqua sotto la superficie e valutare se la luna ghiacciata possegga la chimica, l’input energetico e altre condizioni necessarie per supportare una qualche forma di vita.

Diversi tour proposti intendono mandare Europa Clipper su diverse aree della superficie lunare (chiamate groundtracks) in date diverse, a cadenze diverse, a distanze diverse e in punti diversi dell’orbita di Europa. Inoltre, sono necessari diversi strumenti scientifici per effettuare determinate osservazioni e ciascuno di essi ha le proprie condizioni ideali per svolgere al meglio il compito per il quale è stato progettato.

Europa Clipper
Rappresentazione artistica della missione Europa Clipper. Credits: NASA/JPL-Caltech

L’importanza delle traiettorie nelle indagini scientifiche

Ad esempio, per rivelare la struttura interna della luna, l’indagine scientifica sulla gravità ha bisogno che il veicolo spaziale attraversi più volte il campo gravitazionale di Europa quando la luna è sia vicina a Giove che più lontana da Giove. D’altra parte, le telecamere a lunghezza d’onda visibile devono osservare la superficie di Europa in una varietà di condizioni di illuminazione e a serie differente di distanze per studiare le caratteristiche della superficie e mappare la luna a una risoluzione più alta che mai.

Il team di progettazione sta cercando di montare sulla sonda anche altri sette strumenti a bordo di Europa Clipper, ciascuno con le proprie osservazioni richieste. Il design dei tour dovrà quindi anche gestire il consumo di carburante, il tempo tra i passaggi ravvicinati, la durata della missione, la radiazione cumulativa assorbita, garantire la comunicazione con la Terra durante gli eventi chiave, garantire che i pannelli solari ricevano abbastanza luce solare e molto altro ancora. Ogni tour proposto mira dunque a trovare il giusto equilibrio tra il raggiungimento degli obiettivi scientifici e il soddisfacimento delle esigenze di funzionamento del veicolo spaziale.

Molto prima che fosse assemblato un singolo strumento o pannello solare per Europa Clipper, il team di progettazione capitatano da Brent Buffington aveva già iniziato a sviluppare i possibili tour scientifici. Per molti anni hanno presentato le possibili traiettorie ai principali ingegneri e scienziati della missione che hanno poi fornito le loro analisi e osservazioni di ritorno. La squadra di Buffington ha quindi perfezionato i tour per cercare di soddisfare le richieste degli scienziati.

Il team di progettazione continuerà a lavorare per migliorare la traiettoria di Europa Clipper mentre la missione si prepara al lancio nell’ottobre del 2024.

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