Attualmente in fase di studio nella Planetary Science Decadal Survey 2023-2032, la missione Neptune Odyssey propone di inviare una sonda e farla entrare in orbita su Nettuno per studiare il pianeta e la sua luna Tritone.

L’esplorazione del sistema solare esterno è da sempre uno degli obiettivi più affascinanti e interessanti dal punto di vista scientifico che potrebbe permetterci di comprendere meglio la formazione dei sistemi stellari, del nostro pianeta Terra e della vita così come la conosciamo. Tuttavia, i costi per realizzare queste missioni richiedono budget considerevoli e per questo motivo la NASA, in accordo anche con la disponibilità che il Congresso americano decide di mettere sul piatto, è molto selettiva per queste missioni che vengono categorizzate come “Flagship class missions”. Le due più recenti missioni di alto profilo attualmente attive o in sviluppo sono il Rover Perseverance, atterrato sul pianeta Marte lo scorso febbraio, e la sonda Europa Clipper il cui lancio è previsto per il 2024. Le missioni vengono selezionate in base a costi e obiettivi scientifici che sono elaborati e proposti all’interno del Planetary Science Decadal Survey, un report che contiene una serie di concetti di missione e studi realizzati dalla National Academy of Sciences Engeneering and Medicine. La Decadal Survey attualmente in atto per lo studio delle missioni per il decennio 2023-2032 contiene una proposta per il ritorno sul pianeta Nettuno che sino a oggi è stato visitato soltanto dalla sonda Voyager 2 nel lontano 1989.

Nettuno
Nettuno. Credit: NASA

IL SISTEMA DEL PIANETA

La missione prevede l’invio di una sonda che dovrebbe restare in orbita nel sistema di Nettuno per almeno quattro anni e visitare anche la sua luna Tritone, anch’essa di grande interesse scientifico e motivo per il quale Nettuno è stato preferito a Urano, altro pianeta esterno e anche più vicino come distanza. Gli scienziati ritengono infatti che Tritone, già particolarmente interessante per la sua attività geologia e la sua atmosfera ricca di azoto, sia in realtà un oggetto della Fascia di Kuiper che è stato catturato dalla gravità di Nettuno. Inviare una sonda a studiare Tritone permetterebbe di raccogliere dati su questi tipi di oggetti senza dover spedire sonde molto più lontano, come avvenuto per la New Horizons.

Cinque sono le domande a cui la Neptune Odyssey si propone di rispondere come obiettivo principale della missione:

  • Come si formano l’atmosfera e l’interno dei pianeti (o esopianeti) giganti ghiacciati?
  • Che cosa causa lo strano campo magnetico di Nettuno e come funzionano la sua magnetosfera e le sue aurore?
  • Tritone è un mondo oceanico? Che cosa causa i pennacchi che fuoriescono dalla superficie e qual è la natura della sua atmosfera?
  • Come può la geofisica e la composizione di Tritone espandere la nostra conoscenza dei pianeti nani come Plutone?
  • Che connessione c’è tra gli anelli di Nettuno, gli archi, la superficie e le sue lune?

Per ottenere i risultati prefissati la sonda sarebbe composta da un orbiter e da un lander che verrebbe sganciato nell’atmosfera di Nettuno. L’orbiter, alimentato con generatore a radioisotopi, sarebbe equipaggiato con 14 strumenti scientifici tra cui spettrometri, magnetometri, sistemi di imaging e di rilevazioni di particelle. Altri 7 strumenti scientifici sarebbero invece caricati a bordo del lander per i rilevamenti durante la discesa in atmosfera. Il peso totale della sonda al lancio si aggirerebbe intorno ai 3816 kg comprensivi del propellente e del peso del lander di 220 kg.

Il lanciatore previsto sarà invece lo Space Launch System (o SLS) che è attualmente in sviluppo da parte della NASA per le future missioni spaziali, a partire da quelle del Programma lunare Artemis.

Missione verso Nettuno
La missione. Credit: NASA

L’ODISSEA VERSO IL GIGANTE GASSOSO

Tra le varie complicazioni che una missione del genere può avere, vista l’impossibilità di poter riparare eventuali malfunzionamenti dopo il lancio (si veda le recenti precauzioni che hanno portato ai numerosi rinvii del lancio del JWST), c’è anche la durata. Non a caso è stato scelto il nome di “Odissea” visto il lunghissimo viaggio che la sonda dovrebbe affrontare. Data infatti la grande distanza tra la Terra e Nettuno, oltre al fatto che i due pianeti stanno entrando in una fase di maggiore lontananza, in caso di lancio nel 2033 si prevede un viaggio lungo 16 anni per raggiungere Nettuno che porterà la sonda a entrare in orbita nel lontano 2049!

Se la missione fosse approvata e sviluppata con un leggero anticipo, un lancio nel 2032 permetterebbe di accorciare il tempo di viaggio di 4 anni grazie a una fionda gravitazionale con Giove.

Una volta raggiunto il pianeta la sonda entrerà in orbita di Nettuno per rimanervi almeno 4 anni, e realizzando anche 46 sorvoli ravvicinati della luna Tritone. L’orbita verrà successivamente abbassata e la sonda verrà fatta passare attraverso gli anelli di Nettuno per poi distruggersi in atmosfera e preservare così il pianeta da possibili contaminazioni biologiche: una riproposizione del Grand Finale avvenuto pochi anni fa con la sonda Cassini su Saturno.

Tra i momenti più delicati della missione, come l’ingresso in orbita, vi sarà anche la discesa del lander nell’atmosfera del pianeta dove si prevede possa sopravvivere all’incirca per 40 minuti data la presenza di fenomeni atmosferici molto estremi come raffiche di vento che possono raggiungere i 2100 km/h. In fase di progettazione del lander è stata studiata la traiettoria di ingresso utilizzando i dati delle precedenti missioni su Venere e Giove oltre alla forma dello stesso: una sfera di 1,26 m di diametro.

Lander verso Nettuno
Concept di missione per l’ingresso in atmosfera del lander. Credit: NASA \ APL John Hopkins

Il lander verrà rilasciato dalla sonda 30 giorni prima dell’ingresso effettivo in atmosfera dove circa 5 minuti dopo,in seguito al rilascio dello scudo termico e all’apertura del primo paracadute, inizierà a trasmettere i dati. Raggiunta un altezza di 35 km verrà rilasciato un secondo paracadute che consentirà alla sonda di scendere fino a resistere a una pressione di 10 Bar: a quel punto dovrebbero essere trascorsi 37 minuti dall’ingresso, l’obiettivo prefissato. Si calcola che la sonda possa riuscire a resistere al massimo sino a 60 minuti prima di essere distrutta dalla pressione che a quel punto avrà raggiunto i 22 Bar.

La decisione finale sull’approvazione della missione sarà effettuata dalla NASA entro la fine prossimo anno una volta esaminate tutte le proposte pervenute nella Decadal Survey 2023-2032.

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