AstroLuca sei ore nel vuoto per l’antimateria

Luca Parmitano durante l’Eva del 9 luglio 2013. Crediti: Nasa

La prossima attività extra-veicolare di Luca Parmitano, in programma venerdì 15 novembre a partire dalle 13.05 ora italiana, sarà una fra le più difficili operazioni nel vuoto cosmico dai tempi delle riparazioni sul telescopio spaziale Hubble.

Questa sarà solo l’inizio di una serie di complesse “passeggiate spaziali” per la manutenzione dello strumento Alpha Magnetic Spectrometer (Ams-02), un rilevatore di particelle di antimateria e di materia oscura situato in cima alla struttura a traliccio S3 della Stazione spaziale internazionale, tra una coppia di pannelli solari e radiatori. La Nasa considera queste uscite, chiamate tecnicamente Eva (da Extra-Vehicular Activity), particolarmente impegnative, in quanto Ams-02 non era stato inizialmente progettato per operazioni straordinarie di mantenimento. Sarà per Parmitano, attualmente comandante della Stazione spaziale, la terza Eva dopo quelle effettuate nel 2013 nel corso della missione “Volare” dell’Agenzia spaziale italiana. La sua seconda uscita fu caratterizzata da un pericoloso incidente che concluse l’uscita poco dopo il suo avvio.

L’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) è un rilevatore di particelle operante come modulo esterno della Stazione spaziale. Si tratta di un laboratorio orbitante per la fisica delle particelle, sviluppato dall’Asi e dall’Infn, il cui scopo è quello di studiare con precisione la composizione e l’abbondanza dei raggi cosmici nello spazio in cerca di tracce di antimateria primordiale e materia oscura ad energie estreme fino a qualche TeV (“tera-elettronvolt”). La maggior parte dei raggi cosmici, circa il 99 per cento, è formato da materia “ordinaria” quali protoni e nuclei elio. Lo strumento AMms-02 è stato progettato per misurare con precisione la rarissima componente di antimateria nei raggi cosmici, come positroni ed anti-protoni, e scovare particelle di antimateria pesante, come nuclei di anti-elio. L’Asi contribuisce alle attività di operazione dello strumento e di analisi dati con la partecipazione di ricercatori presso l’Unità di ricerca scientifica (Asi-Urs) e lo Space Science Data Center (Asi-Ssdc).

Anche la Nasa a bordo di Ariel

Rappresentazione artistica di Ariel in volo verso L2, a 1.5 milioni di km dalla Terra. Crediti: Esa/Stfc Ral Space/Ucl/Europlanet-Science Office

Venerdì 8 novembre scorso la Nasa ha annunciato la propria partecipazione alla missione Esa Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey). Il contributo Nasa, denominato Case (Contribution to Ariel Spectroscopy of Exoplanets), sarà gestito dal Jet Propulsion Laboratory di Pasadena (California) sotto il coordinamento di Mark Swain e si aggiungerà alle già molto importanti performance scientifiche di Ariel.

«Sono entusiasta del fatto che la Nasa collaborerà con l’Esa in questa storica missione per spingere la nostra comprensione di ciò di cui sono fatte le atmosfere degli esopianeti e di come questi pianeti si formano e si evolvono. Più informazioni abbiamo sugli esopianeti, più ci avviciniamo alla comprensione delle origini del Sistema solare e all’avanzamento della nostra ricerca di pianeti simili alla Terra altrove», ha dichiarato Thomas Zurbuchen, amministratore associato del Direttorato missioni scientifiche della Nasa a Washington DC (Usa)

Ariel è stata selezionata nella primavera 2018 e sarà la quarta missione di classe media del programma Cosmic Vision dell’Esa. Sarà lanciata da un razzo Ariane dalla Guyana Francese nel 2028, e dopo un percorso di circa 1 milione e mezzo di km, raggiungerà la sua postazione di lavoro, denominata “secondo punto Lagrangiano (L2)” del sistema Terra-Sole, una posizione particolarmente favorevole per stabilità gravitazionale e termica. Da L2, Ariel esplorerà per la prima volta le atmosfere di più di mille pianeti in orbita attorno a stelle oltre il nostro Sole.

Dopo la prima osservazione di un gioviano caldo in orbita ad una stella di tipo solare, compiuta nel 1995, che ha visto gli autori – Michel Mayor e Didier Queloz – premiati con il Nobel per la Fisica 2019, gli scienziati hanno trovato più di 4.000 pianeti extrasolari nella Via Lattea. Queste migliaia di pianeti sono solo una piccola frazione di quelli presenti nella nostra galassia, ma mostrano una varietà di caratteristiche completamente inaspettata sulla base della conoscenza del Sistema solare e, a oggi, solo per una manciata di essi è stato possibile sondarne l’atmosfera.

Ariel osserverà molte centinaia di pianeti, principalmente “in transito” davanti alla stella madre, e sarà in grado di vedere le impronte chimiche – o “spettri” – che l’atmosfera del pianeta lascia sulla luce della sua stella. Queste impronte digitali esoplanetarie permetteranno di studiare la composizione, le proprietà fisiche e chimiche e i processi in corso in almeno mille atmosfere di altri mondi.

Lo strumento Case sarà sensibile alla luce alle lunghezze d’onda a cavallo tra la banda ottica e il vicino infrarosso, che è invisibile agli occhi umani. Ciò integra l’altro strumento di Ariel, chiamato spettrometro a infrarossi, che opera a lunghezze d’onda più lunghe. Gli studi che Ariel con Case potrà effettuare saranno così profondi da consentire addirittura lo studio delle nubi e dei moti nuvolosi nelle atmosfere degli esopianeti.

Ariel è la prima missione interamente dedicata all’osservazione delle atmosfere planetarie. La possibilità di osservare un’atmosfera contemporaneamente nella banda ottica e infrarossa è una delle sue carte vincenti, perché permetterà di osservare molecole di diversi elementi e ricostruire la stratificazione dell’atmosfera. In alcuni casi particolarmente favorevoli si potranno addirittura osservare venti e determinare le caratteristiche climatiche.

Ariel si concentrerà soprattutto sui pianeti molto caldi, intorno ai 300 °C, includendo sia giganti gassosi di tipo gioviano o sub-nettuniano che le cosiddette super-Terre, mondi rocciosi poco più grandi del nostro. Mentre questi pianeti sono troppo caldi per ospitare la vita così come la conosciamo, ci diranno molto su come i pianeti e i sistemi planetari si formano e si evolvono. Inoltre, i risultati di Ariel potranno essere i precursori di futuri telescopi, con i quali si potrà guardare a mondi più piccoli e più freddi con condizioni simili a quelle della Terra.

La partecipazione della Nasa al progetto conferma la rilevanza mondiale di Ariel, ne rafforza le performance e consentirà un eccezionale spazio di scoperte e nuova scienza nel campo dello studio degli esopianeti e delle loro atmosfere, una delle discipline più innovative dell’astrofisica moderna.


Ariel sarà realizzata da un consorzio internazionale in cui l’Italia ha un ruolo molto rilevante. Il contributo del nostro paese, sostenuto dall’Agenzia spaziale italiana, è svolto da un team coordinato dai due co-principal investigator dell’Istituto nazionale di astrofisica – Giuseppe Malaguti e Giusi Micela, autori di questo articolo – e di cui fanno parte l’Università di Firenze, la Sapienza Università di Roma e il Consiglio nazionale delle ricerche. Case è una Mission of Opportunity del programma Astrophyics Explorers, gestita dal Jpl della Nasa.

 

InSight, la talpa marziana è di nuovo in azione

Il lander InSight visto dal Mars Reconnaissance Orbiter il 23 settembre 2019. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/University of Arizona

Lo scorso 23 settembre, mentre scrutava da 272 km d’altitudine il Pianeta rosso con la sua telecamera ad alta risoluzione Hirise, il Mars Reconnaissance Orbiter della Nasa ha preso due piccioni con una fava: è riuscito a immortalare sia il rover Curiosity sia il lander InSight. Di quest’ultimo si vedono chiaramente i due pannelli solari circolari. Quello che non si vede è quanto il lander fosse indaffarato nei preparativi per salvare la sua “talpa”, bloccata senza possibilità  di procedere con le perforazioni del suolo marziano.

La talpa in questione – un cilindro appuntito lungo 40 centimetri – è la sonda di temperatura auto-affondante che costituisce l’elemento principale dell’esperimento Hp3. Il suo compito è quello di scavare il suolo marziano – ecco spiegato il soprannome ‘talpa’ – fino a una profondità massima di cinque metri e misurarne la temperatura interna. È una parte fondamentale della missione InSight, dunque. Gli scavi, iniziati il 28 febbraio scorso, hanno permesso in poco tempo raggiungere i primi 30 centimetri di profondità. Da allora, però, il perforatore marziano non è più riuscito ad avanzare. Una situazione d’impasse che ha costretto i tecnici a impartire allo strumento l’ordine di smettere di martellare, in attesa di risolvere il problema.

Secondo gli ingegneri del centro aerospaziale tedesco Dlr e del Jpl della Nasa, che gestiscono rispettivamente lo strumento e la missione, l’origine del problema sta nelle caratteristiche del suolo marziano all’interno della buca. Il terreno in cui sta operando lo strumento è molto duro – diverso da quello presente in altri siti. La Nasa lo descrive come duricrust: una sorta di amalgama cementizia. Man mano che viene scavato, invece di riversarsi nella buca contribuendo a riempire lo spazio vuoto tra pareti e strumento, resta attaccato alle pareti stesse. Viene così meno quell’attrito fra strumento e parete che permetterebbe alla talpa di avanzare: senza di esso, il rinculo della sua azione martellante la fa semplicemente rimbalzare sul posto. È proprio quello che è successo.

Il primo tentativo di arginare il problema è stato quello di spingere il terreno attorno al buco, per cercare di compattarlo contro la talpa, utilizzando una sorta di pala meccanica posta all’estremità del braccio di Insight. L’operazione è chiaramente visibile in questa gif nel tweet sul profilo ufficiale della missione.

Ciò avrebbe dovuto ripristinare l’attrito necessario. Ma il tentativo non ha funzionato. Gli ingegneri hanno quindi deciso di provare un’altra strada. Utilizzando il braccio robotico del veicolo spaziale hanno prima rimosso con successo la struttura di supporto dello strumento (Ssa, support structure assembly), posizionandola di lato. A questo punto, con la talpa adesso in vista, hanno utilizzato la stessa pala robotica presente all’estremità del braccio di Insight per spingere la talpa lateralmente comprimendola contro la parete del foro. Una strategia chiamata “pinning”, visibile nella sequenza animata qui di seguito. Dopo qualche giorno col fiato sospeso è arrivata la notizia: la “talpa” si sta di nuovo muovendo.

Sequenza di immagini che mostra la “talpa” durante la perforazione del suolo marziano dopo la manovra di “pinning” effettuata spingendo la pala meccanica del braccio di InSight contro la strumento, ripristinando l’attrito necessario per evitare il rinculo. Crediti: Nasa / Jpl-Caltech

Dall’8 ottobre 2019, si legge nella nota rilasciata dal Jpl, la talpa ha martellato 220 volte in tre diverse occasioni. Le immagini inviate dalle telecamere del veicolo spaziale hanno mostrato che progredisce gradualmente nel terreno: circa 2 cm nell’ultima settimana. Tuttavia, ci vorrà più tempo – e più martellamenti – affinché i tecnici  possano vedere fino a che punto può arrivare.

«Il progresso della talpa sembra indicare che non ci sono rocce che bloccano il percorso», dice Tilman Spohn del Dlr, principal investigator dello strumento. «È un’ottima notizia! Facciamo il tifo per la nostra talpa affinché continui a scavare».

Intanto al Jpl, utilizzando dei modelli in scala di InSight e della sonda martellante, gli ingegneri continuano a pensare a quali altre strategie utilizzare nel caso smettesse nuovamente di perforare. Una ipotesi, sulla quale stanno già lavorando, prevede di raschiare terreno vicino al sito e porlo sopra la talpa, aggiungendo massa per resistere al rinculo. L’ultima spiaggia, dicono gli ingegneri, sarebbe quella di esercitare una pressione con la paletta direttamente sulla parte superiore della talpa.

«La talpa ha ancora molta strada da fare. Siamo tutti entusiasti di vederla scavare di nuovo», dice Troy Hudson,  ingegnere e scienziato del Jpl che ne ha guidato lo sforzo di recupero dell’attività. «Quando abbiamo riscontrato questo problema per la prima volta è stato terribile. Ma ho pensato: “Forse c’è una possibilità; continuiamo a insistere”. E adesso mi sento in preda all’euforia».

 

Nel mondo deforme di un buco nero

La Nasa ci stupisce ancora una volta con questa nuova visualizzazione animata di un buco nero. Un’animazione che illustra come la sua gravità sia in grado di distorcere ciò che stiamo guardando, deformando l’ambiente circostante il buco nero come se fosse visto attraverso uno specchio del luna park. La visualizzazione simula l’aspetto di un buco nero in cui la materia in caduta si è raccolta in una struttura sottile e calda chiamata disco di accrescimento. La gravità estrema del buco nero piega la luce emessa da diverse regioni del disco, producendo l’aspetto deformato che vediamo sotto.

Visto quasi di taglio, il turbolento disco di gas che ruota intorno a un buco nero ha un aspetto pazzesco, con una doppia gobba, sopra e sotto. Questo perché l’estrema gravità del buco nero altera i percorsi della luce provenienti da diverse parti del disco, producendo l’immagine deformata, ma ciò che vediamo dipende dal nostro angolo di vista. La massima distorsione si verifica quando si visualizza il sistema quasi lateralmente. Crediti: Goddard Space Flight Center della Nasa / Jeremy Schnittman

Nell’immagine sono evidenti nodi luminosi che si formano e si dissipano costantemente nel disco, mentre i campi magnetici si avvolgono e si attorcigliano attraverso il gas. Più vicino al buco nero, il gas orbita ad una velocità prossima a quella della luce, mentre le zone più esterne ruotano più lentamente. Questa differenza si estende per tutto il disco e separa i nodi luminosi, producendo corsie chiare e scure.

Questa infografica evidenzia e spiega vari aspetti della visualizzazione del buco nero (cliccare per ringrandire). Crediti: Goddard Space Flight Center della Nasa / Jeremy Schnittman, traduzione a cura di Media Inaf

Visto di lato, il disco appare più luminoso a sinistra di quanto non lo sia a destra. Questo perché il gas incandescente sul lato sinistro del disco si muove verso di noi così velocemente che gli effetti della relatività di Einstein inducono un aumento della sua luminosità; il contrario accade sul lato destro, dove il gas che si allontana diventa leggermente più debole. Questa asimmetria scompare quando vediamo il disco esattamente di fronte perché, da quella prospettiva, nessuno dei materiali si muove lungo la nostra linea di vista.

Più vicino al buco nero, la flessione gravitazionale della luce diventa così spinta che possiamo vedere la parte inferiore del disco come un luminoso anello di luce che apparentemente delinea il buco nero. Questo cosiddetto “anello fotonico” è composto i realtà da più anelli, che diventano progressivamente più deboli e più sottili, prodotti dalla luce che ha orbitato attorno al buco nero due, tre o anche più volte prima di riuscire a fuggire e raggiungere i nostri occhi. Poiché il buco nero modellato in questa visualizzazione è sferico, l’anello fotonico appare quasi circolare e identico da qualsiasi angolazione lo si guardi. All’interno dell’anello fotonico si trova l’ombra del buco nero, un’area approssimativamente doppia rispetto all’orizzonte degli eventi, il suo punto di non ritorno.

«Simulazioni e filmati come questi ci aiutano a visualizzare ciò che Einstein aveva compreso, affermando che la gravità deforma il tessuto dello spazio e del tempo», spiega Jeremy Schnittman, che ha prodotto queste splendide immagini utilizzando un software dedicato presso il Goddard Space Flight Center della Nasa. «Fino a poco tempo fa, queste visualizzazioni erano limitate alla nostra immaginazione e ai programmi per computer. Non avrei mai pensato che sarebbe stato possibile vedere un vero buco nero». Ma questo 2019 ci ha regalato l’immagine del secolo, quando il 10 aprile il team di Event Horizon Telescope ha rilasciato la prima immagine in assoluto dell’ombra di un buco nero, usando le osservazioni radio del cuore della galassia M87.

Asteroidi: QV89 e Apophis minacciano per davvero la vita umana?

asteroidi

Due asteroidi fluttuanti nell’universo compiranno presto il loro rituale viaggio passando però vicino al pianeta Terra. Rinominati QV89 e Apophis dalle agenzie spaziali del Mondo, questi due corpi effettueranno rotte diverse, con distanze previste differenti e soprattutto date non concordanti. Nel corso dei loro viaggi, quindi, più volte “affiancheranno” la Terra e sebbene un po’ di preoccupazione è nata al riguardo, non vi è nulla di spaventoso.

NASA ed ESA, infatti, tengono sotto controllo ogni possibile minaccia che possa infastidire il pianeta che ci ospita e soprattutto l’esistenza umana che per altro non ha bisogno di alcuni meteoriti per estinguersi. Proprio grazie ai dati delle due agenzie spaziali, oggi ci è concesso divulgare delle probabilità di impatto e delle notizie interessanti in merito a QV89 e Apophis.

Asteroidi alla riscossa: ecco quali saranno le sorti di QV89 e Apophis

Il primo asteroide a compiere il suo viaggio con una rotta pressoché vicina al pianeta è stato QV89 che nella giornata di ieri ha attraversato il Sistema Solare. I suoi prossimi viaggi previsti ammontano a tre e saranno durante gli anni: 2032, 2045 e 2062. Come ben visibile, nessun danno è stato provocato alla nostra casa e tutto ciò è dato anche dal fatto che le probabilità di impatto ammontano a solo 1 su 7000.

Il secondo dei due asteroidi, invece, è Apophis che effettuerà due viaggi: uno del 2029 e l’altro nel 2068. In questo caso le dimensioni del meteorite sono abbastanza rilevanti e ammontando a 130 metri di diametro, incutono abbastanza timore anche alle Agenzie Spaziali. Apophis viaggerà ad una distanza molto ridotta dalla Terra: solo 31000 chilometri e per questo vi è la preoccupazione che qualche campo gravitazionale possa modificare la rotta del meteorite causando alcuni problemi. Nonostante ciò, queste sono solo supposizioni e non dati di fatto, quindi per ora si può fare riferimento solo alla probabilità di impatto, la quale ammonta ad 1 su 100 mila.

La nuova corsa alla Luna è cominciata

Il logo del programma Artemis. Crediti: Nasa.

Il programma Apollo della Nasa è stata un’impresa straordinaria che ha ispirato intere generazioni di giovani. Ha provocato una rivoluzione, scientifica e tecnologica, e ha alimentato nell’umanità la passione per l’esplorazione e la scoperta dello spazio. Mentre stiamo ancora celebrando il cinquantesimo anniversario del primo allunaggio, la Nasa si prepara a entusiasmare questa e le prossime generazioni con un altro programma rivolto alla Luna: Artemis.

Il nuovo programma della Nasa prende il nome dalla sorella gemella di Apollo, Artemide, la dea della caccia e del tiro con l’arco, a volte identificata come dea della Luna. È riconosciuta anche come dea delle iniziazioni femminili, e il programma che porta il suo nome porterà la prima donna (e il prossimo uomo) a camminare sulla superficie del nostro satellite, in un posto dove nessun essere umano è mai stato prima: il Polo Sud della Luna.

A luglio l’agenzia governativa ha presentato ufficialmente il logo della missione, che richiama la sua identità racchiudendo molti significati: la “A” simboleggia la punta di una freccia della faretra di Artemide e rappresenta il lancio. La punta della A, rivolta oltre la Luna, indica che gli sforzi per raggiungere la Luna non sono la conclusione del percorso, ma piuttosto la preparazione per tutto ciò che sta oltre. La mezzaluna orizzontale, in basso, rappresenta la Terra e le missioni dal punto di vista dell’umanità: partiamo dalla Terra, ritorniamo sulla Terra e tutto ciò che apprendiamo e sviluppiamo sarà a beneficio della Terra. Questa mezzaluna rappresenta anche l’arco di Artemide, come fonte da cui provengono tutte le energie e gli sforzi per raggiungere l’obiettivo. La traiettoria si sposta da sinistra a destra, attraverso la A, ed è curiosamente opposta a quella del logo del programma Apollo, evidenziando così le differenze del ritorno sulla Luna. La traiettoria è rossa per simboleggiare un percorso rivolto verso Marte. La Luna argentata, a destra, è la prossima destinazione e un trampolino di lancio per Marte, al centro di tutti gli sforzi di Artemis.

Il piano lunare si basa su un approccio in due fasi: la prima sarà focalizzata sulla velocità e prevede di atterrare sulla Luna entro cinque anni, quindi nel 2024; la seconda si prefigge di stabilire una presenza umana sulla Luna, e intorno a essa, entro il 2028.

Il modulo di servizio Orion per la missione Artemis 1 ha completato in maggio i test acustici all’interno del Operations and Checkout Building presso il Kennedy Space Center della Nasa. I test sono stati l’ultimo passo nella preparazione della capsula per il primo test di volo senza equipaggio sullo Space Launch System. Crediti: Nasa

La capsula destinata a portare gli astronauti sulla Luna si chiama Orion e sarà in grado di attraccare su una piccola stazione spaziale in orbita attorno alla Luna, il Lunar Gateway. A circa 400mila km dalla Terra, il Gateway consentirà l’accesso a tutta la superficie della Luna e offrirà nuove opportunità per l’esplorazione dello spazio profondo. Dal Gateway potrebbero infatti partire le future missioni per Marte, ad esempio.

La capsula Orion, realizzata dalla Lockheed Martin, trasporterà fino a sei persone ed è stata progettata per supportare astronauti che viaggiano a centinaia di migliaia di chilometri da casa, dove tornare sulla Terra richiederà giorni anziché ore. Sia la distanza che la durata richiedono a Orion di disporre di sistemi in grado di operare in modo affidabile lontano da casa e di essere in grado di mantenere in vita gli astronauti in caso di emergenza.

Per quanto riguarda il razzo vettore, sarà lo Space Launch System (Sls) a portare gli astronauti nello spazio, un sistema di lancio non riutilizzabile derivato dallo Space Shuttle, la cui costruzione è stata affidata a Boeing ed il cui sviluppo è supportato da oltre mille aziende provenienti da tutti gli Stati Uniti e tutti i centri della Nasa. Offre più massa utile, capacità di volume ed energia per accelerare le missioni nello spazio rispetto a qualsiasi altro razzo. Attualmente, è l’unico razzo che può inviare Orion, astronauti e grandi carichi sulla Luna in un’unica missione.

Illustrazione dello Space Launch System sulla rampa di lancio del Kennedy Space Center. Crediti: Nasa

La Nasa lancerà Orion da una base di lancio al Kennedy Space Center in Florida. Durante la prima missione integrata – Artemis 1 (precedentemente nota come Exploration Mission-1), il cui lancio è previsto per il 2020 – la capsula Orion, senza equipaggio, entrerà in orbita attorno alla Luna e poi rientrerà sulla Terra. Artemis 2 dovrebbe portare, nel 2022, un equipaggio umano in orbita attorno alla Luna. Entro la fine dello stesso anno, i primi elementi del Gateway verranno lanciati nello spazio utilizzando un razzo privato e fungeranno da dimostratore per un intero anno. Nel 2023 verrà lanciata una piccola cabina, utilizzando un razzo privato, che verrà attraccata al modulo lanciato l’anno precedente, e dove verranno trasferiti i primi astronauti dalla capsula Orion. Sarà da questa cabina pressurizzata che gli astronauti si prepareranno per la spedizione verso il Polo Sud lunare. Nel 2024 verrà lanciato, sempre utilizzando mezzi privati, il sistema di atterraggio umano (Human Landing System), in vari step: le varie parti si riuniranno insieme in orbita lunare e attraccheranno al Gateway andando a costituire un’unica unità, pronti a portare gli astronauti sulla superficie lunare. Artemis 3 nel 2024 sarà la missione destinata all’allunaggio: Sls invierà Orion e il suo equipaggio in orbita lunare, dove attraccherà al Gateway. L’equipaggio controllerà la cabina del Gateway e l’Hls prima di salire a bordo del lander per scendere sulla Luna. Entro il 2028 il Gateway dovrebbe crescere con il contributo delle agenzie spaziali di Canada, Europa, Russia e Giappone e la navetta lunare diventare riutilizzabile per diversi viaggi, rendendo possibile anche l’installazione di una base sulla superficie.

Tweet di Donald Trump relativo all’aumento dello stanziamento fatto a Maggio alla Nasa

A maggio, il presidente Donald Trump ha aumentato il budget della Nasa di 1.6 miliardi di dollari, come riportato nel suo tweet qui accanto. L’amministratore della Nasa, James Bridenstine, il 17 luglio scorso, durante una commissione del Senato, ha affermato che una stima dei costi per portare l’uomo sulla Luna entro il 2024 probabilmente non sarà pronta fino a quando l’amministrazione non presenterà una richiesta di bilancio, il prossimo febbraio.

Riuscendo a sbarcare nel 2024, gli Stati Uniti sarebbero in anticipo rispetto alla Cina, principale competitor nella nuova corsa alla Luna, che si è posta l’obiettivo di mettere in piedi una base lunare, popolata dai suoi astronauti, nel 2030. Anche l’India non starà a guardare, avendo lanciato la sua seconda missione lunare a luglio, Chandrayaan-2, con uno sbarco sul Polo Sud previsto per l’inizio di settembre. Infine, la compagnia privata giapponese ispace, invierà un lander sulla Luna nel 2021, con payload dei suoi clienti, e nel 2023 farà allunare un rover per l’esplorazione della superficie. A differenza di Nasa e Cina, le missioni di India e Giappone saranno senza equipaggio umano.

Per raggiungere l’obiettivo del 2024, Trump si servirà anche di agenzie spaziali private, come la Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX) di Elon Musk e la Blue Origin di Jeff Bezos.

Sempre a maggio, la Nasa ha assegnato i suoi primi contratti per le missioni lunari: 375 milioni di dollari alla Maxar Technologies Inc. di Westminster, Colorado, per sviluppare il motore del Gateway, la pietra angolare dell’architettura del programma Artemis. L’agenzia ha approvato oltre 150 milioni di dollari per specifiche attività di atterraggio senza pilota. Astrobotic Technology Inc. di Pittsburgh ha vinto un contratto da 79.5 milioni di dollari per far volare i payload a Lacus Mortis, un grande cratere sul lato vicino della Luna, e Intuitive Machines di Houston ha ricevuto 77 milioni di dollari per trasportare carichi utili a Oceanus Procellarum, un mare lunare scientificamente affascinante sul lato visibile della Luna. Entrambi sbarcheranno entro luglio 2021.

Rappresentazione artistica di un veicolo spaziale in fase di salita, mentre si separa da quello di discesa, che lascia la superficie lunare. Crediti: Nasa

Il 16 agosto, Bridenstine ha annunciato – presso il Marshall Space Flight Center, il centro di ricerca in cui fu sviluppato il razzo Saturn V dall’équipe di Wernher von Braun – il ruolo del centro nella guida del programma relativo allo sviluppo dello Human Landing System. Forti dell’esperienza decennale nell’integrazione dei sistemi di propulsione e nello sviluppo tecnologico, gli ingegneri del Marshall lavoreranno con le aziende americane per sviluppare rapidamente, integrare e dimostrare la funzionalità di un sistema di atterraggio lunare umano che potrà essere lanciato sul Gateway, raccogliere astronauti e trasportarli tra il Gateway stesso e la superficie della Luna. Il Johnson Space Center della Nasa a Houston, che gestisce i principali programmi di volo spaziale umano della Nasa tra cui Gateway, Orion, Commercial Crew e International Space Station, supervisionerà tutti gli aspetti relativi alla preparazione dei lander e degli astronauti. Inoltre, gestirà tutte le missioni Artemis, a partire dall’ormai prossimo Artemis 1.

La Luna è uno scrigno di scienza: i campioni lunari restituiti durante il programma Apollo hanno cambiato radicalmente la nostra visione del Sistema solare. I poli della Luna si ritiene contengano milioni di tonnellate di ghiaccio d’acqua, che ha in sé moltissime potenzialità: più gli umani si avventureranno nello spazio, più diventerà importante fabbricare materiali e prodotti utilizzando risorse locali. Sappiamo che la Luna ha molto altro da raccontarci, sul nostro pianeta e persino sul Sole. C’è ancora tantissimo da imparare, grazie alla Luna, e questa conoscenza potrà essere più facilmente acquisita con una presenza umana, oltre che robotica, sul nostro satellite.

Rappresentazione artistica di un lander lunare del programma Artemis. Crediti: Nasa

L’esplorazione è nel Dna della nostra specie: il desiderio di scoprire e abitare mondi lontani, sia attraverso gli oceani terrestri sia nelle vaste regioni dello spazio. Ma è anche fondamentale per la continuazione della nostra specie: l’umanità deve costruire un percorso per un’esistenza indipendente dalla Terra. L’esplorazione della Luna e di Marte si intrecciano. La Luna sarà un banco di prova per Marte, offrendo l’opportunità di dimostrare nuove tecnologie che potrebbero aiutare a costruire avamposti autosufficienti al di fuori della Terra. Lavorando con aziende statunitensi e partner internazionali, con Artemis la Nasa spingerà i confini dell’esplorazione umana verso la Luna e contribuirà alla prossima rivoluzione, che avverrà nello spazio: un’economia spaziale costruita sull’estrazione mineraria, sul turismo e sulla ricerca scientifica che alimenterà e rafforzerà le generazioni future.

Oltre a tutto questo, per i radioastronomi la nuova corsa alla Luna potrebbe aprire nuove possibilità di studio dell’universo, spiega a Media Inaf Nichi D’Amico, presidente dell’Istituto nazionale di astrofisica: «La complementarietà delle osservazioni dell’universo da terra e dallo spazio che caratterizza l’astronomia moderna potrebbe trarre beneficio proprio dalla costruzione di una base attrezzata sulla Luna. Un esempio dell’impatto di questa iniziativa nella nostra conoscenza dell’universo profondo potrebbe essere, per esempio, l’installazione di radiotelescopi sulla faccia nascosta della Luna. Sì, perché purtroppo noi stessi radioastronomi, che abbiamo sviluppato formidabili tecniche di osservazioni dell’universo a onde radio, abbiamo anche inventato e brevettato il Wi-Fi, un formidabile strumento di comunicazione che oggi vede però il nostro pianeta popolato di ponti radio che affliggono le osservazioni radioastronomiche da terra. Un radiotelescopio sulla faccia nascosta della Luna  sarebbe schermato dal rumore elettromagnetico che generiamo sulla Terra, e potrebbe effettuare osservazioni a larga banda dell’universo senza precedenti».

Per saperne di più su Artemis, visitate il sito dedicato della Nasa e guardate il servizio video su MediaInaf Tv:

 

Quel disco che non t’aspetti attorno al buco nero

Rappresentazione artistica del tenue disco attorno al buco nero centrale della galassia Ngc 3147. Crediti: Esa/Hubble, M. Kornmesser

Un tenue disco di materia è stato individuato dove non avrebbe dovuto esserci, ovvero attorno al buco nero supermassiccio nel centro della poco luminosa galassia Ngc 3147, distante 130 milioni di anni luce da noi. A scoprirlo è stato un team internazionale di ricercatori guidato da Stefano Bianchi, dell’Università degli Studi Roma Tre e a cui hanno partecipato anche colleghe e colleghi dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), grazie alle riprese del telescopio spaziale Hubble di Nasa ed Esa. Il lavoro che descrive la scoperta viene pubblicato oggi sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

La scoperta di un disco di materia attorno al buco nero centrale di una galassia a bassa luminosità come Ngc 3147 ha sorpreso gli astronomi. I buchi neri in certi tipi di galassie come Ngc 3147 sono infatti considerati “affamati”, in quanto attorno a loro non vi è sufficiente materiale catturato gravitazionalmente che possano ingurgitare e grazie al quale sono in grado di emettere enormi quantità di energia, sotto forma di getti e radiazione elettromagnetica, come la luce, ma anche più energetica, fino ai raggi X e gamma. La tenue struttura individuata nel cuore della galassia Ngc 3147, che può essere considerata a tutti gli effetti una copia sbiadita dei luminosi dischi attorno ai buchi neri centrali delle galassie attive, è una novità assoluta per chi studia questi oggetti celesti estremi.

«Questo è il primo, affascinante sguardo che abbiamo ottenuto di un disco così debole, tanto vicino al buco nero che le velocità della materia che lo compone e l’eccezionale forza di attrazione gravitazionale del buco nero che orbita influenzano notevolmente il modo in cui vediamo la luce emessa da questo sistema finora unico nel suo genere», dice Bianchi, che è anche ricercatore associato all’Inaf.

Osservare e misurare gli effetti estremi legati all’interazione tra materia, radiazione elettromagnetica e gravità nel cuore di Ngc 3147 è di estremo interesse per testare le teorie della relatività di Albert Einstein, come conferma Marco Chiaberge, in forza all’Stsci e alla Johns Hopkins University, anche lui nel team che ha realizzato la scoperta: «Non avevamo mai visto gli effetti della Relatività generale e speciale sulla luce visibile con un’accuratezza simile».

La galassia a spirale Ngc 3147, distante 130 milioni di anni luce da noi, in tutto il suo splendore. Crediti: Esa/Hubble & Nasa, A. Riess et al.

I dati raccolti dallo strumento Stis (Space Telescope Imaging Spectrograph) di Hubble hanno permesso di raccogliere preziose informazioni sulla velocità con cui ruota la materia del disco attorno al buco nero, pari a oltre il 10 per cento di quella della luce. Con questi valori così estremi, il gas sembra risultare più brillante mentre si sposta verso la Terra e al contrario perde luminosità mentre si allontana da noi. Questo effetto è noto come Doppler boosting o relativistic beaming. Le osservazioni di Hubble mostrano inoltre che la materia del disco è così profondamente dominata dalla forza di gravità del buco nero, la cui massa stimata è di 250 milioni di volte quella del Sole, che anche la luce prodotta dal gas che lo compone fa fatica a sfuggirgli, e ci arriva con lunghezze d’onda grandi e ci appare più arrossata. «Grazie agli effetti di distorsione della luce proveniente dal disco di gas siamo riusciti a misurare la sua distanza dal buco nero, che corrisponde a 30 miliardi di km, pari a circa 6 volte la distanza tra il Sole e Nettuno», aggiunge Andrea Marinucci, ricercatore dell’Asi, che ha partecipato allo studio.

Il team ha deciso di studiare in dettaglio il cuore della galassia Ngc 3147 proprio per verificare gli attuali modelli teorici che descrivono le proprietà delle galassie attive con bassa luminosità, ovvero quelle che ospitano nel loro centro buchi neri di grande massa ma “affamati”. Questi modelli suggeriscono che i dischi di materiale dovrebbero formarsi quando grandi quantità di gas vengono catturate dalla formidabile attrazione gravitazionale prodotta da un buco nero supermassiccio, emettendo così una enorme quantità di luce, come un potentissimo faro: quello che gli astronomi chiamano quasar.

«Il tipo di disco che vediamo è un quasar ridimensionato che non ci aspettavamo potesse esistere», sottolinea Alessandro Capetti dell’Inaf a Torino, anch’egli nel team di Bianchi. «È lo stesso tipo di disco che vediamo negli oggetti che sono 1000 o anche 100.000 volte più luminosi. È quindi evidente che le previsioni degli attuali modelli per galassie attive molto deboli in questo caso falliscono».

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Punch, balletto a quattro per il Sole

La missione Punch è costituita da una costellazione di quattro satelliti che orbiteranno intorno alla Terra, studiando come la corona del Sole si connette con il mezzo interplanetario, per capire meglio come le strutture coronali trasferiscono massa ed energia nel vento. Crediti: Southwest Research Institute.

La Nasa ha selezionato Punch (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) quale nuova missione del programma Small Explorers, il programma spaziale che si prefigge di realizzare missioni di esplorazione spaziale dal costo inferiore a 120 milioni di dollari americani. Lo sviluppo di Punch sarà guidato dal Southwest Research Institute e la missione ha lo scopo di migliorare la nostra comprensione del Sole e dei suoi effetti dinamici sullo spazio che ci circonda.

La missione comprende una costellazione di quattro microsatelliti – o microsat – grandi quanto una valigia, che verranno lanciati già nel 2022. I microsat orbiteranno in formazione attorno alla Terra, per studiare il processo attraverso cui la corona solare, la parte più esterna dell’atmosfera del Sole, si connette con il mezzo interplanetario, fornendo le prime immagini globali di come la corona solare trasferisce massa ed energia nel vento solare.

«Il vuoto dello spazio, tra i pianeti, non è completamente vuoto: in realtà è pieno di un tenue vento solare ipersonico che fluisce fuori dalla corona, investendo veicoli spaziali e pianeti, incluso il nostro», riferisce Craig DeForest, responsabile scientifico della missione. «Punch osserverà questa terra di nessuno, tra la corona solare esterna e il vento solare, dandoci le prime immagini chiare del sistema che collega il Sole e la Terra». Fotograferà il vento solare che emerge dalla corona solare, passando allo spazio interplanetario, e i flussi che attraversano il Sistema solare, investendo i pianeti e gli altri corpi in esso presenti. Queste misure saranno in grado di rivelare come e perché si creano le raffiche di materiale proveniente dalla nostra stella verso la Terra, e come si crea la turbolenza all’interno del materiale stesso.

Inoltre, i satelliti Punch tracceranno in 3D le espulsioni di massa coronale del Sole, note anche come Cme o tempeste spaziali, mentre esplodono dalla corona verso lo spazio interplanetario. Queste esplosioni sono in grado di causare eventi di cosiddetto space weather che interessano la Terra, e che possono minacciare gli astronauti, danneggiare i satelliti, oscurare le reti elettriche e interrompere i segnali di comunicazione e Gps.

«La maggior parte di ciò che sappiamo dello space weather trasportato dal vento solare, proviene dal campionamento diretto di sonde all’interno di esso», ha detto Sarah Gibson, ricercatrice del progetto Punch. «Di fatto è come voler capire i modelli meteorologici globali basandosi su misure dettagliate di alcune singole stazioni meteorologiche poste al suolo: Punch è più simile a un satellite meteorologico, in grado di visualizzare e seguire un sistema di tempeste mentre si evolve in un’intera regione».

Il Southwest Research Institute ha sviluppato e prototipato il Wide Field Imager per la missione Punch. I deflettori oscuri, visibili nella cavità superiore, consentiranno allo strumento di visualizzare oggetti più di mille volte più deboli rispetto alla Via Lattea. Crediti: Southwest Research Institute.

I quattro veicoli spaziali voleranno in una formazione distribuita, operando in modo sincrono per produrre immagini polarizzate dell’intero Sistema solare interno, ogni pochi minuti. Ciascuno dei quattro veicoli spaziali avrà a bordo una macchina fotografica progettata appositamente per catturare i deboli barlumi di luce solare riflessi da elettroni liberi, nello spazio interplanetario.

Uno dei quattro veicoli spaziali trasporterà un Narrow Field Imager, in grado di catturare la corona esterna, e gli altri tre trasporteranno dei Wide Field Imagers (Wfi) sviluppati dal Southwest Research Institute. I deflettori presenti consentiranno a Wfi di fotografare effetti meteorologici spaziali che sono oltre mille volte più deboli rispetto al segnale della Via Lattea, nonostante siano esposti alla luce solare diretta.

«Fotografare il cielo in luce polarizzata è l’ingrediente segreto della missione», ha detto DeForest. «Quando la luce del Sole interagisce con gli elettroni, si polarizza. Questa polarizzazione ci permette di misurare come variano le caratteristiche del vento solare in tre dimensioni, invece che in una semplice immagine bidimensionale. Punch sarà la prima missione con la sensibilità e la capacità di effettuare misure in polarizzazione in grado di tracciare sistematicamente le caratteristiche del vento solare in 3D».

Quando la Luna trema

Questa prominente faglia è una delle migliaia scoperte sulla Luna dal Lunar Reconnaissance Orbiter della Nasa. Queste faglie, se viste dalla superficie lunare, assomigliano a scarpate che si formano quando una sezione della crosta lunare (frecce rivolte a sinistra) viene spinta verso l’alto sopra una sezione adiacente (frecce rivolte verso destra) mentre l’interno della Luna si raffredda e si restringe. Una nuova ricerca suggerisce che queste faglie potrebbero essere attive ancora oggi. Crediti: Lroc Nac frame M190844037LR; Nasa/Gsfc/Arizona State University/Smithsonian.

Un’analisi del 2010 delle immagini del Lunar Reconnaissance Orbiter (Lro) della Nasa ha rivelato che mentre la Luna, raffreddandosi, si raggrinziva come uva passa, sulla sua superficie sono rimasti i segni di questi cambiamenti sotto forma di migliaia di faglie tettoniche.

La nuova analisi suggerisce che la Luna potrebbe ridursi ancora oggi e che lungo queste faglie tettoniche potrebbero generarsi lunamoti. Un team di ricercatori, tra cui Nicholas Schmerr, geologo dell’Università del Maryland, ha ideato un nuovo algoritmo per analizzare nuovamente i dati sismici provenienti dagli strumenti installati sulla Luna dalle missioni Apollo della Nasa, negli anni ’60 e ’70. La nuova analisi ha fornito valori più accurati della posizione dell’epicentro di 28 sismi lunari registrati dal 1969 al 1977.

Il team ha quindi sovrapposto queste posizioni alle immagini di Lro delle faglie tettoniche. Dalla vicinanza dei lunamoti alle faglie, i ricercatori hanno dedotto che almeno otto sismi derivano probabilmente da una vera e propria attività tettonica lungo le faglie, piuttosto che da impatti con asteroidi o attività che avvengono nelle profondità della Luna.

Sebbene gli strumenti delle missioni Apollo abbiano registrato il loro ultimo lunamoto poco prima di essere mandati in pensione nel 1977, i ricercatori suggeriscono che la Luna probabilmente è tuttora soggetta a sismi. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Geoscience.

«Abbiamo scoperto che un certo numero di sismi registrati nei dati delle missioni Apollo è accaduto molto vicino alle faglie osservate nelle immagini di Lro», spiega Schmerr, sottolineando che le immagini di Lro mostrano evidenze fisiche di recenti movimenti geologici, come frane e massi caduti. «È abbastanza probabile che le faglie siano attive ancora oggi. Non capita spesso di vedere una tettonica attiva, eccetto che sulla Terra, quindi è molto eccitante pensare a come queste faglie potrebbe ancora generare lunamoti».

Durante le missioni Apollo 11, 12, 14, 15 e 16 gli astronauti hanno posizionato cinque sismometri sulla superficie lunare. Il sismometro dell’Apollo 11 ha funzionato solo per tre settimane, ma i restanti quattro hanno registrato 28 terremoti superficiali – il tipo prodotto dalle faglie tettoniche – dal 1969 al 1977. Sulla Terra, la magnitudo di questi terremoti sarebbe stata da 2 a 5.

Utilizzando le stime delle posizioni riviste con il loro nuovo algoritmo, i ricercatori hanno scoperto che gli epicentri di otto dei ventotto terremoti superficiali si sono verificati entro 30 km dalle faglie visibili nelle immagini di Lro. È quindi probabile che le faglie stesse abbiamo causato i terremoti. Schmerr ha coordinato la produzione delle “mappe sismiche” derivate da modelli che prevedono dove dovrebbe verificarsi la scossa più forte, data la dimensione della faglia tettonica.

I ricercatori hanno anche scoperto che sei degli otto lunamoti si sono verificati quando la Luna era vicina al suo apogeo, il punto nell’orbita più lontano dalla Terra. Questa posizione corrisponde al luogo in cui la tensione mareale indotta dalla gravità terrestre causa un picco nella tensione complessiva sulla crosta lunare, facendo molto probabilmente scivolare le faglie tettoniche.

Possibili evidenze di recenti attività sismiche in prossimità di faglie posizionate vicino a lunamoti poco profondi. Crediti: Nature Geoscience, Lroc Nac.

«Riteniamo che sia molto probabile che questi otto lunamoti siano stati prodotti da faglie in scorrimento, via via che la tensione si è accumulata allorché la crosta lunare è stata compressa dalla contrazione globale e dalle forze di marea. Questo indicherebbe che i sismometri dell’Apollo hanno registrato una contrazione della Luna e che quest’ultima è ancora tettonicamente attiva», suggerisce Thomas Watters, primo autore dell’articolo, nonché senior scientist del Center for Earth and Planetary Studies presso la Smithsonian Institution a Washington.

Come un chicco d’uva che si raggrinza, asciugandosi, fino a diventare uva passa, anche la Luna raggrinzisce mentre il suo interno si raffredda e si restringe. A differenza dell’esile buccia che ricopre il chicco d’uva, la crosta lunare è fragile e il raggrinzimento causa la rottura superficiale. Questa rottura si traduce in faglie tettoniche, in cui una parte della crosta viene spinta sopra la sezione adiacente. Queste faglie assomigliano a delle scarpate, se viste dalla superficie lunare, alte circa dieci metri e lunghe alcuni chilometri.

Lro ha ripreso più di 3.500 scarpate sulla Luna, da quando è divenuto operativo nel 2009. Alcune di queste immagini evidenziano frane o massi sul fondo di zone relativamente luminose, sulle pendici della scarpate o sul terreno vicino, che rappresentano regioni che sono state appena esposte ad eventi come lunamoti.

Altre immagini di faglie mostrano tracce fresche di cadute di massi, suggerendo che i terremoti hanno indotto questi massi a rotolare giù per i pendii delle scarpate. Tali tracce sarebbero state cancellate relativamente in fretta, in termini di tempo geologico, dalla caduta costante di micrometeoriti sulla Luna. Con quasi un decennio di immagini di Lro già disponibili, e altre in arrivo nei prossimi anni, il team vorrebbe confrontare le immagini di alcune faglie in tempi diversi, per cercare nuove prove dei recenti lunamoti.

«Per me, queste scoperte sottolineano che dobbiamo tornare sulla Luna», conclude Schmerr. «Abbiamo imparato molto dalle missioni Apollo, ma in realtà hanno solo scalfito la superficie del nostro satellite. Con una più ampia rete di moderni sismometri, potremmo fare enormi progressi nella comprensione della geologia lunare. Queste future missioni sulla Luna permetterebbero di raccogliere frutti facilmente raggiungibili e molto promettenti per la scienza».

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Arcobaleno termico per la luna marziana Phobos

Tre immagini della luna marziana Phobos scattate dall’orbiter 2001 Mars Odyssey della Nasa usando la sua camera a infrarossi, Themis. Ogni colore rappresenta un intervallo di temperatura diverso. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Asu/Ssi

Risultato importante per la più longeva missione della Nasa attorno a Marte, cioè 2001 Mars Odyssey. Per la prima volta la sonda ha catturato il satellite naturale Phobos durante la fase di luna piena. Ogni colore in questa nuova immagine rappresenta un intervallo di temperatura rilevato dalla telecamera a infrarossi Thermal Emission Imaging System (Themis), che ha esaminato la luna di Marte dal settembre del 2017 al mese scorso. L’aspetto è quello di una caramella color arcobaleno, e le osservazioni potrebbero aiutare gli scienziati a capire quali materiali costituiscono la più grande delle due lune marziane.

Dalle immagini si nota facilmente che, al centro, la temperatura è più alta, e diminuisce man mano che ci si avvicina alla superficie. Tra i materiali trovati dagli esperti della Nasa ci sono nichel e ferro e in base alla loro abbondanza e all’interazione con altri minerali si aprirebbero due strade: Phobos è un asteroide catturato dall’orbita di Marte o un agglomerato di frammenti provenienti dal pianeta a seguito di una deflagrazione?

Questa animazione mostra la luna marziana Phobos vista in luce visibile dal satellite 2001 Mars Odyssey della Nasa. Il movimento apparente è dovuto al movimento della camera a infrarossi di Odyssey, Thermal Emission Imaging System (THEMIS). Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Asu/Ssi