APPENDICE TELESCOPI E SONDE GLI STRUMENTI PER LA CONQUISTA DELLO SPAZIO

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I grandi progressi fatti nel corso del XX secolo nella comprensione dell Universo, non sono dovuti soltanto alla nascita dell era spaziale e quindi alla possibilità di studiare i corpi celesti utilizzando tutto lo spettro elettromagnetico (raggi gamma, raggi X, ultravioletto, infrarosso che sono assorbiti totalmente o parzialmente dalla nostra atmosfera) ma anche all utilizzo di telescopi a Terra della «nuova generazione», molto più grandi e sofisticati dei precedenti, nonché a rilevatori elettronici più sensibili dell emulsione fotografica. Diamo qui un breve cenno degli strumenti, sia terrestri che spaziali, che più hanno contribuito al progresso della conoscenza della volta celeste. Cominciamo con i telescopi e poi facciamo una carrellata storica sulle sonde e rover principali. TELESCOPI Telescopi ottici Il più grande telescopio della vecchia generazione ancora in funzione è il metri di Monte Palomar e rappresenta un limite praticamente insuperabile. Difatti per ottenere immagini otticamente perfette la superficie parabolica dello specchio (un gigantesco specchio da barba) non dovrebbe discostarsi più di una frazione di micron dalla figura geometrica ideale. Poiché il vetro è un fluido, tende a deformarsi sotto il proprio peso, e perciò occorre lavorare un blocco di vetro di spessore almeno un quinto del diametro. Lo specchio va montato sulla montatura meccanica del telescopio, che deve poter ruotare da est a ovest per seguire il moto apparente della volta celeste e da sud a nord per puntare ogni punto del cielo. Poiché l esposizione necessaria per ottenere le immagini di oggetti molto deboli, specialmente usando come rivelatore l emulsione fotografica, poteva durare tutta la notte, era necessaria una montatura estremamente rigida e pesante, perché una flessione della montatura durante l esposizione, pur con lo specchio perfetto, renderebbe l immagine mossa. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 1 0_appendice.indd 1 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 Eppure i telescopi della nuova generazione raggiungono anche i metri e sono «sottili», qualche decina di cm di spessore. Possono essere formati da una superficie unica, oppure da tasselli, che come le piastrelle di un pavimento coprono tutta la superficie. Sotto vari punti dello specchio o sotto ogni tassello c è un «adattatore» collegato a un computer che dice in tempo reale come va spostato il tassello per mantenere la superficie aderente al modello geometrico ideale. Con questa tecnologia si sono realizzati i specchi da, metri di diametro del VLT (Very Large Telescope) presso l osservatorio europeo per l emisfero australe (ESO, acronimo di European Southern Observatory), situati nel deserto di Atacama sulle Ande cilene; i due specchi da metri di diametro dell osservatorio americano sul vulcano spento Mauna Kea alle Hawaii; e l ESO sta progettando un telescopio da metri di diametro per cercare di scoprire pianeti extrasolari, anche piccoli come la Terra, e vederne le immagini. Tutti questi telescopi sono situati in zone desertiche, lontane dall inquinamento luminoso prodotto dalle luci artificiali. 1-1 I telescopi del VLT dell ESO in Cile hanno, metri di diametro. Nella foto sono visibili tre di essi, mentre si stanno compiendo le operazioni preparatorie per la notte. (ESO, G.HÜDEPOHL) 0 APPENDICE 0_appendice.indd 0 1/0/1 1:

I due telescopi da metri alle Hawaii sono i più grandi del mondo. Anche l altitudine è da record, poiché l osservatorio Keck si trova a ben metri sul livello del mare. I telescopi sono illuminati all interno delle cupole, prima del lavoro notturno. (WMKO) Radiotelescopi Quando, invece, si osserva il cielo con i radiotelescopi, bisogna tener conto del fatto che abbiamo a che fare con radiazioni di lunghezza d onda da qualche cm a parecchi metri. Poiché la lunghezza d onda è, per così dire, lo scandaglio che ci informa dei dettagli delle immagini celesti, questo scandaglio ci dà dettagli molto più grossolani di quelli ottenibili con la luce visibile, la quale ha lunghezza d onda dell ordine del migliaio di Angstrom (Å) e cioè del centomillesimo di cm. L ottica ci insegna che il potere risolutivo, cioè la capacità di vedere dettagli di un immagine (l equivalente dell acuità visiva del nostro occhio), è tanto maggiore quanto più piccola è la lunghezza d onda e quanto più grande il diametro del telescopio. Per fare un esempio, prendiamo il caso dell occhio nudo: per la lunghezza d onda di massima sensibilità nel giallo verde, circa 00 Å o, centomillesimi di cm, e il diametro della pupilla in condizioni di luce normale, di circa mm, si trova che il potere risolutivo dell occhio nudo è, decimillesimi di radiante o secondi (un radiante equivale a 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 1 0_appendice.indd 1 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1. secondi). Un telescopio di metri di diametro ha un potere risolutivo di centesimi di secondo. Per avere lo stesso potere risolutivo lavorando alla lunghezza d onda di un cm occorrerebbe un telescopio di diametro 1.000 volte più grande. Alla lunghezza d onda di un metro, ancora 0 volte più grande. Il problema è stato risolto con i grandi radiotelescopi costituiti da più elementi collegati elettronicamente, addirittura su diversi continenti, così da avere telescopi di diametro paragonabile a quello della Terra. Il principio su cui si basano questi radiotelescopi è che per ottenere un dato potere risolutivo da uno specchio non è necessario utilizzare tutta la superficie, bastano due punti diametralmente opposti. Fra i più grandi radiotelescopi di questo tipo va ricordato il VLA (Very Large Array) situato a Socorro nel Nuovo Messico, composto da decine di antenne che si estende su una cinquantina di km. Il più grande radiotelescopio italiano è la «Croce del Nord», costruito e operato dall istituto di radioastronomia del CNR e ora facente parte dell INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), situato a Medicina in provincia di Bologna. Il braccio est-ovest è formato da una sola antenna di forma cilindro-parabolica lungo 0 metri e largo metri. Il braccio nord-sud è formato da antenne anch esse di forma cilindro-parabolica lunghe, metri e larghe, disposte parallelamente a metri l una dall altra. Tutto l insieme più che una croce ha la forma di una T. Alla Croce si sono aggiunte tre grandi parabole, una di metri di diametro sempre a Medicina, una di metri a Noto (Sr) in Sicilia e una da metri in Sardegna in località San Basilio, a km da Cagliari, a formare un unico radiotelescopio che a sua volta è inserito in un interferometro intercontinentale internazionale. Ultravioletto I telescopi spaziali per l ultravioletto rappresentano la naturale estensione dei telescopi ottici, in quanto la gran maggioranza delle stelle e delle nebulose interstellari irraggia in gran parte nell ultravioletto. A differenza dei radiotelescopi, i telescopi per l ultravioletto sono in tutto simili a quelli ottici. Fra questi vanno ricordati tre grandi successi della scienza spaziale, Copernicus (lanciato il agosto 1), IUE (International Ultraviolet Explorer, gennaio 1) e HST, il telescopio spaziale Hubble (Hubble Space Telescope, aprile e ancora funzionante). Copernicus, è stato il primo grande telescopio in orbita con uno specchio di 0 cm ed è rimasto unico per aver reso possibile ottenere spettri ad alta risoluzione fra 00 e Angstrom, regione spettrale che ha permesso misure accurate dell abbondanza del deuterio interstellare, di grande importanza per la verifica delle teorie cosmologiche. APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

Il telescopio spaziale Hubble ha un diametro di, metri. Operando in orbita terrestre fuori dall atmosfera, il Telescopio Spaziale ha l enorme vantaggio di non essere disturbato dalla turbolenza dell aria. Per tale motivo, le sue immagini sono generalmente dieci volte più nitide rispetto ai maggiori telescopi ottici terrestri. Da vent anni, il Telescopio Spaziale è lo strumento di punta dell astronomia mondiale. (NASA) IUE è stato l unico a orbitare su un orbita geosincrona, cioè a circa.000 km dalla Terra e avere un periodo orbitale di circa un giorno, il che permetteva di utilizzarlo come un telescopio a terra, in modo estremamente flessibile. Malgrado lo specchio fosse di soli cm, lo spettrografo era molto più rapido di Copernicus e consentiva di ottenere spettri ad alta e bassa risoluzione anche di stelle più deboli della 1 a magnitudine. l telescopio spaziale Hubble col suo specchio di, metri è stato portato in orbita il aprile dalla navicella Shuttle Discovery. È stato ed è il più grande telescopio ottico in orbita. Oltre a sfruttare l assenza di atmosfera per studiare i corpi celesti dall ultravioletto all infrarosso, HST, grazie all assenza di turbolenza atmosferica ha un potere risolutivo che gli ha permesso di mostrarci dettagli mai visti prima di nebulose interstellari e di galassie. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 HST, come anche Copernicus è in orbita bassa, circa 00 km dalla Terra. Il periodo orbitale è circa 0 minuti. Questo vuol dire che ogni minuti circa bisogna cambiare il campo di osservazione perché nascosto dalla Terra. Perciò se dobbiamo osservare oggetti deboli che richiedono esposizioni di molte ore bisogna osservarli per mezz ora e poi riprenderli di nuovo in orbite successive. Oppure se abbiamo una stella variabile in modo irregolare da osservare in continuazione, non è possibile farlo. Inoltre occorre programmare in anticipo tutta la serie di oggetti da osservare e non è possibile cambiarla sul momento, come si fa a Terra (e come si può fare con IUE), se appare un fenomeno inaspettato come l esplosione di una nova o di una supernova. In compenso l orbita bassa ha permesso agli astronauti di raggiungere con lo Shuttle il telescopio spaziale, sia per installare una lente correttrice di errori che erano stati fatti nella lavorazione dello specchio, sia per sostituire gli strumenti ausiliari (spettrografi, fotometri, camere) nel piano focale del telescopio con un bell esempio di «attività extraveicolare», cioè le ormai celebri «passeggiate nello spazio». Infrarosso Il cielo è stato osservato anche nell infrarosso, a lunghezze d onda da qualche micron fino a 0 micron. Il primo telescopio di questa categoria è stato IRAS (Infrared Astronomical Satellite, della NASA). L europeo ISO (Infrared Space Observatory), è stato messo in orbita il 1 novembre 1 e ha lavorato per quasi due anni. A differenza dei telescopi per l ottico e l ultravioletto, la vita dei telescopi per l infrarosso è piuttosto breve. Questo dipende dal fatto che il telescopio osserva oggetti a bassa temperatura che irraggiano soprattutto nell infrarosso e hanno la stessa temperatura del telescopio, che introduce quindi un indesiderata fonte di rumore. Per evitare ciò, occorre immergere il telescopio in un grande thermos pieno di elio liquido, il quale evapora abbastanza rapidamente. Il più recente telescopio per infrarosso si chiama Spitzer in onore dell astrofisico americano Lyman Spitzer. Esso ha permesso di individuare la luce infrarossa diffusa che si Il Telescopio Spaziale Spitzer opera nell infrarosso, con un diametro di cm. È stato lanciato nel 0 su un orbita interplanetaria attorno al Sole (disegno a destra), lontano dalla Terra per evitare il riscaldamento del telescopio da parte del nostro pianeta. (NASA) APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

ritiene sia dovuta alle prime grandi stelle, formatesi 0 o 0 milioni di anni dopo il Big Bang. Telescopi per raggi X e Gamma Fra i telescopi a raggi gamma e raggi X, ricordo l UHURU che ha osservato per primo il cielo a raggi X ed è stato lanciato dalla piattaforma petrolifera italiana davanti alle coste del Kenia. L idea dell utilizzo della piattaforma per il lancio dei satelliti è stata dell italiano Luigi Broglio, esperto di astronautica. Da qui fu lanciato il satellite San Marco il 1 dicembre, che fece dell Italia l unica nazione oltre a USA e URSS ad avere un proprio satellite in orbita attorno alla Terra. Importante da ricordare il satellite per raggi gamma Beppo Sax, dedicato a Giuseppe Occhialini, Beppo per gli amici e colleghi. Nel 1, al tempo della guerra fredda, gli Usa avevano lanciato due satelliti Vela per scoprire eventuali esplosioni nucleari 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 clandestine al di fuori dell atmosfera. Invece delle bombe sovietiche, questi scoprirono degli improvvisi lampi di radiazione gamma la cui durata andava da qualche centesimo di secondo a qualche minuto. I lampi apparivano indifferentemente in ogni parte del cielo. Generalmente al lampo gamma seguiva un aumento di radiazione a raggi X. La distribuzione perfettamente isotropica sia rispetto alla Terra che rispetto alla Via Lattea voleva dire che si trattava di oggetti situati in un alone molto grande intorno alla Galassia, tanto che si poteva considerare la Terra praticamente al centro della Via Lattea, oppure si trattava di galassie. Senza sapere da che oggetto proveniva il lampo, e quindi senza conoscerne la distanza era impossibile calcolare l energia emessa. La difficoltà di identificare gli oggetti responsabili dei lampi gamma dipende dal fatto che i rivelatori gamma ci dicono che il lampo proviene da una parte del cielo molto ampia ma non il punto preciso. Il problema è stato risolto da Beppo Sax, il quale a bordo, oltre alla camera per raggi gamma aveva anche un rivelatore di raggi X che era in grado di individuare con precisione la posizione di una sorgente. Quando veniva osservato un lampo gamma, Beppo Sax aveva la capacità di passare rapidamente dal modo di osservazione a raggi gamma a quello a raggi X e andare poi a cercare in quella parte di cielo la presenza di una sorgente rapidamente variabile di raggi X. In questo modo si è potuto stabilire che i lampi gamma provengono tutti da lontane galassie, e l emissione inizia a raggi gamma e poi continua nel dominio dei raggi X, ultravioletto, visibile. Poiché le galassie responsabili dei lampi sono tutte lontane alcuni miliardi di anni luce, noi le vediamo nel lontano passato quando erano molto più giovani, e quindi i lampi gamma sarebbero un fenomeno caratteristico delle galassie di più recente formazione. Successivamente, sono stati messi in orbita diversi telescopi per osservare le radiazioni ad alta energia, come il GRO (Compton Gamma Ray Observatory), che ha operato durante un decennio fino all anno 00. Fra i principali strumenti ora in attività, abbiamo il satellite Chandra (in onore del fisico indiano Chandrasekhar) per i raggi X, lanciato dalla NASA nel 1. Per i raggi Gamma è attualmente in funzione il satellite Fermi, con la partecipazione dell Italia e di altri Paesi, insieme alla NASA che lo ha lanciato nel 0. Un importante partecipazione italiana si ha nel satellite europeo Integral per raggi X e Gamma, in attività dal 0. Hipparcos Un telescopio spaziale unico nel suo genere è stato HIPPARCOS (HIgh Precision PARallax COlleting Satellite), destinato a misurare distanze, moti propri e magnitudini delle stelle, e perciò chiamato APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

Il telescopio Compton a raggi Gamma. Denominato anche GRO (Gamma Ray Observatory), questo strumento ha funzionato in orbita terrestre dal al 00. (NASA) «Ipparco», perché come il grande astronomo greco fece il primo catalogo stellare, così HIPPARCOS ha fatto il primo catalogo astrometrico spaziale. È stato lanciato dall Agenzia Spaziale Europea nell agosto 1. Grazie a un complesso sistema ottico ha potuto misurare distanze e moti propri di centinaia di migliaia di stelle e il loro splendore nel blu e nel giallo-verde. Il catalogo Hipparcos contiene dati per 1. stelle, le più deboli delle quali sono 1 volte più deboli della sesta magnitudine. In un secondo catalogo basato sulle osservazioni di Hipparcos, chiamato Tycho, da Tycho Brahe, grande osservatore e maestro di Keplero, sono elencate più di un milione di stelle, con precisione un po inferiore, e gli oggetti più deboli sono quasi 00 volte più deboli di quelle visibili a occhio nudo, cioè di magnitudine 1,. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 SONDE INTERPLANETARIE L esplorazione diretta del Sistema solare Per lo studio del Sistema solare, al giorno d oggi generalmente le osservazioni non si fanno più con i telescopi, come aveva iniziato a fare Galileo Galilei. Le moderne ricerche planetarie procedono invece con l esplorazione diretta, inviando sonde spaziali verso i pianeti per osservarli da vicino, oppure addirittura per toccarne il suolo. Cominciando dallo spazio circumterrestre, la presenza dell uomo in orbita a partire dall anno 00 è ormai continua a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, per la conduzione di ogni genere di studi scientifici e astronomici. Ma forse non tutti sanno che l unico mezzo attualmente disponibile per andare nello spazio è la vetusta navicella russa Soyuz, essendo ormai fuori servizio lo Space Shuttle americano. Lanciata per la prima volta nel 1 dall Unione Sovietica, la Soyuz ha avuto diverse generazioni nel corso dei decenni. Attualmente viene utilizzata la versione Soyuz- TMA, capace di portare in orbita astronauti. La navicella russa Soyuz-TMA, capace di portare tre uomini in orbita. Dopo la dismissione degli Shuttle americani, questo antiquato ma collaudatissimo veicolo spaziale russo resta l unico mezzo per raggiungere la Stazione Spaziale. (ROSCOSMOS/NASA) APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

Il «treno» lunare Apollo è una complessa struttura modulare, che ha orbitato intorno alla Luna nelle missioni con astronauti. Sulla sinistra si trova il voluminoso Modulo di Servizio, con la capsula conica per l equipaggio. A destra è agganciato Il LEM (Modulo di Escursione Lunare) a forma di ragno. (GRAFICA NASA) Sonde lunari Il primo corpo celeste esplorato direttamente, rendendo così obsoleto il telescopio per il suo studio scientifico, è stata ovviamente la Luna. Negli anni Sessanta una numerosa serie di sonde automatiche ha anticipato lo sbarco degli astronauti, dopo che nel 1 la sonda sovietica Luna aveva mostrato per la prima volta la faccia nascosta agli occhi umani. L epopea del Progetto Apollo resta tuttora ineguagliata. L impresa è stata così straordinaria, che vi sono numerose persone le quali non credono che missioni con 1 astronauti americani abbiano raggiunto la Luna più di anni fa, tra il 1 e il 1. Il veicolo spaziale utilizzato per queste missioni è un astronave composta di moduli collegati, che formano una specie di «treno» in orbita attorno alla Luna. A un estremità si trova il Modulo di Servizio, cilindrico, con il potente motore per ripartire verso la Terra. Questo voluminoso elemento è collegato alla capsula Apollo, di forma conica, che ospita gli astronauti e servirà al rientro sul nostro pianeta. A essa è agganciato Il LEM (Modulo di Escursione Lunare), destinato a staccarsi per scendere sulla Luna, che a sua volta 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 comprende una base dotata di zampe, nonché il piccolo Modulo di Risalita che riporterà gli astronauti in orbita lunare. Dopo il Progetto Apollo, gli sbarchi degli astronauti sono cessati, ma è proseguita attivamente l esplorazione strumentale del nostro satellite. Non vanno dimenticate le sonde sovietiche della serie Lunik, veri robot capaci di muoversi per chilometri sul suolo lunare e di riportare campioni sulla Terra, che hanno proseguito le loro missioni fino al 1. Nei decenni successivi, l esplorazione è proseguita da parte di varie Nazioni, con l invio in orbita lunare di sonde piccole ma sofisticate, che hanno mappato metro per metro il suolo della Luna. Vi sono state varie sonde americane: citiamo Clementine «piccola come un arancia» nel 1; le cinque missioni fotografiche Lunar Orbiter tra il 1 e il 1; il Lunar Prospector partito nel 1 e fatto schiantare l anno dopo sul Polo Sud lunare, fino alla Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) lanciata nel 0 e ancora in attività. Anche i Paesi orientali si sono cimentati con la Luna: la sonda giapponese Kaguya (Selene) in orbita dal 0 al 0 ha inviato splendidi filmati, per ultima la cinese Chang e- ha orbitato per mesi attorno alla Luna nel, effettuando riprese ad alta risoluzione. Venere e Mercurio L esplorazione diretta del suolo di Venere è stata finora appannaggio esclusivo della vecchia Unione Sovietica, che ha realizzato imprese eccezionali tra il 1 e il 1, facendo scendere le sonde corazzate Venera (dalla Venera alla Venera 1) sotto l impenetrabile coltre di nubi che avvolge il pianeta. Queste enormi sonde, simili piuttosto a dei batiscafi, hanno resistito per più di un ora alle terribili pressioni e alle altissime temperature (quasi 00 C) del pianeta, analizzando l ambiente e scattando fotografie panoramiche sulla infernale superficie venusiana. Da parte loro, gli Stati Uniti hanno inviato la sonda Magellan in orbita attorno a Venere dal 1 al 1, mappando l intera superficie del pianeta con il radar. Si sono così scoperti numerosi vulcani attivi. Mercurio, il pianeta più vicino al Sole, non è stato oggetto di molte missioni spaziali. È stato raggiunto per la prima volta nel 1 dalla sonda americana Mariner, che ha sorvolato il pianeta per volte in un anno. Poi Mercurio è stato rivisitato nuovamente appena nel 0 dalla sonda Messenger, che è tuttora in attività orbitando attorno al pianeta. Esploratori marziani Marte è il pianeta più simile alla Terra ed è anche il meglio esplorato, alla ricerca per ora infruttuosa di vita extraterrestre. Le 0 APPENDICE 0_appendice.indd 0 1/0/1 1:

I rover marziani. Spirit e il suo gemello Opportunity sono due veicoli con intelligenza artificiale, che hanno percorso per anni il suolo di Marte. Hanno esplorato montagne e crateri, analizzando il terreno e le rocce. (GRAFICA NASA) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 1 0_appendice.indd 1 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 prime sonde a posarsi sul pianeta rosso furono i due Viking gemelli nel 1, autentici laboratori chimici per l analisi del suolo e dell ambiente marziano. Due decenni dopo, nel 1 il Pathfinder atterrò su Marte e fece anche uscire un piccolo robot semovente, il Sojourner, capace anche di trapanare e analizzare le rocce. Nel 0, la Phoenix atterrò vicino alla calotta polare, trovando acqua ghiacciata nel terreno. Spirit e Opportunity sono due rover gemelli, atterrati su Marte nel 0, che poi hanno viaggiato per chilometri sul pianeta rosso esplorando il territorio, salendo sulle montagne e nei crateri, con la facoltà di analizzare il terreno e le rocce nei luoghi più interessanti. Sono dotati di intelligenza artificiale, che li rende capaci di evitare gli ostacoli anche senza istruzioni dalla Terra. La parte superiore è coperta di pannelli solari, mentre il lungo «collo» regge una telecamera stereoscopica. Nel 1 Opportunity è ancora in funzione. Viaggiatori del profondo I Pioneer e, partiti nel 1 e, furono le prime sonde a spingersi verso Giove e Saturno, e a lasciare il Sistema solare. APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

Viaggiatori del profondo. A sinistra: una delle due sonde gemelle Voyager, che hanno esplorato i pianeti giganti: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. L immagine è scura poiché lontano dal Sole c è poca luce; queste sonde non hanno pannelli solari ma piccoli generatori nucleari. (GRAFICA NASA) A destra: la sonda Galileo ha inviato una capsula di discesa nell atmosfera di Giove (in primo piano). La Galileo è entrata in orbita attorno al pianeta, esplorando (a sinistra) i famosi satelliti medicei. (GRAFICA DON DAVIS) Le due sonde interplanetarie gemelle Voyager, partite dalla Terra nel 1, hanno visitato con passaggi radenti i grandi pianeti esterni: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Il lunghissimo viaggio interplanetario è durato più di un decennio e la Voyager ha sorvolato Nettuno nel 1. Nelle regioni più remote del sistema planetario la luce del Sole scarseggia; pertanto le sonde che si spingono così lontano sono alimentate da generatori nucleari, perché i pannelli solari sarebbero inutili. Nel 1, dopo anni di viaggio, la sonda Galileo, è entrata in orbita attorno a Giove, esplorando con numerosi passaggi radenti i quattro satelliti scoperti da Galileo Galilei: Io, Europa, Ganimede e Callisto. La Galileo ha anche lanciato una capsula di discesa dentro l atmosfera del gigantesco pianeta. La missione Cassini ha raggiunto Saturno nel 0 dopo un viaggio di anni. Ha poi esplorato il sistema di anelli e i suoi numerosi satelliti, orbitando per anni attorno al grande pianeta. La piccola sonda europea Huygens si è staccata dalla nave-madre Cassini, per andare a esplorare il satellite Titano, che è avvolto in una nebbiosa atmosfera rossa. La discesa di Huygens su Titano ha svelato un mondo da fan- 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 tascienza, che ospita montagne, fiumi e laghi di metano. Questo satellite è il più grande del Sistema solare ed è l unico che possiede un atmosfera. Titano è anche il corpo celeste più lontano dalla Terra, su cui sia atterrata una sonda. Comete e asteroidi Le prime missioni verso una cometa sono state quelle della sonda europea Giotto e della sovietica Vega, che nel 1 hanno fotografato il nucleo della cometa di Halley. La prima missione con discesa su un asteroide è stata invece quella dell americana Near, che ha raggiunto Eros nell anno 00. Dopo numerose orbite, alla fine la sonda si è posata dolcemente su questo corpo celeste lungo km, che minaccia la Terra poiché percorre un orbita a rischio di collisione col nostro pianeta. La sonda giapponese Hayabusa (che in giapponese significa Falco pellegrino) ha raggiunto il piccolo asteroide Itokawa nel 0. In questa eccezionale missione, la Hayabusa ha toccato il suolo, prelevando alcuni minuscoli frammenti con un congegno a scatto. Nell urto contro l asteroide, però, si sono persi i contatti La missione Cassini ha studiato gli anelli e i satelliti di Saturno. Il modulo Huygens (capsula conica) ha raggiunto Titano, il satellite (a destra) con l atmosfera rossa. (GRAFICA NASA, JPL) APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

La discesa di Huygens su Titano ha svelato un mondo alieno con montagne, fiumi e laghi. Il paesaggio al suolo mostra la spiaggia di un lago di metano liquido. (GRAFICA D. DUCROS, ESA) con la sonda, che ha iniziato a rotolare nello spazio, totalmente fuori controllo. Dopo mesi di sforzi, gli scienziati giapponesi sono infine riusciti a riprendere i comandi dirigendo la Hayabusa verso la Terra. Cinque anni dopo la sonda ritornava sul nostro pianeta, facendo cadere una capsula che è stata recuperata in Australia. 1 La sonda americana Deep Impact (Impatto Profondo) nel 0 ha fatto schiantare un apposito modulo sul nucleo della cometa Tempel 1, provocando un esplosione artificiale. Questa ha generato un aumento di luminosità della cometa, visibile anche dalla Terra. 1 Successivamente, la sonda Stardust (Polvere di Stelle) ha sorvolato la Tempel 1 fotografando il nuovo cratere «fatto a mano». La stessa Stardust aveva in precedenza compiuto un lungo viaggio interplanetario, sorvolando la cometa Wild e inviando sulla Terra alcune particelle di pulviscolo della chioma, racchiuse in una capsula. La missione della sonda Dawn è in pieno svolgimento. Dopo aver raggiunto nel l asteroide Vesta, che è il terzo corpo in 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 1 1 1 1 1 1 1 1 La sonda giapponese Hayabusa sull asteroide Itokawa. Sulla punta dell asteroide, la sonda ha fotografato la propria ombra (macchiolina scura), ma non ha potuto ritrarre se stessa, per cui è riprodotta con un fotomontaggio. (JAXA - JAPAN AEROSPACE EXPLORATION AGENCY) 1 Esplosione artificiale sulla cometa Tempel 1, prodotta dalla sonda Deep Impact. Disegnata in piccolo, è riportata la sonda Stardust che successivamente ha sorvolato la cometa. (NASA) APPENDICE 0_appendice.indd 1/0/1 1:

1 Il motore a ioni. Questo rivoluzionario mezzo di propulsione interplanetaria è in grado di funzionare continuamente per anni. (JAXA) ordine di grandezza nella fascia degli asteroidi (dopo Cerere e Pallade), la sonda dovrà toccare il pianetino Cerere nel 1. Le più moderne sonde americane e giapponesi per l esplorazione di comete e asteroidi sono equipaggiate con motori a ioni, che consentono maggiore libertà nelle traiettorie di viaggio entro il Sistema solare. Infatti il motore a ioni è un propulsore rivoluzionario, che può funzionare continuamente per anni. 1 NELLE PAGINE SEGUENTI La scala del cosmo. Per orientarci nell Universo, possiamo usare il metodo delle «scatole cinesi», dove ogni cubo è 00 volte più grande del precedente. Partendo da 1 metro lineare (al centro in basso nella figura), troviamo un primo cubo (a sinistra) che ha 1 km di lato e comprende la località, o il rione cittadino, in cui ci trovaimo. Il cubo successivo, con 00 km di spigolo, contiene l Italia (qui ritratta dall orbita). Il passaggio seguente ci porta già nello spazio, poiché arriviamo a 1 milione di chilometri, che è la dimensione del sistema Terra-Luna. Nel prossimo cubo, entro 1 miliardo di km ci sta il nostro Sistema solare fino a Giove. Con tale progressione di mille in mille, andiamo poi a considerare (pagina a destra) un cubo di 00 miliardi di km, pari a 0,1 anni luce, che risulta vuoto con il Sole al centro. Le distanze interstellari sono così grandi, che soltanto la prossima «scatola», con 0 anni luce di spigolo, contiene le stelle più vicine a noi. Poi nel cubo che segue, entro 0.000 anni luce, ci sta tutta la Via Lattea. Questa è solo una delle innumerevoli galassie disperse nell Universo, che vediamo aggregate in ammassi nel successivo cubo di 0 milioni di anni luce. La serie però non va avanti indefinitamente, perchè alla fine dobbiamo fermarci a una «scatola» ideale di 0 miliardi di anni luce (a destra in basso), che comprende l intero Universo osservabile. (WWW.FERLUGA.NET) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Telescopi e sonde. Gli strumenti per la conquista dello spazio 0_appendice.indd 1/0/1 1: