I selfie spaziali nel lungo viaggio tra le lune di Giove. La missione Juice spiegata bene

Venerdì 14 aprile l’Agenzia Spaziale Europea ha lanciato la missione Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) che studierà le lune ghiacciate di Giove: Europa, Ganimede e Callisto. Si tratta di tre dei 4 satelliti scoperti da Galileo nel 1610, manca la luna più interna Io che è caratterizzata da parossistica attività vulcanica e, per questo, non è affatto ghiacciata. Senza nulla togliere ad Io, le lune ghiacciate hanno un interesse particolare perché sotto la spessa crosta di ghiaccio si ha la prova, o si sospetta la presenza, di un oceano dove, al riparo della coltre di ghiaccio e grazie a sorgente di calore interna, potrebbero esserci condizioni favorevoli allo sviluppo di qualche forma di vita. Nel caso di Europa, si sono visti getti di vapore uscire dalle spaccature che attraversano la superficie ghiacciata. Juice non è equipaggiato per andare a ricercare segni di vita, piuttosto vuole studiare la superficie e la struttura interna delle Lune con particolare attenzione a Ganimede la luna più grande del sistema solare, più grande di Mercurio. Il lanciatore europeo Ariane 5 ha fatto un lavoro impeccabile e, partendo esattamente nella ristrettissima finestra di lancio, ha inserito Juice nella complicata traiettoria che lo porterà a Giove nel luglio 2031.

Mentre salutava la Terra, la sonda si è anche fatta qualche selfie, mostrando i grandi pannelli solari dispiegati.

Bisogna dire che tutto a bordo di Juice è grande. Oltre ad avere enormi pannelli solari, che totalizzano un’area di 85 metri quadrati, con le sue 6 tonnellate (comprensive di 3 tonnellate di carburante) Juice è una delle sonde più pesanti mai lanciate. Pannelli solari così grandi sono necessari per fornire energia agli strumenti quando la sonda sarà in orbita intorno a Giove che è 5 volte più lontano dal Sole rispetto alla Terra e riceve 25 volte meno energia per unità di superficie. Le sonde NASA che si sono avventurate nello spazio profondo (i Pioneer, i Voyager, Galileo, Cassini, New Horizons) non hanno pannelli solari perché usano generatori ai radioisotopi, una tecnologia che l’ESA non ha mai sviluppato.

Ma torniamo al viaggio, se vi è capitato di leggere la storia delle sonde Voyager, le prime sonde che hanno fatto il grand tour del sistema solare esterno e si stanno allontanando dalla zona di influenza del Sole, forse avrete notato che tra il lancio (5 sett 1977 per Voyager 1) e l’arrivo a Giove (5 marzo 1979) erano passati 18 mesi, come mai Juice ci metterà 8 anni?

La ragione della differenza va cercata nella meccanica celeste. Ariane 5, per quanto potente, non ha abbastanza energia per immettere una sonda così massiva nella traiettoria diretta verso Giove. Piuttosto bisogna fare delle deviazioni per “succhiare” energia a pianeti con una manovra che prende il nome di fionda gravitazionale. Il passaggio ravvicinato a un pianeta, infatti, modifica la direzione della traiettoria della sonda, e, se ben pianificato, può allinearla con la direzione dell’obiettivo. Pur non cambiando il valore della velocità della sonda, questa manovra aumenta il valore della componente allineata della velocità e questo è quello che conta. Il numero dei passaggi ravvicinati che si devono fare (tecnicamente Fly-by) dipende da quanto allineamento è necessario. Per Juice ce ne vorranno 4: prima un fly-by del Sistema Terra-Luna nell’agosto 2024 (con un sorvolo della Luna seguito 36 ore dopo da uno sulla Terra), poi Venere nell’agosto 2025, un secondo fly-by della Terra nel settembre 2026 ed un terzo nel gennaio 2029 che gli darà la velocità giusta per arrivare a Giove nel luglio 2031. Per coprire una distanza di 700 milioni di km Juice avrà fatto un viaggio 10 volte più lungo, girando per il sistema solare cercando di allineare (a costo zero) la sua velocità. Ci vorrà tempo, ma non si userà carburante che sarà utilizzato per la manovra di frenata necessaria per farsi catturare da Giove e per eseguire la serie di altri passaggi ravvicinati per sorvolare sempre più da vicino i pianeti ghiacciati alla ricerca di segnali magnetici che confermino la presenza di acqua salata sotto il ghiaccio ma anche per misurare lo spessore della crosta ghiacciata e quanto l’attrazione gravitazione di Giove modifichi la superficie delle lune attraverso effetti simili alla marea sulla Terra.

In totale sono previsti 35 fly-by: 21 su Callisto, 2 su Europa il resto su Ganimede fino a farsi catturare dalla gravità della luna e mettersi in orbita nel dicembre 2034. Sarà la prima volta che una sonda orbiterà una luna del sistema solare esterno. Juice cercherà di avvicinarsi quanto più possibile alla superficie e la missione dovrebbe finire con uno schianto programmato proprio su Ganimede. Durante tutte queste complicate manovre, Juice dovrà cercare di evitare le fasce di radiazione di Giove perché potrebbero rovinare gli strumenti che sono protetti da scudi di piombo, ma meglio non correre rischi. La scienza italiana ha fornito quattro dei 10 strumenti della missione: la camera ad alta risoluzione JANUS e l’iperspettrale di MAJIS, lo strumento Radar RIME (Radar Sounder for Icy Moons Exploration), capace di penetrare lo strato ghiacciato, e il KaT (Ka Translator) dello strumento 3GM. Juice non sarà l’unica missione a studiare le lune ghiacciate di Giove. Attualmente la missione della NASA Juno (che pure ha un contributo italiano), che orbita Giove dal 2016, ha fatto fly-by di Europa e Ganimede e farà anche una puntatina su Io. Ma mentre Juice sarà impegnato ad allineare la velocità, nell’ottobre 2024 la NASA lancerà Europa Clipper che lo batterà sul tempo nel viaggio verso Giove. Grazie alla potenza del razzo Falcon Heavy, Europa Clipper dovrà fare solo due flyby (su Marte e Terra) ed arriverà nell’aprile 2030. Ovviamente non ci sono gare, NASA ed ESA hanno una lunga storia di collaborazioni di successo e le lune ghiacciate offrono una miriade di problemi da studiare, anche perché potrebbero essere i prototipi di una classe dei numerosissimi pianeti che si stanno scoprendo intorno ad altre stelle.

Per concludere vorrei fare una riflessione di politica spaziale, un tasto dolente che non può essere ignorato. Il bellissimo lancio di Juice ad opera di Ariane 5 è stato il primo effettuato dallo spazioporto europeo di Kourou nel 2023. Nello stesso giorno, 14 aprile, Space X ha fatto il suo 24esimo lancio del 2023. 24 a 1 non è un gran bel risultato per l’industria dei lanciatori europea che, di questo passo, rischia di diventare irrilevante in un panorama mondiale sempre più agguerrito. Intendiamoci, Ariane 5 è uno stupendo lanciatore, capace di cose egregie, ma è un lanciatore “a perdere” e questo approccio non è più competitivo sul mercato mondiale. Questo non significa che l’industria europea sia scadente, piuttosto significa che sono state fatte scelte manageriali troppo conservative senza investimenti per sviluppare sistemi innovativi come invece hanno fatto gli imprenditori privati americani, Elon Musk in primis. Space X lancia così tanto perché ha sviluppato la tecnologia del recupero del primo stadio e del suo riutilizzo. In questo modo ha abbassato i costi ed aumentato la frequenza dei lanci. Morale: essere bravi non basta, occorre imparare anche ad essere competitivi sul mercato mondiale.