lunedì 18 settembre 2017

Atlas , Daphnis e Pan: piccoli tesori di Saturno scoperti dalla missione Cassini-Huygens



Saturno è il sesto pianeta del Sistema solare in ordine di distanza dal Sole ed il secondo in ordine di grandezza, dopo GioveSaturno, con Giove, Urano e Nettuno, è classificato come gigante gassosoSaturno è composto principalmente di idrogeno, e in piccole proporzioni di elio, a cui seguono, in proporzione decrescente, gli altri elementi. 
Il nucleo, consistente in silicati e ghiacci, è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico e quindi di uno strato esterno gassoso. Le velocità del vento nella atmosfera di Saturno può raggiungere 1800 km/ora, significativamente più veloce di quelle su Giove
Saturno ha un esteso e vistoso sistema di anelli, che consiste principalmente in particelle di ghiacci e polveri di silicati. Una sessantina di lune sono oggi conosciute, Titano è la più grande ed è l'unica luna del sistema solare ad avere un'atmosfera significativa. 

Un montaggio di vedute dalla nave spaziale Cassini della NASA per mostrare tre piccole lune simili a lance d'anello di Saturno: Atlas, Daphnis e Pan sulla stessa scala per facilitare il confronto. Due differenze tra Atlas e Pan sono evidenti in queste figure in basso. La banda equatoriale di Pan è molto più sottile e più definita, e la massa centrale di Atlas (la parte sotto la banda equatoriale liscia) sembra essere più piccola di quella di Pan. Le immagini di Atlas e Pan sono state proposte usando filtri spettrali a raggi infrarossi, verdi e ultravioletti, combinati per creare viste colorate (figura A) che evidenziano sottili differenze di colore tra le superfici delle lune alle lunghezze d'onda non visibili .Pan, la luna più interna di Saturno, orbita in apparenza da sola attorno al pianeta gigante all’interno della divisione di Encke, nell’anello A
Anello A di Saturno
di Saturno. Nome appropriato, per Pan – il cui nome deriva dal greco paein, cioè “pascolare” – è un satellite pastore, ovvero un satellite naturale che con la sua particolare orbita in prossimità di un anello planetario, contribuisce a mantenerlo stabile pur modificandone la forma e l’estensione attraverso meccanismi di interazione gravitazionale. 
La maggior parte dei satelliti naturali conosciuti presenta il fenomeno di risonanza orbitale con altri corpi oppure di rotazione sincrona (completano una rotazione per ogni rivoluzione). Un'eccezione è Iperione
, satellite di Saturno che presenta una rotazione caotica a causa della sua forma estremamente irregolare. Non si conosce attualmente nessun satellite che possieda a sua volta un satellite: gli effetti mareali del pianeta primario renderebbero probabilmente le orbite instabili. Alcuni satelliti presentano tuttavia dei compagni nei loro punti lagrangiani, come ad esempio Teti e Dione, satelliti di Saturno. Ma anche la luna che ne porta il nome di Pan orbita sola intorno a Saturno, provocando l’allontanamento di tutti i corpuscoli che si trovino nel campo di azione della sua orbita.

Con i suoi 28 chilometri di diametro Pan  si mantiene libero da particelle ghiacciate, spingendole indietro verso gli anelli quando se ne allontanano. Gli scienziati ritengono che si inneschi un processo simile nei dischi protoplanetari – strutture discoidali di gas, polveri e ghiaccio in orbita attorno ad una stella o, più spesso, ad una protostella – dai quali hanno origine i pianeti.

L’immagine di Pan inquadra la faccia esposta al Sole degli anelli da  circa 38 gradi al di sopra del piano degli anelli stessi ed è stata raccolta dalla sonda Cassini con la sua camera ad angolo stretto nella luce visibile il 3 maggio del 2017.La veduta è stata acquisita da una distanza di circa 3.2 milioni di chilometri di distanza da Pan, con un angolo, o fase, tra il Sole, Pan e il veicolo spaziale di 56 gradi. La scala è di 19 chilometri per pixel. La missione Cassini-Huygens è un progetto congiunto NASA, ESA ed ASI lanciata il 15 ottobre 1997, per studiare il sistema di Saturno, comprese le sue lune e i suoi anelli

L'immagine Daphnis  viene  fornita come versione di montaggio per il quale sono state usate solo immagini monocromatiche (figura B).Tutte le immagini sono state scattate utilizzando la telecamera a “cassoni spaziali “
La sonda Cassini e la sua attrezzatura
della Cassini. Le immagini di Atlas furono acquisite il 12 aprile 2017, a 16.000 chilometri e ad un angolo del Sole-Luna-Spazio (o angolo di fase) di 37 gradi. Le immagini di Pan sono state scattate il 7 marzo 2017, a una distanza di 26.000 chilometri e un angolo di 21 gradi. L'immagine di Daphnis è stata ottenuta il 16 gennaio 2017, a distanza di 28.000 chilometri e ad un angolo di 71 gradi. Tutte le immagini sono orientate in modo che il nord sia in su. La missione di Cassini è un progetto cooperativo di NASA, ESA (Agenzia spaziale europea) e dell'Agenzia spaziale italiana. L'orbiter Cassini e le sue due telecamere a bordo sono state progettate, sviluppate e assemblate presso JPL. Il centro delle operazioni di imaging è basato sullo Space Science Institute di Boulder, Colorado.

martedì 12 settembre 2017

I dati tecnici della missione Juice (Jeo-Jgo-Joi-Eoi)

Ariane-5ECA

JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer), è una sonda di Giove pianificata, selezionata da ESA come la prima missione di grande impatto del programma dell'ESA Cosmic Vision 2015-2025.                                                                                                                                                   Punta ad indagare Giove e le sue grandi lune ghiacciate Callisto, Ganimede ed EuropaJUICE entrerà in orbita attorno a Ganimede durante la sua missione. JUICE prima noto come l’JGO (Jupiter Ganymede Orbiter), l'elemento di collegamento del progetto congiunto ESA NASA / ESA EJSM (Europa Mission Jupiter System). JEO (Jupiter Europa Orbiter) è l'elemento della NASA della congiunta missione NASA / ESA EJSM (Europa Jupiter System Mission). È progettato per seguire le principali scoperte delle missioni Galileo e Voyager sulla luna di Giove, Europa, specialmente nel suo oceano. JEO sarebbe stato costruito per resistere all'intensa radiazione in orbita di Europa e consisterebbe in un sistema orbitante con 11 strumenti scientifici progettati per un'ampia mappatura di Europa. Sulla strada per Europa, JEO visiterebbe il sistema gioviano e farebbe osservazioni frequenti di Giove, dei suoi satelliti e del suo ambiente. La missione sorella fornita da ESA è JGO. Nell'ambito dei temi e degli obiettivi dell'EJSM, la JEO si concentrerà sul suo sub-obiettivo: esplorare Europa per indagare sulla sua abitabilità. Mentre l'obiettivo principale di JEO è quello di orbitare attorno ad Europa, il ritorno scientifico comprende l'intero sistema gioviano, in particolare per quanto riguarda la potenzialità abitativa di Europa. JEO comprende esclusivamente i sorvoli di Io e Europa, e comprende sorvoli anche di Ganymede e Callisto, insieme a ~ 2,5 anni osservando l'atmosfera di Giove, la magnetosfera e gli anelli. Il team predisposto dalla NASA-ESA (JJSDT) ha sviluppato obiettivi scientifici, misurazioni, carico utile del modello e valutazioni di valore scientifico per l'elemento JEO dell'EJSM. Il modello verrà utilizzato per valutare la fattibilità degli obiettivi scientifici e consentire le stime dei costi del sistema. Il carico utile effettivo che deve supportare il modello è stato annunciato dalla NASA nel 2011.                                                               Obiettivi scientifici: oceano di Europa da caratterizzare l'estensione dell'oceano e la sua relazione con l'interno più profondo. Guscio di ghiaccio di Europa: caratterizzare il guscio di ghiaccio e tutte le acque sotterranee, compresa la loro eterogeneità e la natura dello scambio di ghiaccio in superficie. La chimica di Europa: determinare le composizioni superficiali e chimiche globali, in particolare per quanto riguarda l'abitabilità. Geologia di Europa: comprendere la formazione delle caratteristiche superficiali, inclusi i siti di attività recenti o attuali e identificare e caratterizzare i siti candidati per l'esplorazione futura, in situ. Sistema di Giove: capire Europa nel contesto del sistema  di Giove. JEO verrebbe lanciato nel febbraio 2020 su un Atlas-5 (551)
Atlas-5
e, usando una traiettoria balistica con assistenti di gravità Venus-Terra-Terra (VEEGA), arriverebbe su Giove nel dicembre 2025. Jupiter Orbit Insertion (JOI) inizierebbe un  tour gioviano di 30 mesi. Il tour di sistema seguito da una fase di mappatura scientifica di 9 mesi dopo l'inserimento nell'orbita Europa (EOI) nel luglio del 2028. L'orbiter avrebbe infine influenzato la superficie di Europa dopo aver sofferto di danni dovuti alla radiazione o esaurendo il carburante di manutenzione dell'orbita. I punti salienti del giro Gioviano e della fase di mappatura Europa includono: esempio di Tour Gioviano
incontrare Io, forse includendo un volo su un cono vulcanico, Europa viene incontrato prima da EOI,  incontrando poi Ganymede, per esaminare la magnetosfera di Ganymede,  incontrando infine Callisto, almeno con un sorvolo vicino alla zona polare.                                            Monitoraggio continuo magnetosferico, controllo regolare dell'atmosfera di Io e di Giove.           Dopo la cancellazione della missione NASA sorella JEO , è stato rinominato Juice. Nel luglio 2015 è stato scelto Airbus Difesa e Spazio.  Sarà lanciato nel 2022 dallo spazio-porto europeo di Kourou, nella Guiana francese, su un Ariane-5ECA , arrivando a Giove nel 2030 passando almeno tre anni a fare osservazioni dettagliate. Diversi satelliti galileiani di Giove - Io vulcanico, Europa ghiacciato e Ganimede che con Callisto si presentano con un misto di rocce-ghiaccio - sono  tutti aspetti che rendono il sistema gioviano, come se fosse un sistema solare in miniatura a sé stante. Con Europa, Ganimede e Callisto tutti pensati per ospitare oceani interni, la missione studierà le lune come potenziali habitat per la vita, affrontando due temi chiave della Vision Cosmic: quali sono le condizioni per la formazione dei pianeti e l'emergere della vita, e come lavora nel sistema solare? JUICE osserverà continuamente l'atmosfera e la magnetosfera di Giove, e l'interazione dei satelliti galileiani con il pianeta gigante gassoso. Si visiterà Callisto, l'oggetto più cosparso pesantemente da crateri del sistema solare, e per due volte si sorvolerà  EuropaJUICE farà le prime misurazioni dello spessore della crosta ghiacciata di Europa e individuerà i siti candidati per la futura esplorazione in situ. La sonda entrerà finalmente in orbita intorno a Ganimede nel 2032, dove si studierà la superficie ghiacciata e la struttura interna della Luna, compreso il suo oceano sotto la superficie. Ganimede è l'unica luna del sistema solare conosciuto per generare il proprio campo magnetico, e Juice osserverà le interazioni magnetiche e del suo plasma che sono davvero unici con la magnetosfera di Giove nel dettaglio. I principali driver di progettazione di questa navicella sono legati alla grande distanza dal Sole, l'uso di generazione di energia solare, e l'ambiente della dura radiazione erogata da Giove. Le inserzioni nell’orbita di Giove e Ganimede associate al gran numero di manovre di sorvolo (più di 25 assist gravità e sorvoli) richiedono che la navicella debba  trasportare circa 3000 kg di propellente chimico. La grande distanza dalla Terra si traduce in un tempo di andata e ritorno del segnale, fino a 1h 46 m, che richiedono un'attenta pre-pianificazione e l'esecuzione autonoma delle operazioni dalla sonda. Inoltre, il veicolo spaziale sarà dotato di un'antenna ad alto guadagno ~ 3 m di diametro per fornire almeno 1,4 GB al giorno di capacità di collegamento e di download. L’alloggio payload avrebbe preso in considerazione la necessità di schermatura contro le radiazioni e per soddisfare le esigenze dei singoli strumenti. La missione JUICE si concentra su Ganimede e Callisto, insieme a due passaggi vicino Europa, e rimane quindi fuori dalle principali fasce di radiazione di Giove per la maggior parte delle operazioni di missione. Ciò significa che la schermatura può essere utilizzata come protezione primaria per l'elettronica di bordo. Verrà generata energia dai pannelli solari in combinazione proprio per la grande distanza dal Sole, con grandi pannelli solari aventi un area, di solito circa 60 - 75 m 2 . Poiché l'ambiente di radiazione è dominato da elettroni, i pannelli solari possono essere utilizzati per fornire energia elettrica, con celle solari GaAs ottimizzate per condizioni “bassa intensità / bassa temperatura”. Questi gli strumenti per la missione JUICE:
·       Altimetro laser: deformazione Tidal di Ganimede; morfologia di superficie delle lune caratteristiche.
·       Esperimenti radio science: stato interno di Ganimede, la presenza di un oceano profondo e altre anomalie gravitazionali. Proprietà superficiali di Ganimede e Callisto. La scienza atmosferica a Giove, Ganimede, Europa e Callisto, e degli anelli di Giove.
·       Il radar per l’esperimento Icy Luna Exploration (RIME),
un radar di ghiaccio penetrante,  uno strumento chiave per il raggiungimento della scienza innovativa sulla geologia, condotto dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Jet Propulsion Laboratory della NASA (JPL), a Pasadena, in California, fornisce i sottosistemi chiave verso lo strumento, progettato per penetrare la superficie delle lune ghiacciate di Giove e conoscere meglio la loro struttura del sottosuolo. Lo strumento si concentrerà su Callisto, Ganimede,  Europa, per determinare i meccanismi di formazione e processi interni che si verificano per produrre corpi idrici nel sottosuolo. Su Europa, lo strumento cercherà anche zone sottili di ghiaccio e luoghi con l'attività più geologica, come piume.
·       Visibile-IR Iperspettrale Imaging Spectrometer: composizione di componenti non a base di acqua-ghiaccio su Ganimede, Europa e Callisto; stato e cristallinità di ghiaccio d'acqua. Su Giove: monitoraggio delle caratteristiche della nube troposferica, caratterizzazione delle specie minori, proprietà degli aerosol, punti caldi e aurore.
·       Spettrografo ultravioletti (UVS) per osservare le dinamiche e chimica atmosferica del sistema gioviano, compresi i suoi satelliti ghiacciati e luna vulcanica Io. Con il pianeta Giove, la squadra strumento spera di saperne di più sulla struttura verticale della sua stratosfera e determinare la relazione tra cambiamento delle condizioni magnetosferiche alle strutture aurorali osservate. Lo strumento è fornito dal Southwest Research Institute (SwRI)
·       Narrow Angle Camera: processi geologici su scala locale su Ganimede, Europa e Callisto; immagini di Giove dinamiche e della struttura della sua famigerata nube rossa
·       Ampio angolo della videocamera: la morfologia globale della superficie Ganimede. Globale per la morfologia scala regionale della superficie Callisto e Europa
·       Magnetometro:  campo magnetico intrinseco di Ganimede e la sua interazione con il campo di Giove. Induzione di campo magnetico come prova per riscontrare il sottosuolo oceano su Ganimede, Europa e Callisto.
·       Pacchetto per analizzare le particelle dell'ambiente (PEP) è un insieme di sei sensori guidati dall'Istituto Svedese di Astrofisica (IRF), in grado di fornire una mappa 3-D del sistema plasma che circonda Jupiter. Uno dei sei sensori, PEP-Hi
, viene fornito dalla Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory di Laurel, Maryland, ed è composto da due componenti separati conosciuti come Joee e JENIMentre Joee si concentra principalmente sullo studio della magnetosfera di Ganimede, le osservazioni di Jeni riveleranno la struttura e la dinamica della nube a forma di ciambella di gas e del plasma che circonda Europa.
·       Strumento onda submillimetrica : dinamica della stratosfera di Giove; profili verticali di velocità del vento e della temperatura; composizione e struttura dell’esosfera di Ganimede, Europa e Callisto.
·       Radio e strumento onda Plasma: Ganimede: esosfera e magnetosfera; Callisto ed Europa: campo magnetico e l'ambiente di plasma indotto; magnetosfera di Giove e le interazioni satellitari.









Le finalità della missione Juice nel sistema gioviano

La NASA ha predisposto gli strumenti per la missione 'Juice' -ESA- nel sistema di Giove.

La collaborazione della NASA in una futura missione con l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) per andare su Giove e le sue lune diventa una pietra miliare dell’esplorazione spaziale, una volta che è passata dalla progettazione preliminare alla fase di attuazione.                                                                                                                                         

Progettata per indagare l'emergere di mondi abitabili intorno ai giganti gassosi del nostro sistema solare, la Jupiter Icy Moon Explorer (Juice=succo) è prevista per il lancio nei prossimi cinque anni, arrivando a Giove nel mese di ottobre 2029. JUICE trascorrerà quattro anni a studiare la magnetosfera gigante di Giove, l'atmosfera turbolenta, e le gelide lune galileiane Callisto, Ganimede ed Europa.  Al Key Decision Point C (KDP-C), è stata approvata la fase di costruzione del progetto. Fornisce una linea di base. La prossima tappa coi contributi della NASA sarà la Critical Design Review (CDR) : si svilupperà in un anno. Il CDR per la missione complessiva "JUICE" dell’ESA è prevista nella primavera del 2019.                                                                “Siamo soddisfatti degli strumenti -ha dichiarato Jim Green, direttore della divisione di Scienze Planetarie-NASA –Washington- e siamo pronti ad avviarne l'attuazione. Prossimamente, JUICE andrà dal tavolo da disegno, alla costruzione dello strumento e poi alla piattaforma di lancio nel 2022. JUICE è una grande missione, programmata dall'ESA Cosmic Vision 2015-2025 portando una suite di 11 strumenti scientifici. La NASA fornirà l'Ultraviolet spettrografo (UVS), sottosistemi e componenti per due altri strumenti: la particella Ambiente Package (PEP) e il radar per l’esperimento Icy Luna Exploration (RIME). Gli UVS sono stati selezionati per osservare le dinamiche e la chimica atmosferica del sistema gioviano, compresi i suoi satelliti ghiacciati e la luna vulcanica Io. Con lo stesso pianeta Giove, la squadra che opera cogli strumenti vuole saperne di più sulla struttura verticale della stratosfera e determinare la relazione tra cambiamento delle condizioni magnetosferiche  con le aurore osservate. Lo strumento è fornito dal Southwest Research Institute (SwRI). Il PEP  insieme di sei sensori guidati dall'Istituto Svedese di Astrofisica (IRF), è in grado di fornire una mappa 3-D del sistema del plasma che circonda Jupiter. Uno dei sei sensori, noti come PEP-Hi, viene fornito dalla Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory –Laurel-Maryland. E’ composto da due componenti separati conosciuti come Joee e JENIJoee si concentra principalmente sullo studio della magnetosfera di Ganimede, le osservazioni di Jeni riveleranno la struttura e la dinamica della nube a forma di ciambella di gas e plasma che circonda Europa.  Il radar per l’esperimento Icy Luna Exploration (RIME), è un radar penetrante sul ghiaccio, strumento chiave per il raggiungimento della scienza innovativa sulla geologia, condotto dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI).  Jet Propulsion Laboratory della NASA (JPL), - Pasadena-California, fornirà i sottosistemi chiave per questo strumento, progettato per penetrare la superficie delle lune ghiacciate di Giove e per conoscere meglio la loro struttura del sottosuolo. Lo strumento si concentrerà su Callisto, Ganimede, o Europa, per determinare i meccanismi di formazione e processi interni che si verificano per produrre corpi idrici nel sottosuolo. Su Europa, lo strumento cercherà zone sottili di ghiaccio e luoghi con l'attività più squisitamente geologica.  JUICE sarà  il complemento della missione Clipper  Europa –NASA-  sorvoli multipli, in programma come lancio nei primi anni del 2020.                                                                                                                            “Le missioni sono tutte della stessa famiglia, -ha detto Curt Niebur, scienziato del programma della NASA- perché insieme esploreranno l'intero sistema di Giove. Clipper è focalizzata su Europa e a determinarne la sua abitabilità. JUICE ricerca una più ampia comprensione su come l'intero gruppo di satelliti galileiani si è formato e si è evoluto.”
Niebur esaminando la complessità del sistema di Giove, fornirà maggiori informazioni su come si formano aree abitabili nel nostro sistema solare e oltre. “Abbiamo imparato che gli ambienti abitabili possono sorgere in luoghi sorprendenti e in modi inaspettati. La vita non può essere limitata alla superficie di mondi simili alla Terra in orbita intorno alla giusta distanza dai loro Soli.”