La missione New Horizons per Plutone e oltre
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La missione New Horizons per Plutone e oltre

New Horizons è la missione NASA destinata allo studio del Sistema Solare più esterno. Dopo aver sorvolato il sistema di Plutone, la sonda è stata indirizzata verso un Kuiper Belt Object battezzato Ultima Thule. Strumentazione, lancio e risultati di una delle missioni più importanti per la storia dell'esplorazione del Sistema Solare.

Generalità sulla New Horizons

Lanciata il 19 gennaio del 2006, la missione New Horizons segna alcune delle tappe più importanti dell'esplorazione spaziale dedicata al Sistema Solare, con particolare riguardo al sistema esterno.

Questa pagina va abbinata a quelle relative a Plutone e 2014 MU69.

Rappresentazione della missione New Horizons. Crediti NASA
Rappresentazione della missione New Horizons.
Crediti NASA

Lanciata il 19 gennaio del 2006, la missione New Horizons segna alcune delle tappe più importanti dell'esplorazione spaziale dedicata al Sistema Solare , con particolare riguardo al sistema esterno. Una spinta gravitazionale da Giove a Febbraio 2007, un fly-by su Plutone datato 14 luglio 2015 e uno su Ultima Thule datato 1 gennaio 2019 hanno reso la sonda New Horizons la prima a osservare due oggetti così remoti, rispondendo a numerose domande riguardanti Plutone, le sue lune e gli oggetti della Fascia di Kuiper. 

La National Academy of Sciences ha posto l'esplorazione dei Kuiper Belt Objects (KBOs) tra le priorità massime per lo studio del Sistema Solare e la New Horizons nasce finalizzata alla comprensione della natura di Plutone e delle sue lune, alla ricerca della giusta collocazione tra le diverse tipologie di corpo celeste a oggi note. 

La missione - parte del New Frontiers Program gestito dal Marshall Space Flight Center della NASA - è stata disegnata, costruita e gestita dal Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) a Laurel, nel Maryland. Il Principal Investigator è Alan Stern del Southwest Research Institute (SwRI) a Boulder, in Colorado, con il SwRI responsabile per le operazioni di scienza del payload, per la riduzione dei dati e il loro archivio. 

Il team della missione comprende KinetX, Inc. (team di navigazione), Ball Aerospace, Boeing Company, NASA Goddard Space Flight Center, NASA Jet Propulsion Laboratory, Stanfond University, Lockheed Martin Corporation, University of Colorado, U.S. Department of Energy. 

Ultimo aggiornamento del: 25/12/2018 13:05:42

Sonda e strumentazione

Caratteristiche strutturali della sonda New Horizons e strumenti scientifici a bordo per il raggiungimento dei risultati primari della missione. Sette strumenti al servizio dello studio di Plutone.

Il payload New Horizons. Crediti NASA
Il payload New Horizons. Crediti NASA
La sonda New Horizons in camera di assemblaggio. Crediti NASA
La sonda New Horizons in camera di assemblaggio.
Crediti NASA

La sonda, dal costo di 650 milioni di dollari, ha la forma di un triangolo, con un generatore termoelettrico a radioisotopi che sporge e una antenna parabolica da 2.5 metri, antenna in grado di comunicare in banda X a una velocità che va a diminuire all'aumentare della distanza. La comunicazione con la sonda si avvale del Deep Space Network (DSN) della NASA.

Il propellente utilizzato è l'idrazina mentre la sonda è stabilizzata su tre assi grazie anche all'aiuto di due fotocamere di Galileo Avionica, montate ciascuna su un lato della sonda. Il peso al lancio era di 478 chilogrammi, con peso del carico pari a 30.4 chilogrammi.

Gli strumenti a bordo sono sette e sono stati selezionati al fine di soddisfare gli obiettivi scientifici della missione. La NASA, unitamente alla comunità scientifica planetaria, ha elencato una lista di elementi che sono stati dichiarati di interesse superiore riguardo a Plutone. Esempi sono l'atmosfera  e il suo comportamento, la superficie e le strutture geologiche maggiori, l'interazione con il vento solare . In base a queste priorità sono quindi stati selezionati strumenti in grado di misurare le grandezze di interesse ma anche di fornire un backup ad altri strumenti in caso di avaria durante la missione. 

Ralph

Camera / spettrometro a luce visibile e infrarosso in grado di fornire mappe a colori per informazioni di composizione e dettagli termici

Alice

Spettrometro in ultravioletto , in grado di analizzare la composizione e la struttura dell'atmosfera di Plutone cercando al tempo stesso tracce di atmosfera intorno agli altri oggetti osservati

REX (Radio Science Experiment)

Strumento di radio-scienza per misurare composizione e temperatura atmosferica oltre che funzionare come radiometro passivo

LORRI (Long Range Reconnaissance Imager)

Telecamera a lunga distanza di ricognizione, in grado di ottenere dati a lunga distanza e di fornire dati geologici ad alta risoluzione

SWAP (Solar Wind Around Pluto)

Spettrometro solare e al plasma, per misurare la velocità di fuga atmosferica e osservare l'interazione di Plutone con il vento solare

PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation)

Spettrometro di particelle energetiche per misurare composizione e densità del plasma in fuga dall'atmosfera di Plutone

DSC (Student Dust Counter)

Costruito e gestito da studenti, misura la polvere spaziale durante il viaggio nel Sistema Solare.

Ultimo aggiornamento del: 25/12/2018 11:36:46

Gli obiettivi scientifici

Un viaggio tanto lungo deve essere sfruttato per il maggior numero di obiettivi scientifici possibile e così la New Horizons, famosa per lo studio di Plutone, è studiata per raggiungere anche tanti altri obiettivi "secondari"

Tra gli obiettivi originari della sonda, quelli primari riguardavano essenzialmente la visita al sistema Plutone per la sua caratterizzazione superficiale e atmosferica e per lo studio dei suoi satelliti, con la speranza che rimanesse modo e tempo per lo studio di almeno un oggetto più distante, in piena [V]Fascia di Kuiper[/V]. Era previsto anche un gravity-assist da parte di Giove, il che forniva evidentemente una ottima opportunità per rubare qualche segreto anche al gigante del Sistema Solare e ai suoi satelliti. 

Tra gli obiettivi primari, quindi: 

  • Esame geologico e morfologico di Plutone e Caronte
  • Mappatura chimica e termica di Plutone e Caronte
  • Caratterizzazione atmosferica di Plutone

Tra gli obiettivi secondari

  • Descrizione della variabilità atmosferica e superficiale di Plutone 
  • RIprese stereoscopiche di una zona selezionata
  • Mappatura del terminatore in alta definizione
  • Caratterizzazione della ionosfera di Plutone e dell'interazione con il vento solare
  • Ricerca di una eventuale atmosfera di Caronte
  • Mappa termica

Oltre a questo la sonda sarebbe ben attenta alla presenza di ulteriori satelliti di Plutone e potrebbe migliorare la misura dei parametri orbitali del nanopianeta.

Nella fase di Boyond Pluto, la New Horizons nasce per essere indirizzata verso oggetti di Fascia di Kuiper.

Ultimo aggiornamento del: 25/12/2018 11:57:32

La timeline della missione

Dal lancio del 19 gennaio 2006 al gravity assist di Giove a Febbraio 2007 fino allo storico fly-by su Plutone del 14 luglio 2015. Capodanno del 2019 porta al sorvolo del KBO 2014 MU69, battezzato Ultima Thule.

Le fasi principali della missione nel suo progetto iniziale. Crediti NASA
Le fasi principali della missione nel suo progetto iniziale. Crediti NASA

La sonda New Horizons viene lanciata dal Cape Canaveral Air Force Station Space Launch, Complex 41, il giorno 19 gennaio 2016 a bordo di un vettore Atlas V, alla velocità record di 12.26 km/s. A bordo, oltre al payload, anche alcune ceneri di Clyde Tombaugh che scoprì Plutone nel 1930, un CD-ROM con i nomi di 434.000 persone iscritte al progetto, due monete, due bandiere degli USA e un francobollo del 1991 che celebrava Plutone come corpo ancora non esplorato. 

Il lancio del 19 gennaio concretizzò quello inizialmente pianificato per il 17 gennaio, rinviato per meteo avverso. Alle ore 14.00 EST del 19 gennaio ha inizio il viaggio verso il Sistema Solare esterno. 

La traiettoria iniziale non prevedeva di "perdere tempo" nella fascia degli asteroidi anche perché le finestre di lancio andavano fino a Febbraio 2007 e in un anno di tempo gli asteroidi passano rapidamente. La data del lancio rese tuttavia possibile rendersi conto che si sarebbe verificato un passaggio nei pressi dell'asteroide 132524 APL, allora noto come 2002 JF56. 

Asteroide (132524 APL) ripreso dalla New Horizons. Crediti NASA/NH
Asteroide (132524 APL) ripreso
dalla New Horizons.
Crediti NASA/NH

Due correzioni di orbita furono effettuate il 28 gennaio 2006 e il 9 marzo 2006, al fine di raffinare la precisione della traiettoria con quanto pianificato.

La fase di cruise vide quindi la sonda passare a 243 milioni di chilometri di distanza dal pianeta Marte, il 7 aprile 2006 ore 10 UTC alla velocità di 21 km/s, prima di andare a far visita all'asteroide, passando a 101.867 chilometri di distanza il 13 giugno 2006 alle ore 04.05 UTC. Il diametro dell'oggetto venne stimato in 2.3 chilometri, rivelando un corpo di tipo S. L'oggetto fornì anche il modo per verificare la bontà del sistema di navigazione stellare, tracciando l'asteroide dal 10 al 12 geiugno 2016.

Pennacchi vulcanici su Io, animazione ottenuta dai dati New Horizons. Crediti NASA
Pennacchi vulcanici su Io,
animazione ottenuta dai dati
New Horizons. Crediti NASA

Le prime immagini di Giove iniziarono a scendere a Terra a partire dal 4 settembre 2006, scattate dalla camera LORRI. La New Horizons, grazie alle camere ad alta risoluzione, ha avuto diverso tempo a disposizione per ottenere immagini e dati del Sistema di Giove, con la manovra di gravity assist fissata per il 28 febbraio 2007 alle ore 05.43 UTC. Sono stati migliorati i parametri orbitali di alcuni satelliti e ottenute immagini dei vulcani di Io, in particolare, in aggiunta ad analisi delle macchie atmosferiche del pianeta gigante e di alcune caratteristiche di altri satelliti minori come Imalia ed Elara.

La manovra di fionda gravitazionale ha accelerato la New Horizons di 4 km/s rubando energia rotazionale al gigante gassoso, con un passaggio a circa 2.3 milioni di chilometri. L'attività nuvolosa si è dimostrata nettamente inferiore a quanto osservato in precedenza dalla sonda Galileo mentre in fase di allontanamento la sonda ha potuto studiare la coda della magnetosfera gioviana per mesi, rilevando anche aurore e fulmini nel lato notturno del pianeta. Osservata principale anche la Piccola Macchia Rossa, in precedenza caratterizzata da un colore chiaro che virò al rosso dopo il passaggio della sonda Cassini diretta su Saturno (anno 2000).

Giove in infrarosso ripreso dalla sonda New Horizons. Crediti NASA/NH
Giove in infrarosso ripreso dalla sonda New Horizons. Crediti NASA/NH

La New Horizons ha poi attraversato l'orbita di Saturno il giorno 8 giugno 2008 e quella di Urano il 18 marzo del 2011. Il passaggio nel punto di Lagrange L5 di Nettuno consentì di svelare la presenza di diversi asteroidi troiani. 

Il movimento di Plutone ripreso tra il 21 e il 24 settembre 2006. Crediti NASA/NH/LORRI
Il movimento di Plutone ripreso t
ra il 21 e il ​​​​​24 settembre 2006.
Crediti NASA/NH/LORRI

Gran parte della fase di cruise fu spesa in modalità di ibernazione al fine di risparmiare energia per il grande incontro con Plutone, ibernazione terminata il 6 dicembre del 2014. Immagini di Plutone erano comunque state già acquisite a partire dal 21-24 settembre 2006 durante il test della camera LORRI, mostrando il movimento del nanopianeta contro lo sfondo delle stelle fisse a una distanza di 4.2 miliardi di chilometri. 

La fase di avvicinamento ha portato a immagini sempre più nitide ma soprattutto alla conferma di assenza di satelliti ulteriori in grado di danneggiare la sonda, quindi la traiettoria è stata mantenuta fino al fly-by del 14 luglio 2015 alle ore 11.49 UTC, con una distanza di appena 12.500 chilometri da Plutone e di 27.000 chilometri da Caronte. La sonda si trovava a 33 UA dalla Terra con un segnale che ha impiegato quasi cinque ore a scendere a Terra. I dati hanno impiegato nove mesi in totale per essere scaricati totalmente e hanno consentito di modificare sensibilmente la visione di Plutone (per i dettagli scientifici fare riferimento alla scheda di Plutone).

Atmosfera di Plutone ripresa dalla New Horizons. Crediti NASA
Atmosfera di Plutone ripresa dalla New Horizons. Crediti NASA

Passato Plutone la NASA ha scandagliato le immagini di Hubble Space Telescope al fine di trovare un corpo minore da poter visitare con la New Horizons, corpo che avrebbe dovuto trovarsi entro le 55 UA e entro un grado per rientrare nel budget di propellente rimasto. Il 15 ottobre 2014 vengono proposti tre corpi celesti battezzati inizialmente PT1, PT2 e PT3, con diametri stimati tra 30 e 55 chilometri e distanze tra 43 e 44 UA dal Sole. A marzo 2015 vennero assegnate le denominazioni provvisorie agli oggetti e ad Agosto 2015 venne scelto PT1, noto come 2014 MU69.

Il 22 ottobre 2015 viene effettuata una manovra di 16 minuti sulla traiettoria al fine di indirizzare la sonda verso l'oggetto 2014 MU69, battezzato poi Ultima Thule. Ulteriori manovre sono state effettuate il 25, 28 ottobre e il 4 novembre dello stesso anno, manovre necessarie a incontrare il KBO il giono di Capodanno 2019. Si tratta del corpo celeste più distante mai visitato da una sonda, 1.6 miliardi di chilometri oltre Plutone e 6.4 miliardi di chilometri dalla Terra.

L'approccio del 1 gennaio 2019 è avvenuto a 3.500 chilometri di distanza da Ultima Thule alla velocità di 50.700 km/h, velocità alla quale anche un minuscolo granello di polvere potrebbe risultare fatale alla sonda. 

Il primo segnale verso la Terra è giunto dieci ore dopo il flyby, intorno alle 14.45 UTC.

2014 MU69 ripreso il 31 dicembre 2018 dalla New Horizons. Crediti NASA
2014 MU69 ripreso il 31 dicembre 2018 dalla New Horizons. Crediti NASA

La New Horizons raggiungerà le 100 UA da Terra nel 2030, quando probabilmente avrà già terminato il suo dialogo con la Terra. Ad oggi resta ipotizzabile una visita intermedia, nel 2020, a un altro KBO.

Ultimo aggiornamento del: 01/01/2019 18:59:18