Il lungo viaggio della sonda spaziale Voayager 1

A volte le cose non vanno come ci aspettiamo; un lavoro che sembra ormai obsoleto può continuare a darci informazioni interessanti anche dopo più di trent'anni. Stiamo parlando della sonda Voyager 1, l'unico oggetto creato dall'uomo che sia mai riuscito ad arrivare fino ai confini del Sistema Solare. Incredibile, parlando di una sonda progettata per durare poco più di dieci anni; come è anche incredibile il fatto che continui a funzionare, anche solo parzialmente vista la potenza ridotta. In questo articolo daremo una panoramica del suo viaggio e delle sue più importanti scoperte, con un occhio agli strumenti che lo hanno reso possibile.

Introduzione

Alla fine del 1960 fu concepito il programma Voyager, pensato come una parte del programma Mariner per l'esplorazione del sistema solare esterno, che sarebbe stato lanciato nei primi anni del decennio successivo; le due sonde furono ribattezzate solo dopo la fase di progettazione, poichè ci si accorse che erano fornite di attrezzature più progredite di quelle del "vecchio" programma Mariner. L'obiettivo era sfruttare l'allineamento planetario del 1977 di Giove, Saturno, Urano e Nettuno, che si verifica solo ogni 175 anni, per esplorare, con l'aiuto dell'effetto fionda mostrato in figura 1, i pianeti del Sistema Solare esterno.

Figura 1: la traiettoria, data dall'effetto fionda, delle sonde Voyager 1 e 2

Figura 1: la traiettoria, data dall'effetto fionda, delle sonde Voyager 1 e 2

La prima sonda ad essere lanciata è stata la Voyager 2; la Voyager 1 è stata lanciata su una traiettoria più "breve" e veloce rispetto alla 2, ma si è rivelata la più prolifica.

Progettazione e strumenti scientifici

Figura 2: la sonda Voyager 1

Figura 2: la sonda Voyager 1

Le due sonde sono "gemelle", identiche nella progettazione. La loro unica differenza è nell'aver seguito rotte diverse.

Una sonda Voyager, che vediamo in figura 2, pesa 773 kg, di cui solo 105 kg di carico scientifico. Principalmente il peso è dato dal serbatoio di propellente (in questo caso idrazina), dalla lunga antenna ad alto guadagno di 3,7 m di diametro con la quale ci invia dati, grazie all'orientazione data da giroscopi ed accelerometri, e dai sistemi di ridondanza. La presenza di sistemi di ridondanza è molto comune nelle missioni spaziali, a causa della difficoltà o a volte dell'impossibilità, di accedere alla strumentazione una volta lanciata la missione. In questa maniera, anche se qualcuno dei sistemi si dovesse danneggiare durante il lancio od il volo, per cause impreviste, si potrebbe portare avanti il progetto senza il rischio di perdere dati.

Entrambe le Voyager sono dotate di un Golden Record; questi dischi registrati contengono i suoni e le immagini selezionate per rappresentare la diversità della vita e della cultura sulla Terra, e sono destinati a qualsiasi forma di vita extraterrestre, o per gli esseri umani futuri, che può trovarli. Le sonde non hanno come obiettivo qualche stella vicina a noi, ma tra 40000 anni, la Voyager 1 dovrebbe passare in prossimità di Gliese 445, stella della costellazione della Giraffa. Il contenuto del record sono stati selezionati per la NASA da un comitato presieduto da Carl Sagan della Cornell University, che ha impiegato quasi un anno per selezionare i contenuti.

Per l'alimentazione della strumentazione di bordo, la sonda è stata dotata di generatori a radioisotopi; nonostante la sonda sia in viaggio da quasi quarant'anni è stato stimato che questi generatori riusciranno a sostenere le rimanenti funzioni della Voyager fino al 2025.

Strumentazione scientifica

FIgura 3: distribuzione degli strumenti scientifici sulla sonda Voyager 1

FIgura 3: distribuzione degli strumenti scientifici sulla sonda Voyager 1

A bordo sono presenti ben 11 diversi strumenti scientifici, posizionati come possiamo vedere in figura 3, che realizzano misure elaborate da tre diversi computer presenti a bordo; è necessario ricordare che questi sitemi informatici sono stati realizzati negli anni '70. Si tratta quindi di strumentazione al massimo a 18 bit. Una potenza di calcolo assolutamente ridicola rispetto ai computer della nostra epoca!

ISS: Sistema di Imaging 

Si tratta di un sistema a due fotocamere con diversi angoli visuali, angolo stretto e grandangolo per avere immagini degli oggetti lungo l'orbita. Lo strumento ormai è spento. Lavorava nel visibile ed in UV. Gli obiettivi dell'esperimento erano le nubi su Giove e Saturno, ed immagini ad alta risoluzione della Grande Macchia rossa. Sono state utilizzate anche per  studiare gli anelli di Saturno.

RSS: Sistema Radio

Gli obiettivi scientifici dell'indagine erano la determinazione delle proprietà fisiche delle ionosfere e atmosfere planetarie, tramite lo studio degli effetti di propagazione di un segnale radio a doppia frequenza, lo studio delle masse planetarie e satellitari, dei campi di gravità e densità. Inoltre è stato utilizzato per determinare la quantità e la dimensione distribuzione di materiale negli anelli di Saturno. Il sistema non è più funzionante.

IRIS: Spettrometro ed Interferometro infrarosso
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