07 gennaio 2016

Giove 2030, la scienza italiana (e israeliana) a bordo della sonda JUICE

Ci vorranno ancora quindici anni per vederli in funzione, ma all'ESA si stanno ormai finalizzando i dettagli tecnici delle varie missioni scientifiche ospitate a bordo della sonda JUICE, che verrà lanciata nel 2022 e una volta giunta a destinazione, verso il 2030! andrà a studiare una quantità di aspetti fisici e morfologici di Giove e dei suoi principali satelliti. JUICE sarà dotato di undici tipologie di strumenti per altrettante sperimentazioni, dall'altimetria laser finalizzata a misurare le più piccole deformazioni gravitazionali del pianeta, fino a sofisticati rilevamenti magnetici. Il mio interesse riguarda due esperimenti di "radio science" ai due estremi spettrali delle ELF e della banda Ka delle microonde, che studieranno, rispettivamente, diversi aspetti delle caratteristiche magneto-plasmatiche del sistema gioviano e i suoi più intimi segreti geofisici, atmosferici e gravitazionali. 


In particolare questo secondo payload scientifico, il 3GM (Gravity and Geophysics of Jupiter and the Galilean Moons) è coordinato da un gruppo dell'Università romana La Sapienza e ha tra i suoi obiettivi lo studio degli oceani d'acqua che secondo i planetologi potrebbero nascondersi sotto la superficie del satellite Io. Per determinare la presenza dell'acqua JUICE deve misurare le eventuali maree provocate dalla spinta gravitazionale del pianeta gigante. Un metodo per studiare con precisione certe fluttuazioni si basa sull'effetto di "radiooccultamento" atmosferico sulle microonde che verranno inviate da terra e vi ritorneranno dopo essere rimbalzate dai ripetitori di JUICE attraversando l'atmosfera che avvolge i corpi planetari e satellitari.  

Lo strumento in mano agli scienziati del 3GM sarà un transponder satellitare unito a un oscillatore ad altissima precisione, messo a punto dall'israeliana AccuBeat (noto specialista di orologi atomici e frequenzimetri) e attualmente studiato e certificato da un gruppo dell'istituto Weizmann, di Tel Aviv. Di questo gruppo fa parte, come ricercatrice postdoc, una giovane ingegnere romana, Marzia Parisi, uno dei tre nomi citati da questo articolo appena pubblicato da Yeda Research and Development, la società che si occupa del trasferimento tecnologico delle invenzioni del Weizmann. Una bella soddisfazione per la ricerca italiana, sempre molto ben rappresentata a livello internazionale.

Israeli Instrument Bound for Jupiter
Weizmann Institute scientists are planning an experiment for a mission to the giant planet
Sometime in the year 2030, if all goes according to plan, some dozen groups around the world will begin receiving unique data streams sent from just above the planet Jupiter. Their instruments, which will include a device designed and constructed in Israel, will arrive there aboard the JUICE (JUpiter ICy satellite Explorer) spacecraft, a mission planned by the European Space Agency (ESA) to investigate the properties of the Solar System’s largest planet and several of its moons. Among other things, the research groups participating in JUICE hope to discover whether the conditions for life exist anywhere in the vicinity of the planet.
“This is the first time that an Israeli-built device will be carried beyond the Earth’s orbit,” says Dr. Yohai Kaspi of the Weizmann Institute’s Earth and Planetary Sciences Department, who is the principle investigator on this effort. The project, conducted in collaboration with an Italian team from the University of Rome, is called 3GM (Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons).
The Israeli contribution to the project is an atomic clock that will measure tiny vacillations in a radio beam provided by the Italian team. This clock must be so accurate it would lose less than a second in 100,000 years, so Kaspi has turned to the Israeli firm AccuBeat, which manufactures clocks that are used in high-tech aircraft, among other things. Its engineers, together with Kaspi and his team, including Dr. Eli Galanti and Dr. Marzia Parisi, have spent the last two years in research and development to design a device that should not only meet the strict demands of the experiment but survive the eight-year trip and function in the conditions of space. Their design was recently approved for flight by the European Space Agency. Israel’s Ministry of Science and Technology will fund the research, building and assembly of the device.
For around two and a half years as JUICE orbits Jupiter, the 3GM team will investigate the planet’s atmosphere by intercepting radio waves traveling through the gas, timing them and measuring the angle at which the waves are deflected. This will enable them to decipher the atmosphere’s makeup.
During flybys of three of the planet’s moons – Europa, Ganymede and Callisto – the 3GM instruments will help search for tides. Researchers observing these moons have noted fluctuations in the gravity of these moons, suggesting the large mass of Jupiter is creating tides in liquid oceans beneath their hard, icy exteriors. By measuring the variations in gravity, the researchers hope to learn how large these oceans are, what they are made of, and even whether their conditions might harbor life. The JUICE teams are preparing for a launch in 2022. That gives them three years to get the various instruments ready and another three to assemble and test the craft. In the long wait – eight years – from launch to arrival, Kaspi intends to work on building theoretical models that can be tested against the data they will receive from their instruments. 


Per approfondire in senso scientifico gli obiettivi di 3GM e dell'altro esperimento, svedese, del Radio & Plasma Wave Instrument (RPWI, destinato tra l'altro a collaborare con il gruppo italiano), sul sito ESA trovate uno Yellow e un Red Book molto dettagliati.

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