Che fine ha fatto New Horizons? Uscita dalla luce dei riflettori che hanno accompagnato nelle prime settimane del 2019 lo storico flyby di 2014 MU69 o Ultima Thule, con il corredo di immagini spettacolari di un corpo celeste dalla forma inusitata e ricchissimo di informazioni sulla storia del sistema solare, la sonda della NASA sta continuando il suo viaggio nella penombra della fascia di Kuiper, dove dalla nostra stella giunge appena un chiarore crepuscolare.

L’immagine a più alta risoluzione di 2014 MU69/Ultima Thule (33 metri per pixel) ottenuta dalla camera LORRI di New Horizons, alle 5:26 del 1º gennaio 2019, pochi minuti prima del momento del massimo avvicinamento all’obiettivo del flyby. Credit: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute, National Optical Astronomy Observatory

Attualmente New Horizons, che continua a muoversi a una velocità eliocentrica di 14,2 km/s (51.120 km/h), si trova a 45,41 Unità Astronomiche dal Sole, ovvero a 6.746.860.000 km dalla Terra; i segnali radio dal nostro pianeta, viaggiando alla velocità della luce, impiegano ormai 6,25 ore per raggiungerla; altrettanto tempo devono poi aspettare i tecnici che la manovrano dal Centro di Controllo dell’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University per ricevere risposta.

Posizione di New Horizons al momento della pubblicazione di questo articolo. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Dalla conclusione del flyby del 1º gennaio a oggi, la sonda ha viaggiato prevalentemente in spin-mode, una modalità di crociera in cui il veicolo mantiene il suo assetto ruotando su se stesso (a 5 RPM), e quindi senza utilizzare propellente, indirizzando le antenne e la parabola di 2,1 metri verso la Terra. È la modalità necessaria alla trasmissione dei dati registrati durante l’incontro con Ultima Thule; nonostante siano passati ben nove mesi e i responsabili della missione abbiano già pubblicato nel maggio scorso un primo paper sui risultati e le scoperte rese possibili da quella esplorazione, la comunicazione verso Terra sarà ancora la principale attività di New Horizons per molto tempo. Con un data rate di soli 2 kilobit al secondo, occorrerà aspettare fino alla fine dell’estate 2020 per poter disporre di tutta la messe di informazioni rilevate dagli strumenti di bordo.

Otto giorni di calibrazioni ed esplorazioni

Nonostante l’urgenza di completare il download del prezioso materiale, i responsabili della missione hanno fissato alcuni momenti di sospensione dell’operazione destinata a durare 20 mesi. Il secondo di questi, poco più di una settimana, dal 29 agosto al 5 settembre, è stato appena effettuato.

Durante questi otto giorni New Horizons ha interrotto la rotazione e riacceso i suoi strumenti che, salvo poche eccezioni, non possono essere utilizzati in spin mode. Nel loro campo d’azione non c’era nessun eclatante obiettivo su cui focalizzarsi, semplicemente si trattava di effettuare la calibrazione degli strumenti dopo il flyby. «In sostanza è un checkup dell’intera sonda» ha dichiarato a space.com Hal Weaver, Project Scientist della missione presso l’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University. New Horizons è nello spazio da 13 anni e un guasto può manifestarsi in ogni momento. Le osservazioni di calibrazione servono proprio per garantire ai ricercatori che tutto funziona regolarmente. «Ciò ci aiuterà a interpretare i dati che riceviamo da MU69». Per questo vale la pena interrompere il lento scaricamento dalla sonda. Senza corrette informazioni sullo stato degli strumenti i dati del flyby non potrebbero essere adeguatamente utilizzati.

La calibrazione viene effettuata puntando gli strumenti su oggetti ben conosciuti. Per esempio la camera ad alta definizione LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), quella che ci ha fornito le immagini più note di Plutone e Ultima Thule, ha ripreso ancora una volta l’ammasso stellare NGC 3532, di cui, con lo stesso scopo, ha scattato una foto ogni anno dal 2013.

Immagine dell’ammasso aperto NGC 3532, ripreso dalla camera LORRI di New Horizons il 5 dicembre del 2017. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

LORRI è stata anche protagonista della sperimentazione di un aggiornamento del software effettuato nei mesi scorsi. L’obiettivo è accrescere la capacità della camera di riprendere oggetti debolmente illuminati. Man mano che New Horizons si addentra nella fascia di Kuiper «gli oggetti sono molto, molto deboli mentre il veicolo si dirige verso il centro galattico che è molto luminoso» , ha osservato la Mission operations manager Alice Bowman. «Un modo per aumentare la possibilità di fotografare un oggetto molto fioco e piccolo è accrescere il tempo di esposizione, un altro quello di riprendere molte immagini e poi sovrapporle digitalmente una sull’altra». Il nuovo software permetterà di raddoppiare il tempo di esposizione, mantenendo la camera della sonda ferma sul suo oggetto, attraverso piccoli e frequenti impulsi dei propulsori (ben 80 accensioni al minuto).

La lunga esposizione è stata testata su Quaoar, un pianeta nano del diametro di un migliaio di chilometri, scoperto nel 2002 oltre l’orbita di Plutone. Se le foto scattate durante la settimana di calibrazione risulteranno nitide l’efficacia dell’aggiornamento risulterà confermata.

In ogni caso, data la distanza dell’oggetto, non bisogna aspettarsi immagini degne di nota. La stessa cosa va detta delle altre riprese che, questa volta con finalità scientifiche, New Horizons ha effettuato, in questi giorni, durante una breve campagna osservativa.

In giallo: oggetti KBO visibili da New Horizons durante il suo viaggio attraverso al fascia di Kuiper. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Dal cuore della fascia di Kuiper la sonda ha fotografato vari KBO (ossia “oggetti”, planetoidi, situati in tale regione del sistema solare), così come aveva fatto in marzo, durante la prima interruzione della trasmissione dei dati, quando la sua attenzione si era diretta su 2014 PN70, il “concorrente” di 2014 MU69/Ultima Thule al tempo in cui si doveva decidere la meta del flyby successivo a quello di Plutone. Questi oggetti, ha sottolineato Weaver «appaiono come puntini luminosi». Riprenderli dalla posizione New Horizons «non è eccitante come volare vicino a loro. Tuttavia possiamo trarre vantaggio dalla particolare geometria in cui ci troviamo».

I telescopi terrestri, anche quelli in orbita, infatti, possono riprendere oggetti come questi solo pienamente illuminati dal Sole, così come accade per tutti i pianeti esterni. New Horizons invece può trovarsi in una prospettiva diversa e vederli secondo particolari angolazioni e condizioni di illuminazione. Condizioni uniche che consentono osservazioni altrimenti impossibili, come quelle relative allo studio delle loro atmosfere. È per questo che a marzo la sonda è tornata a riprendere Plutone, alle sue spalle, ormai distante più di un miliardo di chilometri, e in questi giorni ha diretto i suoi obiettivi oltre la fascia di Kuiper a Urano, Nettuno e alla sua luna Tritone.

Immagine dell’atmosfera di Plutone ripresa all’infrarosso dallo strumento LEISA di New Horizons. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Durante gli otto giorni di calibrazione ed esplorazione, tra agosto e settembre, New Horizon si è dedicata anche a un’altra ricerca, quella della polvere creata collisioni di corpi rocciosi, sin dalle origini del nostro sistema planetario. Secondo Weaver si tratta di «un’osservazione a lungo termine. Se rilevassimo qualcosa, sarebbe davvero una grande notizia. Ci direbbe che ci sono molti più frammenti di materiale nella fascia di Kuiper, forse molti più oggetti di quanto pensassimo inizialmente». Tuttavia al momento un tale risultato non sembra atteso. «Se la fascia di Kuiper si mostrerà conforme alle nostre idee attuali, probabilmente non vedremo nulla. Ma abbiamo pensato che valesse comunque la pena provare».

Verso un nuovo flyby?

Ultimato il lavoro che abbiamo descritto, New Horizons ha ripreso la trasmissione dei dati, in cui sono ora inclusi anche quelli recentemente raccolti. La prossima interruzione del download è prevista per i primi di aprile del 2020, durerà quasi tre mesi e avrà come principale oggetto di interesse, secondo quanto dichiarato da Alice Bowman, un KBO denominato 2011 JX31. Naturalmente, «c’è sempre la possibilità che [nel frattempo] vengano scoperti nuovi oggetti che si trovino nel raggio della nostra camera». Anche a settembre New Horizons ha potuto inquadrare oggetti appena identificati, tanto da non avere ancora un nome ufficialmente riconosciuto.

Tra tutti questi oggetti gli scienziati coinvolti nel programma stanno cercando di trovare l’obiettivo per un prossimo flyby, prima del termine della missione. La scelta non è facile, perché dipende da molte variabili: in sintesi l’oggetto dovrebbe trovarsi al momento giusto nel posto giusto, ciò lungo una traiettoria che la sonda può raggiungere con il carburante a disposizione. «Vorrei poter dire che l’abbiamo trovato, ma, sfortunatamente, stiamo ancora aspettando». Entro l’anno prossimo, comunque, come scrive Alan Stern, Principal Investigator di New Horizons, il team dovrà presentare alla NASA la proposta per la seconda estensione della missione, con inizio nel 2021.

Alan Stern, Principal Investigator di New Horizons si congratula con il Mission Operations Manager Alice Bowman alla notizia che la sonda ha effettuato con successo il flyby di Ultima Thule. Credit: NASA/Bill Ingalls

Per ora c’è una buona notizia: la quantità di propellente rimasto. I tecnici hanno recentemente realizzato che la precedente stima era stata troppo prudente e che in realtà sarebbe disponibile un chilo di idrazina in più, che va sommato all’altro chilo risparmiato nel corso del flyby di Ultima Thule. New Horizons aveva a bordo, al momento del lancio, 77 kg di propellente. «Due chilogrammi potrebbero non sembrare molto», osserva Stern, «ma sono sufficienti per effettuare una extended mission per più di altri due anni; all’incirca quanto è stato necessario per il flyby di Ultima Thule».

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