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ⓘ Esplorazione di Europa




                                     

ⓘ Esplorazione di Europa

L esplorazione di Europa è avvenuta prevalentemente attraverso sonde lanciate per lesplorazione di Giove. Essa è ritenuta prioritaria dalle principali agenzie spaziali, che vedono nellambiente della luna un habitat adatto ad ospitare la vita.

Le prime informazioni furono ricavate negli anni settanta dai sorvoli delle sonde Pioneer 10 e 11 e Voyager. La maggior parte delle informazioni in nostro possesso, tuttavia, sono derivate dalle osservazioni della sonda Galileo, che nei suoi otto anni di attività nel sistema di Giove 1995-2003 ha eseguito numerosi sorvoli ravvicinati della luna.

Per il futuro, sono state avanzate varie proposte di missioni, sia per lesplorazione di Giove, sia per lesplorazione diretta di Europa. La prossima sonda ad essere posta in orbita attorno al pianeta sarà Juno il cui lancio è avvenuto nel 2011, ma il cui principale obiettivo sarà lo studio della magnetosfera del pianeta da una prospettiva polare. Per la seconda decade del XXI secolo è invece prevista la Europa Jupiter System Mission, missione che si compone di due sonde, una delle quali destinata in particolare allo studio di Europa, attorno a cui dovrebbe entrare in orbita.

                                     

1. Considerazioni generali

Europa è considerato dalla comunità scientifica come uno degli obiettivi primari dellesplorazione spaziale del Sistema solare esterno. Tale interesse è dettato dallipotesi concreta che possa esistere vita nelloceano al di sotto della superficie, in un ambiente simile a quello delle sorgenti idrotermali presenti sulla Terra nelle profondità delloceano o sul fondo del Lago Vostok, in Antartide. Allo stato attuale, non ci sono prove che attestino la presenza di forme di vita su Europa, ma la presenza di acqua liquida è così probabile da rafforzare le richieste di inviare sonde per investigare.

Ci si aspetta che una missione diretta verso Europa possa confermare o smentire lesistenza delloceano al di sotto della superficie usando misure gravimetriche o dispositivi radar; attraverso fotografie ad alta risoluzione potrebbe essere dedotta lorigine delle caratteristiche superficiali e gli spettroscopi potrebbero indicarne la composizione. Se alleventuale orbiter fosse abbinato un piccolo lander potrebbe essere determinata la composizione chimica in situ della superficie e, con opportune misure di onde sismiche, il livello di attività della luna e lo spessore del ghiaccio.

Malgrado ciò, si sono verificate una serie di false partenze che hanno condotto a vari ritardi, rispetto alle richieste della comunità scientifica.

Al di là del notevole interesse per Europa stessa, studiare le lune ghiacciate di Giove è di particolare importanza anche per valutare labitabilità dellambiente attorno ai giganti gassosi, soprattutto alla luce dei numerosi corpi planetari appartenenti a tale classe scoperti al di fuori del Sistema solare.

                                     

1.1. Considerazioni generali Esigenze tecniche

Alle esigenze tecniche richieste ad una normale missione diretta verso Giove, si sommano alcune particolarità dellambiente attorno ad Europa, la più significativa delle quali è lelevato valore di radiazioni cui la sonda va incontro, essendo Europa collocata ben allinterno della magnetosfera del pianeta. In particolare, Europa riceve circa 540 rem di radiazioni al giorno.

Inoltre, al quantitativo di carburante necessario per raggiungere Giove, si somma quello richiesto per linserzione in orbita attorno ad Europa.

                                     

2.1. Sorvoli ravvicinati Gli anni settanta

Diverse sonde lanciate per lesplorazione di Giove hanno esplorato Europa in dettaglio. Le prime furono le Pioneer 10 e 11, rispettivamente nel 1973 e 1974, nessuna delle quali però fornì molte informazioni sul satellite. Le immagini raccolte, infatti, risultarono confuse e di scarsa qualità.

Le sonde successive furono le Voyager 1 e 2 nel 1979. Esse fornirono immagini di migliore qualità e con maggiori dettagli, sebbene i fly-by furono ad ogni modo distanti: il più stretto, quello della Voyager 2, avvenne il 9 luglio 1979 ad una distanza minima di 205.720 km. La superficie di Europa apparve costituita da pianure di colore giallo chiaro, solcate da striature rosse e brune, spaccature lunghe migliaia di chilometri, ma relativamente poco elevate. Europa si rivelò essere uno degli oggetti più "lisci" del Sistema solare. Già da queste prime immagini venne avanzata lipotesi che un oceano, profondo anche 50 km, potesse esistere al di sotto della superficie.



                                     

2.2. Sorvoli ravvicinati La missione Galileo

Nel 1995 la sonda Galileo entrò in orbita attorno a Giove ed eseguì undici sorvoli ravvicinati di Europa nel corso della sua missione, il più stretto dei quali avvenne a soli 200 km dalla superficie della luna.

Nelle immagini della Galileo, Europa apparve come una sfera di cristallo infranta, i cui pezzi erano stati poi rimessi insieme. Fu rilevata la presenza di un limitato numero di crateri da impatto, a conferma della geologicamente recente attività di rinnovamento della superficie, e confermata la presenza di una tenue atmosfera. Limportanza attribuita dagli studiosi ad Europa determinò che la seconda parte della missione della sonda venne dedicata in gran parte allo studio della luna. In particolare, la Galileo Europa Mission GEM cercò ulteriori elementi, come la presenza di un campo magnetico, che potessero confermare lesistenza delloceano. Furono inoltre eseguiti ulteriori sorvoli ravvicinati per ottenere fotografie di maggior dettaglio della superficie. Ulteriore obiettivo della missione fu lo studio di Io e del toro ionico associato alla luna.

La Galileo fu inghiottita da Giove in un impatto controllato il 21 settembre 2003, predisposto allo scopo di impedire che la sonda potesse cadere successivamente su Europa, contaminandola.

                                     

2.3. Sorvoli ravvicinati Le missioni recenti

La sonda Cassini ha attraversato il sistema di Giove nel 2000, diretta verso Saturno. Loccasione è stata sfruttata per raccogliere dati su Europa, in particolare sulla sua atmosfera, oltre che per condurre osservazioni del pianeta. I dati raccolti dalla sonda sono stati particolarmente utili perché confrontabili con le misurazioni della Galileo, allora ancora in attività.

La sonda che ha attraversato il sistema di Giove più recentemente è stata la New Horizons nel 2007, diretta verso Plutone. La New Horizons ha raccolto mappe topografiche e della composizione della luna.

                                     

3. Missioni future

Lultima missione spaziale diretta verso il sistema di Giove è Juno, della NASA, il cui lancio è avvenuto il 5 agosto 2011. La sonda, che ha eseguito una manovra di fionda gravitazionale con la Terra per ridurre i costi del viaggio, ha raggiunto Giove nel 2016. È stata quindi immessa su unorbita polare attorno al pianeta, che le ha permesso di studiare latmosfera e la magnetosfera del pianeta.

                                     

3.1. Missioni future Jupiter Europa Orbiter

Proposta per il lancio nel 2020, la Europa Jupiter System Mission EJSM è una missione congiunta NASA/ESA per lesplorazione delle lune di Giove. Lapprovazione della missione era subordinata alla vittoria della gara di interesse con la Titan Saturn System Mission, diretta verso Titano ed Encelado: la scelta è avvenuta nel febbraio del 2009. LEJSM consiste del Jupiter Europa Orbiter JEO, di costruzione NASA, del Jupiter Ganymede Orbiter JGO, di costruzione ESA ed eventualmente del Jupiter Magnetospheric Orbiter, di costruzione JAXA.

Il Jupiter Europa Orbiter, in particolare, si concentrerà sullo studio di Europa ed Io. Si prevede che il JEO entri in orbita attorno a Giove sei anni dopo il lancio nel dicembre 2025. Dopo aver condotto uno studio prolungato del pianeta, di Io e del toro ionico associato alla luna per circa 30 mesi periodo nel quale sono previsti comunque dei sorvoli ravvicinati degli altri satelliti medicei, il JEO entrerà in orbita attorno ad Europa nel 2028. Posizionato inizialmente su unorbita polare di 200 km di altitudine, l orbiter sarà successivamente trasferito verso unorbita più stretta, a 100 km dalla superficie. Si prevede che questa fase durerà almeno nove mesi e si concluderà con un impatto sulla superficie della luna.

La sonda sarà alimentata da un generatore termoelettrico a radioisotopi RTG e peserà tra i 61 e i 160 kg. Obiettivi della missione saranno: ottenere una conferma o una smentita della presenza di un oceano al di sotto della superficie; studiare la coltre di ghiaccio che ricopre la superficie, individuarne la composizione, le caratteristiche superficiali principali, la presenza di siti di recente attività geologica e di futuri luoghi adatti ad unesplorazione in situ ; stabilire labitabilità della luna; comprendere come Europa interagisce con il sistema di Giove in particolare, leffetto mareale responsabile del riscaldamento interno della luna le interazioni della tenue atmosfera e del campo magnetico con il plasma presente nella magnetosfera di Giove.



                                     

4.1. Altre missioni proposte Jupiter Icy Moons Orbiter

Una precedente proposta di porre un orbiter attorno ad Europa era inclusa nella missione Jupiter Icy Moons Orbiter della NASA letteralmente "Satellite orbitante attorno alle lune ghiacciate di Giove", cancellata nel 2005 a causa di tagli nel budget dellagenzia spaziale statunitense.

La propulsione per la navicella avrebbe dovuto essere fornita per mezzo di un generatore a fissione nucleare, che avrebbe alimentato i propulsori elettrici. La sonda non si sarebbe limitata a semplici sorvoli delle lune di Giove, ma avrebbe posseduto unautonomia sufficiente a permetterle di entrare in orbita attorno ad esse e successivamente allontanarsi di nuovo verso lobiettivo seguente. Era stata valutata lopportunità di trasportare un lander su Europa in grado di penetrare la coltre di ghiaccio e raggiungere loceano sotto la superficie.

La missione era estremamente ambiziosa ed il generatore nucleare, lelemento chiave che avrebbe potuto permettere lampia autonomia energetica di cui era necessaria, al 2005 non era ancora pronto e sarebbero stati necessari ulteriori fondi per il suo sviluppo. Nonostante lalto interesse della comunità scientifica per Europa, il presidente Bush escluse definitivamente un finanziamento per JIMO nella proposta di bilancio della NASA per lanno 2006, presentata nel 2005 al Congresso degli Stati Uniti. Mike Griffin, allora direttore della NASA, commentò così la decisione:

                                     

4.2. Altre missioni proposte Altre proposte

Durante la lunga fase di sviluppo del Jupiter Icy Moons Orbiter furono proposte varie missioni alternative: alcune ideate con lintenzione di mantenere bassi i costi, altre caratterizzate da soluzione tecnologicamente ancora più complesse rispetto al JIMO e che avrebbero dovuto raggiungere obiettivi ancora più ambiziosi.

Una prima proposta di missione, inquadrata nellambito del Programma Discovery, denominata Ice Clipper letteralmente "taglia ghiaccio", avrebbe adottato una sonda a impatto simile a quello della missione Deep Impact. La proposta, avanzata nel 1997, prevedeva che limpattatore si sarebbe schiantato in modo controllato sulla superficie di Europa, generando una nube di detriti che sarebbe poi stata raccolta da una piccola sonda spaziale che vi avrebbe volato attraverso ed avrebbe riportato a Terra il materiale per successive analisi. Senza il bisogno di un atterraggio e successivo decollo della sonda da unorbita attorno Giove o Europa, la soluzione adottata da Ice Clipper sarebbe una delle meno costose, poiché la quantità di carburante necessaria sarebbe ridotta.

Idee più ambiziose sono state avanzate per un lander capace di trovare le prove dellesistenza della vita che potrebbero essere congelate nellalta superficie, o anche per esplorare direttamente il possibile oceano sotto il ghiaccio di Europa. Una proposta vorrebbe utilizzare una grande Melt Probe letteralmente "Sonda per fondere" nucleare Cryobot che attraverserebbe la superficie sciogliendo il ghiaccio finché non arriverebbe alloceano sottostante. The Planetary Society ha affermato che scavare un pozzo fin sotto la superficie dovrebbe essere un obiettivo primario e provvederebbe alla protezione dalle radiazioni gioviane. Una volta raggiunta lacqua, la sonda rilascerebbe un veicolo sottomarino autonomo hydrobot, che raccoglierebbe le informazioni per poi trasmetterle agli osservatori a Terra. Entrambi il cryobot e l hydrobot dovrebbero attraversare unestrema sterilizzazione per evitare che la sonda rilevi organismi terrestri anziché leventuale vita nativa e per evitare una contaminazione delloceano su Europa. Neppure questultima proposta di missione è entrata nella sessione di progettazione dettagliata.

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