Missione Juno – Dopo cinque anni di viaggio nello spazio, JUNO sta per abbracciare Giove. Il rendez vous della sonda della Nasa con il pianeta più grande di tutto il sistema planetario è previsto il 4 luglio, quando in Italia saranno le 05.35 del mattino del 5 luglio. JUNO (JUpiter Near-polar Orbiter), lanciata ad agosto del 2011, è la seconda missione del programma New Frontiers dell’ente spaziale statunitense ed il suo obiettivo è lo studio dell’origine e dell’evoluzione del pianeta Giove. Una volta raggiunta la sua destinazione, la sonda, che la Nasa ha battezzato con il nome della potente dea Giunone, studierà i campi gravitazionali e magnetici del ‘suo’ Giove, ed esplorerà l’atmosfera del pianeta gassoso, misurando l’abbondanza di acqua e cercando di determinare la struttura interna del pianeta, alla ricerca della prova della presenza di un nucleo solido. Per raggiungere i suoi ambiziosi obiettivi, la missione farà uso di una suite di strumenti scientifici. E l’Italia ha un ruolo importante in questo viaggio da record che, per la prima volta, porterà una sonda spaziale così vicina a Giove, a circa 4mila chilometri dalla sommità delle sue nuvole. Il cuore di JUNO sarà infatti lo spettrometro Jiram (Jovian InfraRed Auroral Mapper), finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (Asi), realizzato da Leonardo-Finmeccanica a Campi Bisenzio e operato sotto la responsabilità scientifica dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (Iaps) dell’Inaf.
Lo strumento Jiram, che permette di acquisire simultaneamente immagini ed informazioni spettrali nell’infrarosso attraverso l’uso di un doppio piano focale, “riveste un ruolo fondamentale nella missione poiché consente di osservare a distanza ravvicinata Giove per capirne formazione, evoluzione, struttura” sottolinea Leonardo. In particolare, lo spettrometro svolgerà indagini negli strati superiori dell’atmosfera, sarà in grado di rilevare l’eventuale presenza di metano, vapore acqueo, ammoniaca e fosfina e fornirà immagini delle aurore. L’altro componente italiano di JUNO è KaT (Ka-Band Translator), realizzato da Thales Alenia Space (joint venture tra Thales e Leonardo) con il supporto del team scientifico dell’Università di Roma ‘La Sapienza’. Lo strumento KaT effettuerà esperimenti di radio-scienza in grado di fornire informazioni sulla composizione interna del pianeta e sul campo gravitazionale di Giove. Centrale dunque, ancora una volta, il ruolo del colosso aerospaziale italiano Leonardo in questa importante missione spaziale. L’azienda ha fornito anche il sensore d’assetto Autonomous Star Tracker, anch’esso realizzato a Campi Bisenzio, che ha guidato JUNO nei suoi quasi 3 miliardi di chilometri di viaggio verso l’orbita gioviana, dove continuerà a fornire informazioni sulla posizione della sonda permettendole di mantenere sempre la rotta prestabilita.
La missione Juno
JUNO, selezionata nel 2005, è la seconda missione del programma New Frontiers della NASA e ha come obiettivo l’osservazione di Giove. Il lancio è stato effettuato il 5 Agosto 2011 e l’arrivo in orbita gioviana è previsto per il 4 luglio del 2016. Dopo la fase di crociera, che ha incluso un fly-by attorno alla Terra effettuato il 9 ottobre 2013, Juno si inserirà in un’orbita polare attorno a Giove con peri-centro pari a 1,06 raggi gioviani, ottimizzata secondo i requisiti scientifici e scelta anche in modo da minimizzare l’esposizione degli strumenti alle radiazioni. Juno orbiterà attorno a Giove per un anno, per un totale di 33 orbite.
Obiettivi Scientifici
La missione Juno ha lo scopo di analizzare le caratteristiche di Giove come rappresentante dei Pianeti Giganti. Infatti, Giove può fornirci le conoscenze necessarie per la comprensione dell’origine del sistema solare e dei sistemi planetari che si vanno scoprendo intorno ad altre stelle.
Gli obiettivi scientifici di Juno consistono prevalentemente nel comprendere l’origine e l’evoluzione del pianeta Giove (attualmente ci sono ben tre teorie diverse sulla sua formazione), determinare la struttura interna del pianeta e cercare se presenta un nucleo solido, esplorare la magnetosfera polare e ricercare l’origine del campo magnetico, misurare l’abbondanza dell’acqua, caratterizzare i venti nella bassa atmosfera e caratterizzare le abbondanze relative di ossigeno e azoto e le variazioni dovute a fenomeni atmosferici. Inoltre, un’altro obiettivo della missione sarà quello di osservare le aurore boreali di Giove, già osservate dalla Terra, e comprenderne i meccanismi, al fine di studiare il campo magnetico del pianeta e la sua interazione con l’atmosfera. Con la sua configurazione spinning, Juno effettuerà una mappa completa dei campi gravitazionali e magnetici di Giove e uno studio della composizione dell’atmosfera. Per raggiungere tali obiettivi particolare attenzione è stata posta nella definizione dell’orbita, che sarà polare e subirà un moto di precessione per ottenere una migliore copertura del pianeta.
Contributo Italiano
La partecipazione italiana alla missione si basa sull’esperienza ormai consolidata nel campo degli spettrometri, camere ottiche e radio scienza, in particolare l’Italia fornirà due strumenti: lo spettrometro ad immagine infrarosso JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper, PI Angioletta Coradini INAF-IFSI, realizzato dalla Divisione Avionica di Leonardo-Finmeccanica) e lo strumento di radioscienza KaT (Ka-Band Translator, PI Luciano Iess dell’Università ‘La Sapienza’ di Roma, realizzato da Thales Alenia Space-I) che rappresenta la porzione nella banda Ka dell’esperimento di gravità. Ambedue questi strumenti sfruttano importanti sinergie con gli analoghi strumenti in sviluppo per la missione BepiColombo, ottimizzando i costi ed incrementando il ruolo sia scientifico che tecnologico italiano.
Accordi Internazionali
LoA NASA-ASI firmato in data 21 marzo 2008.
Lo strumento JIRAM
JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper) è uno spettrometro ad immagine che esplorerà Giove a bordo della sonda Juno progettata dalla NASA. Lo strumento è stato finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana, realizzato da Finmeccanica e guidato scientificamente dall’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (IAPS) dell’INAF di Roma. Si tratta del secondo spettrografo ad immagine che studierà il quinto pianeta del Sistema solare dopo NIMS (Near-Infrared Mapping Spectrometer) che volava a bordo della missione NASA Galileo, ma JIRAM è il primo di costruzione italiana.
JIRAM è stato ideato per esaminare gli strati più esterni dell’atmosfera di Giove nell’infrarosso (2-5 ?m, milionesimi di metro), arrivando fino a profondità in cui la pressione arriva fino a 5-7 volte quella dell’atmosfera terrestre a livello del mare. JIRAM è composto da una testa ottica e una scatola elettronica. Il sistema ottico è dotato di un singolo telescopio e ospita sia una telecamera a infrarossi che uno spettrometro in grado di garantire flessibilità osservativa. In sintesi, JIRAM può produrre sia spettri che immagini, quindi incorpora due strumenti in uno. La fotocamera possiede due filtri cromatici ottimizzati per osservare sia le emissioni aurorali che quelle termiche del pianeta. Lo strumento è in grado di fornire immagini simultanee nelle bande astronomiche L (circa 3.5 mm) e M (circa 4,8 mm). Ogni immagine avrà una dimensione di 432×128 pixel (55296 totali). L’imager dello strumento ha un campo di vista complessivo (FOV) di 3,5 x 6,0 gradi.
L’ambiente gioviano è particolarmente rischioso sia per la sonda Juno sia per lo strumento JIRAM, che quindi è stato concepito con caratteristiche davvero uniche. Juno è un satellite spinning, cioè che gira su stesso: dato che i campi energetici sono abbastanza potenti, la sonda potrebbe perdere l’orientamento per qualche momento e farla girare su se stessa consente di mantenere la posizione. JIRAM ha la garanzia di poter funzionare anche in condizioni estreme grazie a un particolare specchio despinning che compensa la rotazione della navicella durante la misurazione mantenendo la scena fissa per il tempo necessario a creare un’immagine. La progettazione di JIRAM è stata guidata dalla necessità di avere uno strumento con il minor volume e massa possibili senza degradare le prestazioni. L’equilibrio termico dello strumento necessario per assicurare buone prestazioni è controllato passivamente (raffreddamento passivo).
L’obiettivo principale di JIRAM è caratterizzare le aurore gioviane (nell’emisfero Nord e nell’emisfero Sud), fenomeno atmosferico frequente anche su altri pianeti del Sistema solare (non solo sulla Terra). Le aurore su Giove nascono dall’interazione delle particelle cariche del vento solare con l’atmosfera del pianeta in corrispondenza dei poli magnetici quando si scontrano con gli atomi di gas che la compongono. Le aurore vengono fortemente influenzate anche dalle particelle che arrivano dalla luna Io, uno dei 4 grandi satelliti di Giove, caratterizzato da violente eruzioni vulcaniche che lanciano nello spazio una notevole quantità di materiale.
JIRAM studierà anche i cosiddetti hot spot, cioè delle voragini nell’atmosfera gioviana dove non sono presenti nubi. Con lo strumento italiano sarà possibile guardare all’interno di questi vortici e sondare l’atmosfera anche a pressioni elevate, quindi a profondità dove ci sono temperature più alte.
