Le sonde nel loro viaggio nello spazio incontrano micro particelle di polvere e detriti. Se queste si muovono a velocità elevate, il loro impatto sulla superficie dei veicoli spaziali genera radiazioni elettromagnetiche – in forma di onde radio – che possono danneggiare o addirittura disattivare i sistemi elettronici di bordo.
Una simulazione messa a punto da un team di scienziati dell’Università di Stanford, pubblicata su Physics of Plasmas, ha spiegato per la prima volta il processo che provoca questo tipo di radiazioni.
Lo studio – spiega l’Agenzia Spaziale Italiana – ha dimostrato che la nuvola di plasma generata dall’impatto delle particelle con la superficie del veicolo è responsabile della creazione dell’impulso elettromagnetico dannoso. Nel dettaglio, quando il plasma si espande nel vuoto dello spazio, ioni ed elettroni che viaggiano a velocità diverse si separano, generando le radiazioni pericolose.
Per arrivare a questa conclusione, i ricercatori si sono serviti di un metodo chiamato particle-in-cell simulation che consente il modellamento simultaneo di plasma e campi elettromagnetici. Successivamente gli scienziati hanno utilizzato uno strumento computazionale che lavora sulla fluidità e sulle dinamiche dell’impatto.
Quando una particella colpisce una superficie dura a velocità elevate, vaporizza e ionizza il bersaglio, rilasciando una nuvola di polvere, gas e plasma. Mentre il plasma si espande nel vuoto dello spazio, la sua densità scende e entra in uno stato di assenza di collisione che porta le particelle a non interagire più direttamente tra loro.
Il team di Stanford ha ipotizzato che gli elettroni del plasma in assenza di collisione procedano più velocemente rispetto agli ioni di maggiore dimensione e che questa separazione di carica generi la radiazione. Il passo successivo sarà effettuare altre simulazioni per verificare se il passaggio a uno stato di assenza di collisione sia sufficiente a creare la separazione tra le diverse particelle.
L’obiettivo finale è di utilizzare i risultati dello studio per avere una stima della quantità di radiazione generata dall’impatto e poter così valutare il livello di pericolo per i veicoli spaziali. “Più della metà dei guasti elettrici a bordo delle sonde è inspiegabile visto che è difficile fare diagnosi su un satellite non più funzionante – conclude Alex Fletcher autore dello studio – crediamo di poter attribuire alcuni di questi fallimenti proprio a questo meccanismo”.