La NASA lancerà ben 3 razzi sonda durante l’eclissi solare totale dell’8 aprile 2024, per studiare come l’alta atmosfera della Terra viene influenzata quando la luce solare si oscura momentaneamente su una parte del pianeta. I razzi sonda Atmospheric Perturbations around Eclipse Path (APEP) partiranno dalla struttura di lancio della NASA presso il Wallops Flight Facility in Virginia per studiare le perturbazioni nella ionosfera che verranno create quando la Luna oscurerà il Sole. I razzi sonda sono stati precedentemente lanciati e recuperati con successo presso il White Sands Test Facility nel New Messico, durante l’eclissi solare anulare di ottobre 2023. Sono stati ripristinati con nuovi strumenti e saranno rilanciati ad aprile 2024. La missione è guidata da Aroh Barjatya, professore di fisica ingegneristica presso Embry-Riddle Aeronautical University in Florida, dove dirige il Laboratorio di Strumentazione Spaziale e Atmosferica.
L’eclissi solare totale e i 3 razzi APEP
I razzi sonda verranno lanciati in 3 momenti diversi: 45 minuti prima, durante e 45 minuti dopo il picco dell’eclissi locale. Questi intervalli sono importanti per raccogliere dati su come la scomparsa improvvisa del Sole influenzi l’ionosfera, creando perturbazioni che hanno il potenziale di interferire con le nostre comunicazioni.
La ionosfera è una regione dell’atmosfera terrestre che si trova tra i 90 e i 500 km sopra il suolo. “È una regione elettrificata che riflette e rifrange i segnali radio e influenza anche le comunicazioni via satellite mentre i segnali li attraversano,” ha spiegato Barjatya. “Comprendere la ionosfera e sviluppare modelli per aiutarci a prevedere le perturbazioni è cruciale per garantire che il nostro mondo sempre più dipendente dalle comunicazioni funzioni senza intoppi“.
Perché studiare i cambiamenti della ionosfera
La ionosfera forma il confine tra l’atmosfera inferiore della Terra – dove viviamo e respiriamo – e il vuoto dello Spazio. È costituita da un mare di particelle che diventano ionizzate, o cariche elettricamente, a causa dell’energia del Sole o radiazione solare. Quando cala la notte, l’ionosfera si assottiglia mentre le particelle precedentemente ionizzate si rilassano e si ricombinano in particelle neutre. Tuttavia, il clima terrestre e il clima spaziale terrestre possono influenzare queste particelle, rendendola una regione dinamica e difficile da conoscere in un dato momento.
È spesso difficile studiare i cambiamenti a breve termine nella ionosfera durante un’eclissi con i satelliti perché potrebbero non essere nel posto o nel momento giusto per attraversare il percorso dell’eclissi. Poiché sono noti la data esatta e gli orari dell’eclissi solare totale, la NASA può lanciare razzi sonda proprio con lo scopo di studiare gli effetti dell’eclissi al momento giusto e a tutte le altitudini della ionosfera.
Mentre l’ombra dell’eclissi si muove attraverso l’atmosfera, crea un tramonto rapido e localizzato che scatena onde atmosferiche su larga scala e disturbi su scala ridotta, o perturbazioni. Queste perturbazioni influenzano diverse frequenze di comunicazione radio. Raccogliere i dati su queste perturbazioni aiuterà gli scienziati a convalidare e migliorare i modelli attuali che aiutano a prevedere le possibili perturbazioni delle comunicazioni, specialmente quelle ad alta frequenza.
Lanci e misurazioni
Si prevede che i razzi sonda APEP raggiungeranno un’altitudine massima di 420 km. Ogni razzo misurerà la densità di particelle cariche e neutre e i campi elettrici e magnetici circostanti. “Ogni razzo espellerà 4 strumenti secondari della dimensione di una bottiglia da 2 litri che misureranno anche gli stessi dati“, quindi è come se venissero raccolti risultati di 15 razzi, mentre ne verranno lanciati solo 3, ha spiegato Barjatya. Tre strumenti secondari su ogni razzo sono stati costruiti da Embry-Riddle, mentre il quarto è stato costruito presso il Dartmouth College nel New Hampshire.
Oltre ai razzi, anche diverse squadre negli Stati Uniti effettueranno misurazioni della ionosfera con vari mezzi. Una squadra di studenti di Embry-Riddle rilascerà una serie di palloni ad alta quota. I co-investigator dell’Haystack Observatory del Massachusetts Institute of Technology nel Massachusetts e del Air Force Research Laboratory nel New Messico impiegheranno una varietà di radar a terra per effettuare misurazioni. Utilizzando questi dati, una squadra di scienziati di Embry-Riddle e del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory sta perfezionando i modelli esistenti. Insieme, queste varie indagini aiuteranno a fornire i pezzi del puzzle necessari per vedere l’immagine completa della dinamica ionosferica.
Quando i razzi sonda APEP sono stati lanciati durante l’eclissi solare anulare del 2023, gli scienziati hanno osservato una forte riduzione della densità delle particelle cariche mentre l’ombra dell’eclissi anulare passava sopra l’atmosfera. “Abbiamo osservato le perturbazioni capaci di influenzare le comunicazioni radio nel 2° e 3° razzo, ma non durante il 1° razzo che era stato lanciato prima del picco dell’eclissi locale,” ha detto Barjatya. “Siamo super emozionati di rilanciarli durante l’eclissi totale, per vedere se le perturbazioni iniziano alla stessa altitudine e se la loro magnitudine e scala rimangono le stesse“.
La prossima eclissi solare totale sul territorio contiguo degli Stati Uniti non avverrà prima del 2044, quindi questi esperimenti rappresentano un’opportunità rara per gli scienziati di raccogliere dati cruciali.
