La Voyager 1, la sonda per lo spazio profondo della NASA, potrebbe presto diventare la prima sonda spaziale a raggiungere un traguardo storico: nel novembre 2026, la sonda sarà a un giorno luce dalla Terra. Lanciata nel 1977, la Voyager 1 è la sonda spaziale più lontana dal nostro pianeta e attualmente esplora lo spazio interstellare a 25,4 miliardi di chilometri di distanza. Il termine giorno luce si riferisce alla distanza alla quale un segnale o un comando che viaggia alla velocità della luce impiegherebbe 24 ore per raggiungere la sonda dalla Terra, ha affermato Suzy Dodd, project manager della Voyager presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. Un giorno luce equivale a 26 miliardi di chilometri. Quindi, se il team di Voyager chiede alla sonda di fare qualcosa una volta raggiunto quel punto, ci vorrà un altro giorno prima che Voyager risponda. “Se invio un comando e dico ‘buongiorno, Voyager 1’ alle 8 di lunedì mattina, riceverò la risposta di Voyager 1 mercoledì mattina, verso le 8“, ha detto Dodd.
Voyager 1 e la sua gemella, Voyager 2, sono le uniche sonde spaziali a operare oltre l’eliosfera, la bolla di campi magnetici e particelle del Sole che si estende ben oltre l’orbita di Plutone. Dopo decenni nello spazio, entrambe hanno dovuto spegnere diversi strumenti, ma stanno utilizzando gli strumenti rimanenti per studiare questo territorio inesplorato e fornire dati che potrebbero essere utili per le missioni future.
Sono molte le sfide che si presentano nel rimanere in comunicazione con sonde così lontane, ma Dodd e il suo team stanno adottando le misure necessarie per garantire che le loro “vecchie” raggiungano il loro 50° anniversario nel 2027.
Mantenere i contatti attraverso distanze cosmiche
Lanciata in un viaggio per esplorare Giove e Saturno, la sonda Voyager 1 si è allontanata dalla Terra sulla stessa traiettoria e alla stessa velocità – 61.000 chilometri orari – dal suo sorvolo di Saturno nel novembre 1980. Con la conoscenza della posizione della Terra rispetto alla Voyager 1, della velocità della sonda e della sua traiettoria, gli ingegneri sono in grado di calcolare quanto tempo impiega un segnale a raggiungere la sonda.
Ad esempio, la traiettoria della Voyager 1 dopo il sorvolo di Saturno l’ha portata verso l’alto e fuori dal piano dei pianeti dopo aver superato Saturno, mentre la Voyager 2 è passata sopra la parte alta di Nettuno dopo il sorvolo del gigante di ghiaccio del 1989 e si è spostata verso il basso e fuori dal piano dei pianeti. Nessuna delle due sonde ha subito una correzione di traiettoria dagli ultimi sorvoli planetari, il che significa che entrambe hanno effettuato crociere ininterrotte per decenni.
Non si prevede che la Voyager 2 raggiunga un giorno luce dalla Terra prima di novembre 2035, e anche le stime più ambiziose suggeriscono che la sonda non sarà operativa in quella data. Ma entrambe le sonde continuano a sorprendere il team.
Ogni giorno, essendo le sonde spaziali più vecchie ancora in funzione, le sonde Voyager detengono un record semplicemente continuando a funzionare.
Ma non è stato un processo facile.
Le sonde inviano dati a una velocità molto bassa, 160 bit al secondo, ovvero una velocità di trasmissione dati simile a quella di una connessione Internet dial-up, ha affermato Dodd. “Alla distanza dalla Terra, ci vuole molto più tempo per ricevere un segnale, e la potenza del segnale si dissipa“, ha detto Dodd. “Ci vogliono più array di antenne per raccogliere quel segnale“.
La bassa velocità di trasmissione dati significa che Dodd e il suo team ricevono informazioni limitate sullo stato di salute di ciascuna sonda e, in caso di problemi, non sono in grado di reagire rapidamente. Tuttavia, entrambe le sonde Voyager sono progettate per essere autosufficienti, con un’ampia autonomia di bordo, in modo da potersi salvare se le cose vanno male a miliardi di chilometri dalla Terra.
“Se qualcosa va storto, possono mettersi in uno stato di sicurezza in modo da poter aspettare che siamo in grado di comunicare con la sonda, capire qual è il problema e risolverlo“, ha detto Dodd.
Perché le sonde Voyager resistono
Per anni, il team ha preso decisioni difficili per garantire che le sonde funzionassero il più a lungo possibile, ha detto Dodd. Ciò significa spegnere i sistemi e gli strumenti di ingegneria per risparmiare energia e garantire che la sonda rimanga sufficientemente calda per funzionare.
Affinché le sonde Voyager possano continuare a comunicare con la Terra, anche le loro antenne devono essere puntate verso il nostro pianeta. Se i condotti del propellente su una delle due sonde si congelassero, costringendo le antenne a puntare altrove, “perderemmo la missione perché non potremmo più ricevere un segnale dalla sonda“, ha affermato Dodd.
E non si tratta solo di continuare a volare: le sonde Voyager devono funzionare con strumenti scientifici.
Prima del loro 50° anniversario nel 2027, entrambe le sonde spaziali dovranno probabilmente disattivare strumenti e sistemi aggiuntivi. Il team spera di mantenere attivo il sottosistema dei raggi cosmici di Voyager 2, così come il magnetometro e il sottosistema delle onde al plasma su entrambe le sonde. Gli strumenti consentirebbero a entrambe le sonde di funzionare essenzialmente come satelliti meteorologici nello spazio interstellare, rilevando l’ambiente che attraversano, ha affermato Dodd.
Gli scienziati sono interessati a comprendere come il campo magnetico solare cambia e interagisce nell’eliopausa, il confine dell’eliosfera dove il vento solare caldo proveniente dal Sole incontra il freddo spazio interstellare. Pensate all’eliopausa come alla costa di un oceano, ha detto Dodd. Immergendosi nell’acqua si rivelano increspature, onde e altri fattori mutevoli man mano che ci si allontana dalla costa, e a un certo punto la situazione diventa più stabile. Le sonde Voyager stanno misurando le increspature, o interazioni, tra l’eliopausa, il nostro Sole e lo spazio interstellare, man mano che la sonda si allontana dal Sole.
“L’importante è operare con questi strumenti scientifici il più a lungo possibile per tracciare una mappa di ciò che cambia man mano che ci si allontana dal Sole“, ha detto Dodd. L’esperta è fiduciosa che almeno una delle sonde possa continuare a funzionare per altri due-cinque anni.
Il processo per consentire a missioni senza precedenti di durare diventa ogni anno più difficile, ha detto. Ma Voyager ha alle spalle un team straordinario, che include pensionati della NASA ottantenni che forniscono consulenza su sottosistemi specifici e membri del team così giovani che persino i loro genitori non erano ancora nati quando le sonde sono decollate. “È davvero gratificante vedere questo tipo di impegno intergenerazionale su Voyager“, ha detto Dodd. “Adoro queste sonde. Sono ambasciatrici per noi qui sulla Terra“.
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