Ogni secondo, oltre 300.000 tonnellate di materia lasciano il Sole e si dirigono verso lo spazio. Questo vento solare ha un impatto su tutto il Sistema Solare, compresa la Terra. Provoca le splendide aurore boreali, ma produce anche il “maltempo spaziale” che minaccia le nostre reti elettriche, i satelliti e gli astronauti. Ecco perché è importante comprendere l’ambiente in cui nasce la corona del Sole, così come la sua evoluzione nel corso del viaggio attraverso lo spazio. Di questo si occuperà il Polarimeter to UNify the Corona and Heliosphere (PUNCH).
PUNCH è una missione del programma Small Explorer della NASA, che effettuerà osservazioni globali in 3D del giovane vento solare: dall’atmosfera solare più esterna all’eliosfera interna. Immagini di qualità senza precedenti contribuiranno a colmare un vuoto di cui siamo a conoscenza da oltre 60 anni nella misurazione e nella comprensione di ciò che accade in questa regione dello spazio. La NASA ha confermato che il lancio di PUNCH è previsto non prima di aprile 2025.
PUNCH al seguito del vento solare
Per la prima volta, PUNCH seguirà il vento solare in modo continuo attraverso il vuoto, per aiutarci a capire meglio il Sole, il vento solare e i loro effetti sull’umanità. Lo scopo è determinare i processi fisici che uniscono la corona solare con il resto dell’ambiente del Sistema Solare e si divide in due grandi obiettivi scientifici:
- Capire come le strutture coronali si trasformano nel vento solare ambientale.
- Comprendere l’evoluzione delle strutture transitorie nel vento solare giovane.
Più di 60 ingegneri e scienziati si sono riuniti in questi giorni al Southwest Research Institute per dare il via alla collaborazione sul veicolo di lancio di PUNCH. La missione sarà lanciata su un Falcon 9 di SpaceX, condividendo il viaggio nello spazio con la missione SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Re-ionization and Ices Explorer) della NASA.
La missione PUNCH consiste in una costellazione di quattro piccoli satelliti in orbita terrestre bassa, sincronizzata con il Sole. Insieme produrranno immagini 3D continue e in campo profondo della corona solare durante la transizione verso il giovane vento solare: da 1.5° (6 volte il raggio solare) a 45° (180 volte il raggio solare) dal Sole. Le telecamere PUNCH rilevano la normale luce visibile e la sua polarizzazione lineare, che consente di misurare la posizione 3D delle caratteristiche del vento solare.
Attraverso questa tecnica, PUNCH studierà l’atmosfera esterna del Sole, la corona, e il modo in cui genera il vento solare. Il veicolo spaziale seguirà anche le espulsioni di massa coronale, grandi eruzioni di materiale solare che possono provocare grandi eventi meteorologici spaziali vicino alla Terra. L’obiettivo è comprendere meglio la loro evoluzione e sviluppare nuove tecniche per prevederle.
Dopo il lancio, i satelliti PUNCH si distribuiranno intorno alla Terra, per creare una visione continua e completa della corona solare e del Sistema Solare interno. Tre dei satelliti PUNCH porteranno identici Wide Field Imagers, che coprono una porzione significativa del cielo intorno al sole. Il quarto satellite PUNCH porta un coronografo Narrow Field Imager (NFI) che studierà le regioni più vicine al sole. Tutte e quattro le telecamere saranno sincronizzate in volo, in modo che il team scientifico della missione possa combinare le loro immagini in un unico grande campo visivo.
Perché PUNCH ha proprio quattro satelliti?
Sono necessari quattro satelliti perché PUNCH osserva l’intero Sistema Solare interno in modo continuo, e la Terra blocca circa la metà della vista da qualsiasi posizione in orbita. L’NFI acquisisce un campo visivo anulare intorno al Sole. I tre WFI acquisiscono i dati in una striscia di cielo. Durante l’orbita del veicolo spaziale, il trefoil ruota sul cielo e costruisce l’intero campo visivo circolare di 90° di PUNCH.
Ciascuna delle quattro navicelle PUNCH è lunga poco più di un metro. Ognuna supporta il puntamento su tre assi (entro pochi secondi d’arco), il downlink ad alta velocità e a doppia banda, la propulsione con trim orbitale e un sofisticato recupero autonomo dei guasti. I quattro veicoli spaziali vengono lanciati e dispiegati in orbita con un unico lancio. La loro formazione orbitale viene stabilita nei primi 90 giorni di volo.
Ciascuna navicella mantiene il puntamento inerziale per 30° di moto orbitale (8 minuti di tempo). Al termine della sosta, ruota di 30° intorno all’asse X, per mantenere la Terra al di sotto del piano di riferimento dello strumento. Ogni otto minuti, ogni navicella PUNCH acquisisce sette immagini: un’immagine non polarizzata e sei immagini polarizzate in doppio set di tre immagini.
Gli scienziati che si occupano di PUNCH, eliofisici che ricercano la fisica fondamentale del Sole, sono molto curiosi di cosa questa missione potrebbe permetterci di scoprire sulle caratteristiche ambientali e dinamiche dello spazio tra la Terra e il Sole.
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