Il 19 gennaio 2006, 18 anni fa oggi, partiva dal Kennedy Space Center a bordo di un Atlas V la sonda interplanetaria New Horizons della NASA. Progettata dall’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University e dal Southwest Research Institute, la missione aveva come obbiettivo primario lo studio e il sorvolo del sistema di Plutone. L’obbiettivo secondario, invece, era sorvolare e studiare uno o più oggetti della fascia asteroidale di Kuiper, oltre Nettuno.

La New Horizons, attualmente in funzione a circa 7 miliardi di km da noi, è ancora oggi l’oggetto di fabbricazione umana più veloce mai lanciato dalla Terra. Ha eseguito un sorvolo di Giove nel 2007, e il 14 luglio 2015 è arrivata alla minima distanza da Plutone, pari a 12 500 km.

Dopo un’estensione della missione fino al 2021, ottenuta nel 2016 per l’ulteriore esplorazione di oggetti transnettuniani, la sonda ha proseguito con il suo viaggio all’interno della Fascia di Kuiper. Qui ha sorvolato l’asteroide 486958 Arrokoth il 1 gennaio 2019. A ottobre 2023, la NASA ha ufficialmente accettato di estendere ulteriormente le operazioni della New Horizons fino alla fine di questo decennio. Ovvero fino all’uscita dalla Fascia di Kuiper, prevista per il 2028-2029.

Il lancio, nel 2006

La New Horizons arrivò al Kennedy Space Center a bordo di un C-17 Globemaster III il 24 settembre 2015. Il lancio era previsto per l’11 gennaio 2006, ma fu ritardato fino al 17 per consentire le ispezioni al boroscopio del serbatoio di cherosene del lanciatore, l’Atlas V di Lockheed Martin. Ulteriori ritardi legati alle condizioni nuvolose, ai forti venti e alle difficoltà tecniche, non correlate al vettore, impedirono il lancio per altri due giorni.

Il decollo avvenne con successo dal Launch Complex 41 di Cape Canaveral alle 19:00 UTC del 19 gennaio 2006. L’accensione combinata del secondo stadio Centaur e successivamente del terzo stadio dell’ATK Star 48 B, aggiunto per aumentare la velocità di fuga, immisero la sonda direttamente in una traiettoria di fuga a 16.26 km/s (58.536 km/h). Tale che New Horizons impiegò solo 9 ore per superare l’orbita della Luna.

Questo fu il primo lancio della configurazione Atlas V 551, che utilizza cinque booster a razzo solido, e il primo Atlas V con un terzo stadio.

In viaggio verso Plutone

Le prime immagini di Plutone dalla New Horizons sono state acquisite dal 21 al 24 settembre 2006, da una distanza di circa 4.2 miliardi di km (28 Unità Astronomiche). Questo test ha confermato fin da subito le capacità della sonda di tracciare obbiettivi distanti, fondamentali per le manovre verso il sistema Plutone e altri oggetti della Fascia di Kuiper.

Durante i 9 anni di crociera dal lancio all’arrivo alla sua destinazione finale, New Horizons ha sorvolato l’asteroide 132524 APL della Fascia Principale, arrivando a 102mila km dalla sua superficie il 13 giugno 2006, e successivamente è arrivata alla distanza minima di 2.3 milioni di km da Giove il 28 febbraio 2007.

Il sorvolo di Giove è stato al centro di un’intensa campagna di osservazione durata quattro mesi, da gennaio a giugno 2007. Ha fornito alla missione un’assist gravitazionale che ha aumentato la velocità della sonda, e ha consentito di testare gli strumenti della New Horizons, restituendo dati sull’atmosfera e la magnetosfera gioviane e sulle lune galileiane.

Uno degli obbiettivi principali dell’incontro con Giove è stato l’osservazione delle condizioni atmosferiche e l’analisi della struttura e composizione delle sue nubi. La New Horizons ha misurato e caratterizzato fulmini indotti dal calore nelle regioni polari, le attività tempestose, la Grande Macchia rossa. Ha anche raccolto dati sui deboli anelli, individuando detriti da collisioni recenti e svelando bolle di plasma nella coda magnetica, presumibilmente originate dalla luna Io.

L’arrivo su Plutone, nel 2015

Le operazioni di avvicinamento a Plutone sono iniziate il 4 gennaio 2015. A questa data risalgono le prime immagini del pianeta dopo quelle del 2006, scattate con l’imager LORRI e con il telescopio Ralph a bordo della sonda, di pochi pixel di larghezza.

La New Horizons si trovava a più di 203 milioni di km di distanza da Plutone quando iniziò a scattare le foto, che mostravano Plutone e la sua luna più grande, Caronte. Il tempo di esposizione era troppo breve per vedere le lune di Plutone più piccole e molto più deboli. Le immagini furono d’aiuto al team di missione per eseguire correttamente le manovre e correggere la traiettoria della New Horizons, in vista dell’avvicinamento.

Durante la fase di avvicinamento, una parte del tempo di missione è stato utilizzato per osservazioni a lungo raggio dell’oggetto della Fascia di Kuiper VNH0004, ora designato 2011 KW 48, che si trovava a una distanza di 75 milioni di km dalla sonda.

Tra il 27 gennaio e l’8 febbraio 2015 la New Horizons ha scattato una serie di immagini delle lune Nix e Hydra, da una distanza di 201 milioni di km. Le altre due lune, ancora più piccole, Kerberos e Styx, sono state invece immortalate il 25 aprile. A partire dall’11 maggio è stata eseguita una ricerca di oggetti sconosciuti che avrebbero potuto rappresentare un pericolo per sonda, come anelli o lune, ma non ne sono stati trovati.

Dopo un’anomalia del software riscontrata il 4 luglio 2015, risolta qualche giorno dopo, la missione ha proseguito verso Plutone. Il massimo avvicinamento è avvenuto alle 11:49 UTC del 14 luglio 2015, a una distanza di 12 472 km dalla superficie del pianeta nano. I dati telemetrici della buona riuscita del sorvolo sono arrivati a Terra il 15 luglio 2015 alle 00:52:37 UTC, dopo 22 ore di silenzio radio pianificato a causa del puntamento del veicolo verso il sistema Plutone. Il download del set completo di dati tramite il downlink a 2 kbps ha richiesto poco più di 15 mesi. L’analisi dei dati è continuata fino al 2021.

L’eredità di New Horizons

La missione New Horizons ha fornito una panoramica senza precedenti di Plutone e del suo sistema, rivelando caratteristiche fino ad allora impossibili da raggiungere con gli strumenti a Terra e svelando misteri a lungo dibattuti. L’analisi delle immagini e dei dati raccolti ha rivelato che Plutone presenta una superficie variegata, con vaste pianure di ghiaccio d’azoto, catene montuose di ghiaccio d’acqua e depositi di metano.

Sputnik Planum, in particolare, si è rivelata essere una vasta regione pianeggiante composta principalmente da ghiaccio d’azoto, con solchi e creste che indicano fenomeni di convezione. Questa caratteristica sottolinea l’attività geologica e dinamica sulla superficie del pianeta nano.

Le immagini ad alta risoluzione hanno anche permesso di identificare regioni con formazioni simili a dune, suggerendo che l’atmosfera sottile di Plutone potrebbe essere coinvolta in processi di erosione e deposizione. Inoltre, le osservazioni hanno rivelato una varietà di caratteristiche geologiche, che fanno di Plutone un mondo geologicamente attivo.

La missione ha anche approfondito la comprensione delle lune di Plutone, come Caronte. Le immagini dettagliate hanno mostrato una varietà di paesaggi, inclusi canyon e regioni più antiche, contribuendo a delineare la storia geologica di queste lune.

La missione continua

Il team di New Horizons aveva già richiesto e ottenuto dalla NASA un’estensione della missione fino al 2021, per esplorare ulteriori oggetti della Fascia di Kuiper. La richiesta di finanziamento è stata accettata il 1 luglio 2016, consentendo un sorvolo ravvicinato di 486958 Arrokoth l’1 gennaio 2019 e l’osservazione di altre due dozzine di oggetti. A dicembre 2023, il numero di oggetti scoperti dalla missione era pari a 100. D’aiuto è stato anche l’apprendimento automatico, utilizzato per identificare potenziali target in modo più efficiente.

La missione, che continua a contribuire significativamente alla comprensione della Fascia di Kuiper, è stata ulteriormente estesa di recente. Già nel 2022 era stata approvata un’estensione fino a settembre 2024, per l’ulteriore studio di questa regione.

A ottobre 2023, la NASA ha acconsentito alle richieste degli scienziati di mantenere attiva la strumentazione fino alla fine di questo decennio, ovvero fino all’uscita della sonda dalla Fascia di Kuiper, prevista per il 2028-2029. A partire dal 2025, l’obbiettivo principale della sonda sarà la raccolta di dati eliofisici mentre si dirige fuori dal Sistema Solare. Il finanziamento dell’estensione sarà principalmente a carico dalla Planetary Science Division della NASA, che gestirà la missione con la Heliophysics e Planetary Science Division.

La posizione privilegiata e la strumentazione di New Horizons, nonché la sua durata operativa, permettono alla sonda di recuperare informazioni importanti che non possono essere raccolte da Terra. Attualmente solo le sonde Voyager 1 e 2 hanno raggiunto e stanno analizzando lo spazio interstellare, ovvero ciò che si trova oltre il confine di influenza del Sole. Luogo che la New Horizons potrebbe essere in grado di raggiungere all’incirca nel 2040.