Il 23 gennaio 2003, 21 anni fa oggi, raggiungeva la Terra l’ultimo segnale inviato dalla sonda Pioneer 10 della NASA, lanciata 31 anni prima. Prima missione dedicata all’esplorazione di Giove, la Pioneer 10 divenne anche la prima a raggiungere la velocità di fuga necessaria a lasciare il Sistema Solare.

La Pioneer 10 ha un’antenna parabolica ad alto guadagno di circa 2.74 metri di diametro, ed è alimentata ad energia elettrica da quattro generatori termoelettrici a radioisotopi. Tra luglio 1972 e febbraio 1973 divenne la prima sonda ad attraversare la Fascia Principale di asteroidi, mentre a novembre 1973 iniziò a fotografare Giove.

Le comunicazioni radio furono perse 30 anni dopo a causa della perdita di energia elettrica del suo trasmettitore radio, che inviava segnali sempre più deboli. La telemetria già era impossibile da decifrare per sfruttare dati scientifici. La sonda si trovava a una distanza di 12 miliardi di km dalla Terra, pari a 80 Unità Astronomiche.

La prima missione in assoluto su Giove

La Pioneer 10 venne lanciata il 3 marzo 1972 dalla NASA dal pad 36A dello Space Launch Complex in Florida, a mezzo di un lanciatore Atlas-Centaur. Il vettore di lancio aveva come terzo stadio lo Star-37E a combustibile solido, sviluppato appositamente per le missione Pioneer. Fornì alla sonda una spinta tale da farla transitare vicino alla Luna dopo sole 11 ore, cosicché divenne l’oggetto di costruzione umana più veloce mai lanciato fino ad allora.

Durante i primi sette mesi, la sonda effettuò correzioni di rotta e test scientifici, superando con successo la fascia degli asteroidi il 15 luglio 1972 senza alcuna collisione, con il primato in assoluto per questa sfida. Mentre attraversava lo spazio interplanetario, la Pioneer 10 divenne la prima anche a rilevare atomi interplanetari di elio, e ad osservare ioni di alluminio e sodio ad alta energia nel vento solare.

Il 6 novembre 1973, la Pioneer 10 si trovava a una distanza di 25 milioni di km da Giove quando iniziò a catturare immagini ravvicinate del pianeta. Nei mesi successivi, studiò approfonditamente la magnetosfera di Giove. Il suo massimo avvicinamento fu a 132 352 km dall’atmosfera esterna del gigante gassoso.

Tra le altre cose, la sonda acquisì immagini dettagliate della Grande Macchia Rossa, consentendo agli scienziati di studiare le dinamiche atmosferiche di questo fenomeno meteorologico, rivelò dettagli importanti sul campo magnetico gioviano, invertito rispetto a quello terrestre, e contribuì a una comprensione più approfondita dei processi magnetosferici sui giganti gassosi. Ottenne immagini ravvicinate delle lune galileiane, in particolare Ganimede, e condusse misurazioni della temperatura atmosferica e della composizione chimica di Giove, arricchendo la nostra conoscenza sulle caratteristiche termiche e chimiche della sua vasta atmosfera.

Sfruttando la gravità di Giove per un effetto fionda, la Pioneer 10 continuò poi il suo viaggio verso i successivi pianeti giganti. Attraversò l’orbita di Saturno nel 1976 e quella di Urano nel 1979, per poi continuare oltre Nettuno nel 1983, diventando il primo oggetto di costruzione umana a oltrepassare le orbite dei pianeti del Sistema Solare.

Quell’ultimo segnale

Dopo oltre 30 anni di esplorazione, nonostante la missione fosse già ufficialmente terminata nel 1997, il 27 aprile 2002 riuscì l’ultima ricezione telemetrica dalla Pioneer 10. I segnali successivi erano appena abbastanza forti da rilevare, e non fornivano dati utilizzabili.

Il 23 gennaio 2003, infine, segnò il nostro ultimo contatto con la sonda. Si trovava alla distanza impressionante di oltre 12 miliardi di chilometri e si apprestava a lasciare il Sistema Solare quando inviò l’ultimo segnale, la cui potenza era estremamente debole.

Il segnale venne ricevuto dalla Deep Space Network della NASA, la rete di antenne paraboliche distribuite sulla Terra, progettate per comunicare con le sonde spaziali. Successivi tentativi di contattare la sonda non hanno mai avuto successo. Un ultimo tentativo venne effettuato la sera del 4 marzo 2006, l’ultima volta che l’antenna della Pioneer 10 era correttamente allineata con la Terra, ma non si ricevette alcuna risposta. La NASA decise che le unità RTG probabilmente erano scese al di sotto della soglia di potenza necessaria per far funzionare il trasmettitore, pertanto non furono effettuati ulteriori tentativi di contatto.

Dove si trova ora la Pioneer 10?

Il 18 luglio 2023, la Voyager 2 ha superato la Pioneer 10, rendendo la Pioneer 10 la terza sonda più lontana dal Sole dopo le Voyager 1 e 2. La luce solare impiega attualmente circa 18.7 ore per raggiungere la Pioneer 10, che sta attualmente viaggiando in direzione della costellazione del Toro.

Se indisturbate, la Pioneer 10 e la sua gemella Pioneer 11 si uniranno alle due sonde Voyager e alla New Horizons nel lasciare il Sistema Solare, per vagare nel mezzo interstellare. Si prevede che la traiettoria della Pioneer 10 la porterà in direzione della stella Aldebaran, attualmente a una distanza di circa 68 anni luce. Se Aldebaran avesse una velocità relativa pari a zero, la sonda impiegherebbe più di due milioni di anni per raggiungerla.

Molto prima, tra circa 90mila anni, Pioneer 10 passerà a circa 0.75 anni luce dalla defunta stella di tipo K HIP 117795. Si tratterà del sorvolo stellare più vicino nei prossimi milioni di anni di tutti i veicoli spaziali che stanno lasciando il Sistema Solare.

L’eredità della missione

La Pioneer 10 è considerata dai più un vero trampolino di lancio per le nostre conoscenze sull’Universo, oltre che per la successiva esplorazione del nostro Sistema Solare. Ha fornito un tesoro di informazioni che hanno plasmato la nostra comprensione del sistema planetario che chiamiamo casa. E soprattutto, è stata di grande ispirazione, come esempio di ciò che l’umanità era in grado di fare, e di arrivare a scoprire.

Uno dei risultati più significativi della Pioneer 10 è stato l’attraversamento della fascia di asteroidi, che ha fornito preziose informazioni sulla composizione, sulla densità e sulla distribuzione degli oggetti in questa regione del Sistema Solare. I dati raccolti hanno permesso agli scienziati di elaborare modelli più accurati sull’origine e l’evoluzione degli asteroidi, gettando luce sui primi stadi della formazione del Sistema Solare.

Il contributo fondamentale però, che rappresenta quasi tutta l’eredità di questa missione, è dato dall’esplorazione di Giove. Attraversando il sistema gioviano, la sonda ha fornito immagini e dati dettagliati sul gigante gassoso e i suoi satelliti. Informazioni che hanno rivelato nuove prospettive sulle dinamiche atmosferiche di Giove, sui suoi campi magnetici e sulla struttura delle sue lune, contribuendo a ridefinire la nostra comprensione dei pianeti esterni.

Inoltre, grazie ai dati inviati dalla Pioneer 10, abbiamo ottenuto preziose informazioni sulla radiazione solare e i venti solari al di fuori dell’orbita terrestre. Questi dati hanno contribuito notevolmente alla nostra comprensione del vento solare e del suo impatto sul nostro Sistema Solare, influenzando la ricerca in vari campi, dalla climatologia spaziale alla progettazione di missioni spaziali future.