I due pianeti più esterni del Sistema solare, Urano e Nettuno. Crediti: Nasa
Di Marte ne sappiamo quasi più che della Terra. Giove lo sta tenendo sott’occhio Juno. Attorno a Saturno e ai suoi anelli piroetta con un’audacia e una grazia struggenti la meravigliosa sonda Cassini, ormai prossima alla fine. E persino Plutone è stato da poco radiografato in lungo e in largo grazie alla missione New Horizons. Ma Urano e Nettuno continuano a rimanere avvolti in un’aura di mistero, almeno per la maggior parte di noi: il primo una sfera verdognola con un esile anello e che ruota sdraiata su sé stessa, il secondo una sfera azzurrognola vagamente screziata di bianco.
Presto però le cose potrebbero cambiare. All’inizio del 2016 la Nasa ha avviato uno studio per future missioni a Urano e Nettuno, e ha invitato l’Esa, l’Agenzia spaziale europea, a partecipare al team di esperti che stava reclutando per questo scopo. Team del quale, su invito di Esa, sono entrati a far parte Adam Masters, coordinatore di uno studio per una missione focalizzata su Nettuno e sulla sua luna Tritone, e per Urano il coordinatore del team di Odinus, Diego Turrini, ricercatore all’Istituto di astrofisica e planetologia spaziali dell’Inaf di Roma. E proprio a Turrini, presente ieri a Vienna per illustrare al pubblico dell’Egu 2017 lo studio congiunto Nasa ed Esa, ci siamo rivolti per fare il punto della situazione sull’esplorazione dei due giganti di ghiaccio.
Urano e Nettuno, i due pianeti più lontani del Sistema solare, sono anche i due più bistrattati: dopo il Voyager 2, e parliamo degli anni Ottanta, non li ha visitati più nessuno. Ora però qualcosa si muove. Turrini, cos’ha convinto Nasa ed Esa a prenderli in considerazione, insieme alle loro lune?
«In realtà Urano e Nettuno non sono mai stati del tutto dimenticati dalla comunità planetologica, e negli ultimi anni le proposte e gli studi per la loro esplorazione non sono mancati, sia in Europa sia negli Usa. Per quanto le sfide tecnologiche e programmatiche siano innegabili, dall’occhiata fugace gettata da Voyager 2 sappiamo per certo che questi due pianeti e le loro lune riservano numerose sorprese e nuove scoperte. La svolta è arrivata a cavallo tra il 2011 e il 2013 con due eventi. Dal lato americano la Planetary Science Decadal Survey ha indicato l’esplorazione di Urano come la terza priorità per le missioni flagship Nasa nell’ambito dell’esplorazione del Sistema solare. Dal lato europeo, l’Esa ha ricevuto ben tre white paper dedicati ai due pianeti giganti ghiacciati in risposta al bando per identificare i temi scientifici delle sue due future missioni di classe L (l’equivalente ESA delle missioni flagship Nasa) e ha identificato nella esplorazione di Urano e Nettuno il terzo tema scientifico, l’unico di argomento planetario, pienamente meritevole di una missione di quella classe. In entrambi i casi, ai primi due temi prioritari è stata assegnata una missione, lasciando Urano e Nettuno come il tema a priorità più alta sul campo da entrambi i lati dell’oceano. Dopo di questo, quando la Nasa ha annunciato l’intenzione di avviare uno studio per future missioni a questi due pianeti, la collaborazione con Esa e con la comunità europea interessata ai giganti ghiacciati è stata il passo più logico».
Qual è l’orientamento? Una missione per ciascuno o una unica per entrambi?
«Le possibilità che abbiamo considerato nello studio Nasa sono state varie, perché il mandato dell’agenzia richiedeva di identificare e valutare sia scenari di missione a Urano e Nettuno che fossero sviluppabili indipendentemente da Nasa che possibilità di collaborazione con altre agenzie che permettessero di massimizzare il ritorno scientifico. Uno scenario di missione con orbiter e sonda atmosferica da inviare a uno dei due giganti ghiacciati – una configurazione quindi simile a quella delle missioni Galileo e Cassini-Huygens – è stato valutato come preferibile in caso di una missione esclusivamente americana. Scientificamente non c’è stato un consenso su quale dei due pianeti sia più interessante da visitare per primo: Urano e Nettuno e le loro lune presentano entrambi caratteristiche uniche. Dopo una lunga discussione, una leggera preferenza è stata accordata a Urano per pure ragioni di praticità legate alla minore durata del viaggio. In caso di una missione con una rilevante partecipazione di una o più altre agenzie, invece, il consenso è stato che una missione con due orbiter gemelli, di cui almeno uno dotato di sonda atmosferica, per esplorare entrambi i pianeti sarebbe quella che garantirebbe il miglior ritorno scientifico».
Diego Turrini, ricercatore all’Inaf Iaps di Roma e coordinatore del team del progetto Odinus
Lei è coordinatore del team di una proposta di missione, Odinus, con obiettivo sia Urano che Nettuno. Di che si tratta e su quali assi nella manica può contare per ambire a essere selezionata?
«Odinus è stato uno dei tre white paper sottomessi all’ESA in risposta al bando per identificare i temi scientifici delle sue future missioni L2 e L3. A guida italiana e con un team composto in prevalenza da ricercatori e tecnologi Inaf, Odinus è stato il primo scenario di missione a proporre di inviare un orbiter a ciascuno dei due pianeti nell’ambito di un’unica missione di classe L. Dato che la nostra proposta riguardava uno scenario di missione esclusivamente Esa, quando abbiamo disegnato Odinus abbiamo dovuto fare delle scelte per rispettare i vincoli di budget posti dall’agenzia spaziale: i nostri orbiter erano leggeri e dotati di un payload scientifico essenziale, più simili quindi a New Horizons che a Cassini. L’idea però ha fatto presa sia nella comunità scientifica sia con le agenzie spaziali, e nello studio Nasa abbiamo considerato diverse varianti del concetto originario. Come accennavo sopra, lo scenario di missione considerato a più alto ritorno scientifico in caso di una missione in collaborazione tra più agenzie è risultato essere proprio una versione potenziata di Odinus».
Veniamo alle sfide tecnologiche da affrontare e alla tempistica: cosa ci può dire? In fondo, la Nasa è già andata a Plutone, non dovrebbe essere così difficile…
«Le sfide principali sono in realtà di carattere programmatico, più che tecnologico. Dal lato americano, infatti, la tecnologia attuale permetterebbe già ora di lanciare una missione volta a esplorare i giganti ghiacciati. Dal lato europeo l’ostacolo principale è costituito dalla mancanza di fonti energetiche nucleari da usare a bordo degli orbiter. La distanza di Urano e Nettuno dal Sole rende infatti l’uso dei pannelli solari impraticabile, dato che per fornire una quantità di energia sufficiente dovrebbero avere dimensioni paragonabili o superiori a quelle di un campo di calcio».
Dunque come pensate di fare?
«Una collaborazione tra Esa e Nasa permetterebbe di ovviare a questo problema, sostituendolo però con il problema del diverso sviluppo temporale dei programmi spaziali delle due agenzie. La Nasa idealmente sarebbe interessata a lanciare una sua missione flagship ai giganti ghiacciati intorno al 2030, ma in quell’intervallo temporale l’Esa è già impegnata con le sue missioni L2 e L3 a tema astrofisico. Anche se combinare una flagship Nasa con una L Esa sarebbe la soluzione più interessante dal punto di vista scientifico, nell’ambito dello studio sono stati discussi scenari di missione che permettono vari livelli di collaborazione. A inizio anno Nasa ed Esa hanno ricevuto un resoconto dei risultati dello studio, risultati che sono poi stati presentati pubblicamente negli Usa alla scorsa Lunar and Planetary Science Conference, e che verranno presentati pubblicamente in Europa domani, martedì 25 aprile, all’Egu. Una delle raccomandazioni dello studio è che Nasa ed Esa diano inizio a uno studio congiunto che, partendo dai risultati di quello appena conclusosi, esplori nel dettaglio le diverse possibilità di collaborazione per identificare quelli di maggiore interesse per le due agenzie».
Quando potremo saperne di più? E in che modo?
«Il rapporto finale dello studio, che consiste di circa 500 pagine, è in fase di controllo da parte della Nasa prima del rilascio pubblico, che dovrebbe avvenire a breve. Nel frattempo il sommario esecutivo di una decina di pagine è stato autorizzato per la pubblicazione e verrà messo online in questi giorni sul sito americano dello studio. In aggiunta, è possibile andare sulla pagina Esa dello studio e registrarsi alla newsletter, in modo da ricevere gli annunci della pubblicazione del sommario esecutivo e del rapporto completo».