La missione Punch è costituita da una costellazione di quattro satelliti che orbiteranno intorno alla Terra, studiando come la corona del Sole si connette con il mezzo interplanetario, per capire meglio come le strutture coronali trasferiscono massa ed energia nel vento. Crediti: Southwest Research Institute.
La Nasa ha selezionato Punch (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) quale nuova missione del programma Small Explorers, il programma spaziale che si prefigge di realizzare missioni di esplorazione spaziale dal costo inferiore a 120 milioni di dollari americani. Lo sviluppo di Punch sarà guidato dal Southwest Research Institute e la missione ha lo scopo di migliorare la nostra comprensione del Sole e dei suoi effetti dinamici sullo spazio che ci circonda.
La missione comprende una costellazione di quattro microsatelliti – o microsat – grandi quanto una valigia, che verranno lanciati già nel 2022. I microsat orbiteranno in formazione attorno alla Terra, per studiare il processo attraverso cui la corona solare, la parte più esterna dell’atmosfera del Sole, si connette con il mezzo interplanetario, fornendo le prime immagini globali di come la corona solare trasferisce massa ed energia nel vento solare.
«Il vuoto dello spazio, tra i pianeti, non è completamente vuoto: in realtà è pieno di un tenue vento solare ipersonico che fluisce fuori dalla corona, investendo veicoli spaziali e pianeti, incluso il nostro», riferisce Craig DeForest, responsabile scientifico della missione. «Punch osserverà questa terra di nessuno, tra la corona solare esterna e il vento solare, dandoci le prime immagini chiare del sistema che collega il Sole e la Terra». Fotograferà il vento solare che emerge dalla corona solare, passando allo spazio interplanetario, e i flussi che attraversano il Sistema solare, investendo i pianeti e gli altri corpi in esso presenti. Queste misure saranno in grado di rivelare come e perché si creano le raffiche di materiale proveniente dalla nostra stella verso la Terra, e come si crea la turbolenza all’interno del materiale stesso.
Inoltre, i satelliti Punch tracceranno in 3D le espulsioni di massa coronale del Sole, note anche come Cme o tempeste spaziali, mentre esplodono dalla corona verso lo spazio interplanetario. Queste esplosioni sono in grado di causare eventi di cosiddetto space weather che interessano la Terra, e che possono minacciare gli astronauti, danneggiare i satelliti, oscurare le reti elettriche e interrompere i segnali di comunicazione e Gps.
«La maggior parte di ciò che sappiamo dello space weather trasportato dal vento solare, proviene dal campionamento diretto di sonde all’interno di esso», ha detto Sarah Gibson, ricercatrice del progetto Punch. «Di fatto è come voler capire i modelli meteorologici globali basandosi su misure dettagliate di alcune singole stazioni meteorologiche poste al suolo: Punch è più simile a un satellite meteorologico, in grado di visualizzare e seguire un sistema di tempeste mentre si evolve in un’intera regione».
Il Southwest Research Institute ha sviluppato e prototipato il Wide Field Imager per la missione Punch. I deflettori oscuri, visibili nella cavità superiore, consentiranno allo strumento di visualizzare oggetti più di mille volte più deboli rispetto alla Via Lattea. Crediti: Southwest Research Institute.
I quattro veicoli spaziali voleranno in una formazione distribuita, operando in modo sincrono per produrre immagini polarizzate dell’intero Sistema solare interno, ogni pochi minuti. Ciascuno dei quattro veicoli spaziali avrà a bordo una macchina fotografica progettata appositamente per catturare i deboli barlumi di luce solare riflessi da elettroni liberi, nello spazio interplanetario.
Uno dei quattro veicoli spaziali trasporterà un Narrow Field Imager, in grado di catturare la corona esterna, e gli altri tre trasporteranno dei Wide Field Imagers (Wfi) sviluppati dal Southwest Research Institute. I deflettori presenti consentiranno a Wfi di fotografare effetti meteorologici spaziali che sono oltre mille volte più deboli rispetto al segnale della Via Lattea, nonostante siano esposti alla luce solare diretta.
«Fotografare il cielo in luce polarizzata è l’ingrediente segreto della missione», ha detto DeForest. «Quando la luce del Sole interagisce con gli elettroni, si polarizza. Questa polarizzazione ci permette di misurare come variano le caratteristiche del vento solare in tre dimensioni, invece che in una semplice immagine bidimensionale. Punch sarà la prima missione con la sensibilità e la capacità di effettuare misure in polarizzazione in grado di tracciare sistematicamente le caratteristiche del vento solare in 3D».
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