La Terra è costantemente investita da un flusso di particelle cariche proveniente dal Sole, noto come vento solare. Questo fenomeno influisce non solo sul nostro pianeta, ma anche sui satelliti in orbita, sugli astronauti nello spazio e sulle infrastrutture a terra. La missione Punch (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) della Nasa sarà la prima a osservare simultaneamente la corona solare e il vento solare, offrendo una visione integrata del Sole, del vento solare e della loro interazione con la Terra.
Questa animazione mostra l’eliosfera, la vasta bolla generata dal campo magnetico del Sole che avvolge tutti i pianeti. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
La missione Punch sarà lanciata a bordo di un razzo Falcon 9 di SpaceX dalla base spaziale di Vandenberg in California. Fornirà nuove informazioni sulla formazione e l’evoluzione degli eventi solari potenzialmente dirompenti, e questo potrebbe migliorare la capacità di prevedere con maggiore precisione l’arrivo di eventi meteorologici spaziali sulla Terra. È programmata per condurre attività scientifiche per almeno due anni, dopo un periodo di messa in servizio di 90 giorni dal lancio.
I quattro satelliti della missione Punch, ciascuno delle dimensioni di una valigia, avranno campi di vista sovrapposti che si combinano per coprire una porzione di cielo più ampia rispetto a qualsiasi missione precedente dedicata allo studio della corona e del vento solare. Distribuiti nell’orbita terrestre bassa, forniranno una visione globale della corona solare e della sua transizione verso il vento solare, tracciando sia le tempeste solari che le espulsioni di massa coronale (Cme). Grazie alla loro orbita sincrona con il Sole, potranno osservarlo ininterrottamente 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con il campo visivo solo occasionalmente ostruito dalla Terra.
I campi di vista dei quattro satelliti della missione Punch. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center
Le immagini tipiche delle telecamere sono bidimensionali e comprimono il soggetto 3D in un’immagine 2D, perdendo informazioni, ma Punch sfrutterà la polarizzazione della luce per ricostruire le immagini in 3D. Quando la luce del Sole viene riflessa sulla materia di cui è composta la corona e il vento solare, si polarizza e ogni satellite è dotato di un polarimetro che utilizza tre distinti filtri polarizzatori per catturare informazioni sulla direzione in cui si muove il materiale che andrebbero altrimenti perse.
«Questa nuova prospettiva permetterà agli scienziati di individuare l’esatta traiettoria e la velocità delle espulsioni di massa coronale mentre si muovono attraverso il Sistema solare interno», afferma Craig DeForest, principal investigator di Punch al Southwest Research Institute’s Solar System Science and Exploration Division a Boulder, in Colorado. «Questo costituisce un miglioramento rispetto agli strumenti attuali per due motivi: le immagini tridimensionali ci permettono di localizzare e seguire le Cme che vengono direttamente verso di noi, e l’ampio campo di vista ci permette di seguire queste Cme lungo tutto il percorso dal Sole alla Terra».
Tutti e quattro i veicoli spaziali sono sincronizzati per servire come un unico “strumento virtuale” che copre l’intera costellazione Punch. I satelliti Punch comprendono un Narrow Field Imager e tre Wide Field Imager. Il Narrow Field Imager (Nfi) è un coronografo che blocca la luce del Sole per vedere meglio i dettagli della corona solare, ricreando ciò che sulla Terra si osserva durante un’eclissi totale di Sole. I Wide Field Imagers (Wfi) sono immagini eliosferiche che visualizzano la porzione molto debole e più esterna della corona solare e il vento solare stesso, offrendo un’ampia visione del vento mentre si diffonde nel Sistema solare.
Rappresentazione artistica dei quattro satelliti della missione Punch, in orbita terrestre bassa. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center
Quando queste strutture del vento solare raggiungono il campo magnetico terrestre, possono provocare dinamiche che influenzano le cinture di radiazioni della Terra. Per lanciare i veicoli spaziali attraverso queste fasce, compresi quelli che porteranno gli astronauti sulla Luna e oltre, gli scienziati devono comprendere la struttura del vento solare e i cambiamenti in questa regione.
«La missione Punch è costruita sulle spalle di giganti», dichiara Madhulika Guhathakurta, scienziato della Nasa. «Per decenni, le missioni eliofisiche ci hanno fornito scorci della corona del Sole e del vento solare, offrendo una visione fondamentale ma parziale dell’influenza della nostra stella sul Sistema solare».
Quando gli scienziati combineranno i dati di Punch e della sonda Parker Solar Probe della Nasa, che vola attraverso la corona del Sole, vedranno sia il quadro generale che i dettagli ravvicinati. Lavorando insieme, Parker Solar Probe e Punch copriranno un campo visivo che va da poco più di un chilometro a oltre 260 milioni di chilometri.
Mercoledì 22 gennaio 2025, presso la Astrotech Space Operations, nella base spaziale di Vandenberg, in California, sono stati effettuati ulteriori test per il dispiegamento del campo solare dei satelliti Punch (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) della Nasa. Crediti: Ussf 30° Stormo Spaziale/Alex Valdez
Inoltre, il team Punch combinerà i propri dati con diverse osservazioni provenienti da altre missioni, come Codex (Coronal Diagnostic Experiment) della Nasa, che studia la corona dal suo punto di osservazione privilegiato, sulla Stazione spaziale internazionale. I dati di Punch andranno a integrare anche le osservazioni di Ezie (Electrojet Zeeman Imaging Explorer) della Nasa – il cui lancio è previsto per marzo 2025 – che studierà le perturbazioni del campo magnetico associate alle aurore terrestri ad alta quota, che Punch individuerà nel suo ampio campo di vista. Infine, quando il vento solare che Punch osserverà si allontanerà dal Sole e dalla Terra, sarà studiato dalla missione Imap (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), il cui lancio è previsto per il 2025.
«La missione Punch farà da ponte tra queste prospettive, fornendo una visione continua senza precedenti che collega il luogo di nascita del vento solare nella corona alla sua evoluzione nello spazio interplanetario», conclude Guhathakurta.