Proba-3, il creatore di eclissi solari dell'ESA
Centinaia di milioni di persone assisteranno all'eclissi totale di Sole della prossima settimana in tutto il Nord America, e fisici solari da tutto il mondo stanno accorrendo per unirsi a loro. Le eclissi offrono un breve scorcio dell'atmosfera spettrale che circonda il Sole, la corona solare, normalmente resa invisibile dal bagliore del Sole. Ma la corona sarà presto oggetto di studi più appronfonditi: questa settimana in Belgio l'ESA ha presentato la coppia di veicoli spaziali che compongono la sua nuova missione Proba-3, progettata per produrre eclissi solari orbitali su richiesta.
Il satellite Occulter di Proba-3 volerà a circa 150 metri di distanza dal secondo satellite Coronagraph, mostrati entrambi ai media presso lo stabilimento Redwire Space di Kruibeke, in Belgio, dove sono in fase di test pre-volo. La coppia si allineerà con il Sole in modo così preciso che l'Occulter proietterà un'ombra sul Coronagraph, oscurando il Sole per rivelare la corona.
"I due veicoli spaziali si comporteranno come se fossero un unico enorme strumento lungo 150 metri", spiega Dietmar Pilz, Direttore di Tecnologia, Ingegneria e Qualità dell'ESA. "Tuttavia, raggiungere questo obiettivo sarà estremamente impegnativo dal punto di vista tecnico, perché basta un minimo disallineamento e non funzionerà. Il processo di sviluppo è stato relativamente lungo – intrapreso da un consorzio di Stati Membri dell'ESA guidato da Spagna e Belgio – quindi sono molto contento di vedere Proba-3 qui oggi, in fase di preparazione per il lancio."
Produrre eclissi solari artificiali in orbita
L'idea alla base non è nuova: una capsula cilindrica Apollo tentò di fare lo stesso con un veicolo spaziale sovietico Soyuz durante il Programma test Apollo-Soyuz nel 1975. Ma l'obiettivo di Proba-3 è produrre queste eclissi artificiali regolarmente attraverso precisi voli in formazione, per un massimo di sei ore alla volta per ogni orbita di 19 ore e 36 minuti.
Le eclissi solari si verificano per una straordinaria coincidenza cosmica: il Sole è 400 volte più grande della Luna, ma è anche 400 volte più lontano. Questo significa che quando i due corpi sono esattamente allineati nello spazio, la Luna copre il volto infuocato del Sole, rivelando la corona solare, che si estende per milioni di chilometri dalla nostra stella madre.
Una regione del nostro Sistema Solare raramente visibile
Questa regione del nostro Sistema Solare raramente osservata è interessante sia dal punto di vista scientifico che dal punto di vista pratico: un milione di gradi più calda della superficie del Sole sottostante, la corona dà origine al vento solare e a fenomeni meteorologici spaziali, insieme a violente espulsioni note come "espulsioni di massa coronale" che influenzano il tempo meteorologico spaziale e le tempeste solari, con un potenziale impatto sia sui satelliti in orbita che sulle reti elettriche e di comunicazione terrestri.
Per vedere meglio la corona, i telescopi specializzati a terra e in orbita, chiamati "coronografi", possono incorporare dei "dischi occultanti", schermi accuratamente progettati per coprire il Sole nel loro campo visivo, imitando un'eclissi solare. Ma la loro efficacia è limitata da un fenomeno chiamato "diffrazione" per cui la luce fuoriesce attorno ai bordi dei coronografi. Il modo per minimizzare questo effetto è spostare il disco occultante molto più lontano dal coronografo che effettua le osservazioni, ma i limiti pratici delle dimensioni dei veicoli spaziali hanno reso questa soluzione impraticabile per lo spazio.
Performante come un unico veicolo spaziale
Facendo volare i due veicoli spaziali in una formazione precisa fino al millimetro, lo strumento principale di Proba-3 ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun) fornirà dati come se si trovasse a bordo di un unico veicolo spaziale rigido, rendendo accessibile una regione finora sfuggente tra 3 e 1,1 raggi solari dal Sole.
Questa precisione sarà ottenuta combinando una serie di tecnologie di posizionamento progressivamente più precise: navigazione satellitare, collegamenti intersatellitari via radio, telecamere a luce visibile che puntano sui LED e infine un raggio laser riflesso tra i veicoli spaziali. Il secondo strumento di Proba-3 è un radiometro che misura l'energia totale emessa dal Sole, importante per i modelli climatici.
Volo in formazione completamente autonomo
Il volo in formazione avverrà in modo completamente autonomo, verso la cima di ogni orbita a 60.000 km di altitudine, dove le perturbazioni gravitazionali, atmosferiche e magnetiche sono ridotte al minimo. Per il resto del tempo, la coppia trascorrerà il resto dell'orbita in una deriva passiva e sicura.
Come per tutte le missioni dimostrative di tecnologie in orbita della famiglia Proba dell'ESA, la prova del successo sará la qualità dei dati scientifici prodotti.
Rendere possibili nuovi tipi di missioni spaziali
Riuscire a realizzare con successo un volo in formazione preciso consentirebbe di aprire un'era completamente nuova per la scienza e le applicazioni. Si potrebbero effettuare missioni molto più grandi di qualsiasi singolo veicolo spaziale, come giganteschi array di interferometria ottica e radio in orbita, mentre un preciso rendezvous orbitale renderebbe possibile la manutenzione dei satelliti in orbita, prolungando la durata dell'infrastruttura spaziale.
Nel frattempo, i membri del team scientifico di Proba-3 stanno approfittando dell'eclissi totale di Sole del Nord America per testare l'hardware progettato per la missione: le ruote filtranti polarizzanti utilizzate in ASPIICS, nonché una tecnologia LED alternativa.
