L'esplorazione del sistema solare

u Introduzione

L'inizio dell'epoca spaziale si manifesta come una vera e propria esplosione di attività di lanci da parte delle due potenze mondiali protagoniste della guerra fredda: l'URSS e gli USA.

La vera e propria data d'inizio dell'esplorazione del sistema solare si può fissare al 4 ottobre del 1957, quando, durante l'anno geofisico internazionale, che doveva segnare la conquista dello spazio da parte degli Stati Uniti, come aveva annunciato il presidente americano Dwight D. Eisenhower nel luglio di due anni prima, il satellite artificiale sovietico Sputnik viene lanciato e messo in orbita dall'Unione Sovietica.

Siamo in piena guerra fredda e il "bip bip" dello Sputnik, che qualsiasi radioamatore poteva rivelare, segna un punto pesante a favore dell'URSS, tanto che la risposta statunitense non tarda ad arrivare e il 1 febbraio dell'anno successivo viene messo in orbita il primo satellite USA. Ma nel frattempo l'URSS, in novembre, ha già incrementato il proprio vantaggio, lanciando lo Sputnik 2 con a bordo la cagnetta Laika, il primo essere vivente a sperimentare l'assenza di peso.

L'8 settembre del 1960 viene fondata la NASA, l'ente spaziale statunitense che nel giro di qualche anno diventerà il grande protagonista dell'esplorazione spaziale.

u Gli anni '60: la Luna, Venere e Marte

Dopo aver dimostrato la propria capacità di porre satelliti artificiali in orbita, lo sforzo delle due superpotenze si concentra su un obiettivo primario: consentire all'uomo di volare intorno alla Terra. E anche in questo caso, è l'URSS a segnare il primo punto. Il 12 aprile 1961 Yuri Gagarin compie un'orbita intorno alla Terra a bordo della Vostok 1, durante un volo di circa 3 ore. E di nuovo la risposta americana non tarda: otto mesi dopo tocca all'astronauta della NASA John Glenn di volare intorno alla Terra, a bordo della Mercury 6. Siamo ancora nel 1962, neanche un anno dopo l'annuncio del Programma Apollo da parte del nuovo presidente americano John Fitzgerald Kennedy, che aveva come scopo principale lo sbarco di un uomo sulla Luna (e il suo rientro sulla Terra!) entro il decennio.

Lo sbarco sul satellite terrestre era preparato da una lunga serie di ricognizioni effettuate con sonde automatiche: nove sonde della serie Ranger dal 1961 al 1965, cinque Lunar Orbiter nel biennio 1966-67 e sette robot che discesero sulla superficie della Luna tra il 1966 e il 1968. Ben sei sonde Ranger fallirono la missione per un motivo o per un altro, senza fermare il programma.

Contemporaneamente la NASA aveva avviato il programma Mercury, seguito dal programma Gemini, per indagare l'effetto del volo spaziale sull'organismo umano e sperimentare la fattibilità tecnica di manovre complesse con un equipaggio a bordo. Tra i risultati principali ricordiamo la prima passeggiata nello spazio di uno statunitense, nel 1965 (qualche mese prima un sovietico aveva compiuto la prima passeggiata spaziale della storia) e soprattutto gli agganci in orbita tra due navicelle. Quest'ultimo aspetto era un elemento chiave dell'intero programma Apollo, che si basava sullo sganciamento e il recupero del modulo di discesa lunare LEM da parte della navetta Apollo, che doveva orbitare intorno alla Luna fino al rientro a Terra.

Al primo sbarco sulla Luna, il 20 luglio 1969, seguirono altre sei missioni, cinque delle quali culminarono in altrettanti sbarchi sul suolo lunare. Dopo il 1972 l'esplorazione della Luna cessò.

Nel frattempo l'URSS aveva cambiato strategia, concentrandosi sullo sviluppo di piattaforme spaziali abitate da un equipaggio.

Parallelamente al progetto Apollo della NASA e al grande sforzo sovietico nella corsa alla Luna, le due agenzie spaziali dettero il via anche all'esplorazione automatica di Venere e Marte.

Nel giro di 6 mesi furono lanciate 4 sonde per Venere, due sovietiche e due statunitensi. Solo la quarta, la Mariner 2 della NASA riuscì nell'intento, sorvolando Venere a una distanza di 34.800 km. Mentre la NASA aveva come scopo quello di osservare il pianeta da lontano, l'URSS mise a punto una serie di missioni "suicide", nelle quali le sonde venivano lanciate direttamente nell'atmosfera del pianeta. Durante la discesa gli strumenti fornivano indicazioni sulla composizione chimica atmosferica, fino a quando le trasmissioni non si interrompevano. La Venera 4, lanciata il 12 giugno 1967 è la prima missione di questo genere coronata da successo. Solo due giorni dopo, gli USA lanciano la Mariner 5, che sorvola Venere a 4000 km di quota. Il decennio si chiude con due sonde sovietiche che si tuffano nell'atmosfera del pianeta.

Sempre nel 1962 inizia la corsa per Marte, ed è di nuovo l'URSS a fare il primo passo con il lancio della Mars 1, persa nelle vicinanze del pianeta rosso. Ma i risultati più significativi sono ottenuti per la prima volta dalla sonda statunitense Mariner 4, che nel 1964 spazza via, con appena 20 immagini, le aspettative di vita intelligente sul Marte.

Dopo cinque anni di interruzione, l'esplorazione di Marte riprende nel 1969 con il lancio di due sonde Mariner, la Mariner 6 e la 7.

u Gli anni '70: la belle epoque dell'esplorazione del sistema solare

Con l'inizio degli anni '70 e l'abbandono della conquista della Luna, la NASA e l'URSS continuano a sfidarsi nell'esplorazione dei pianeti del sistema solare.

In particolare nel 1971 si registra il lancio di ben cinque missioni verso Marte. Ma oltre al rafforzamento delle missioni dirette verso Venere e il pianeta rosso, vengono allestite anche le grandi missioni verso i pianeti esterni: il 3 marzo 1972 fu lanciata la Pioneer 10 e un anno dopo, in aprile, la Pioneer 11.

La prima raggiunse Giove nel dicembre 1973, sorvolandolo a circa 130 mila km, attraversando l'orbita di Nettuno nel 1983 e continuando la sua corsa oltre i confini del sistema solare.

La Pioneer 11 sorvolò Giove nel dicembre 1974, dirigendosi poi verso Saturno e fu la prima sonda spaziale a inviare immagini dettagliate del pianeta, dei suoi anelli e dei suoi satelliti naturali, fornendocene una vera e propria panoramica.

Ma anche il piccolo pianeta Mercurio conobbe la sua stagione di esplorazioni nel 1973, grazie alla sonda Mariner 10, che fu la prima a sfruttare l'assist gravitazionale di un pianeta, Venere, per raggiungere la sua meta. La Mariner 10 tornò a sorvolare Mercurio ancora nel 1973 e di nuovo nel 1975, grazie al contributo di Giuseppe "Bepi" Colombo, che dimostrò che si poteva condurre la missione in modo più efficiente.

Gli anni dal 1975 al 1977 videro il lancio di nuove missioni che modificarono profondamente la nostra conoscenza del sistema solare. Nel 1975 toccò al lancio delle Viking 1 e Viking 2 da parte della NASA: destinazione Marte. Le due sonde erano costruite secondo la stessa filosofia delle sonde sovietiche Mars 2 e Mars 3, lanciate qualche anno prima: una navicella orbitante intorno al pianeta e un lander in grado di atterrare sul pianeta. A differenza dei lander delle due missioni sovietiche, nel caso dei Viking tutto funzionς perfettamente e le immagini della superficie del pianeta rosso, insieme con le analisi chimiche delle rocce superficiali, sono rimaste per lunghissimo tempo le migliori che abbiamo avuto su questo pianeta.

Quattro anni dopo l'esperienza delle Pioneer 1 e 2, la NASA lancia un'altra doppietta di sonde alla volta di Giove e Saturno: il Voyager 1 e il Voyager 2. Il 5 settembre 1977 viene lanciato il Voyager 1, mentre il Voyager 2 parte il 20 agosto 1977 (i nomi non sono coerenti con la data di lancio per una serie di ritardi tecnici che ritardarono la partenza del Voyager 1). In ogni caso, la Voyager 1 raggiunge Giove nel 1979 prima della sonda compagna che arriva nel 1980. Entrambe le sonde proseguono il loro viaggio alla volta di Saturno, che è raggiunto nel 1980 dal Voyager 1 e nel 1981 dalla Voyager 2.

La Voyager 2 continua la sua corsa verso i pianeti più esterni del sistema solare, Urano (raggiunto nel 1986) e Nettuno (raggiunto nel 1989).

u Un periodo di pausa

Dal 1977 al 1988 la politica delle agenzie spaziali congelò le missioni esplorative del sistema solare, dirottando gli sforzi sulla messa a punto di lanciatori riutilizzabili (lo Space Shuttle della NASA e il Soyuz sovietico), di piattaforme spaziale abitabili, come la Mir russa, e su missioni astronomiche dedicate, per esempio, allo spazio profondo. Fa eccezione una serie di missioni dedicate allo studio di Venere: le due sonde statunitensi Pioneer Venus 1 e 2, lanciate nel 1978, e sei missioni sovietiche del programma Venera.

In questo periodo relativamente povero di missioni dedicate allo studio del sistema solare, fa il suo ingresso in campo anche l'Agenzia Spaziale Europea (ESA), con il lancio della missione Giotto, che si avvicinò alla cometa di Halley a circa 610 km di distanza, prendendo le prime immagini di un nucleo cometario.

Un ulteriore ritardo nel programma di esplorazione del sistema solare è dovuto all'esplosione dello shuttle Challenger, nel 1986, a causa del quale tutti programmi della NASA subirono slittamenti significativi.

I programmi di esplorazione riprendono qualche anno più tardi: nel 1989 è lanciata la missione Magellan, che si inserisce in orbita polare intorno a Venere con lo scopo di ottenere una mappa radar del pianeta, la cui superficie non è osservabile a causa dello spesso strato di nubi che la protegge.

Sempre nel 1989 è lanciata la missione Galileo, ideata per l'esplorazione dettagliata del sistema di Giove, seguita da due sonde realizzate in collaborazione tra l'ESA e la NASA e dedicate allo studio del Sole: nel 1990 viene lanciato Ulysses, dopo anni di ritardi e di ripensamenti da parte dell'ente americano, una sonda che si rivelerà preziosa per avere una visione fenomenologica d'insieme del vento solare. Nello stesso anno viene messo in orbita lo Hubble Space Telescope. E nel 1995 viene lanciato il telescopio SOHO, anch'esso realizzato in collaborazione tra l'ESA e la NASA.

Il 1994 vede anche il ritorno di una missione lunare: si tratta della sonda Clementine. Ed è con Clementine che riprende respiro l'esplorazione del sistema solare.

u Il rilancio dell'esplorazione

Con il varo del programma Discovery da parte della NASA, negli ultimi anni si è assistito a un rilancio in grande stile dell'esplorazione del sistema solare, in gran parte motivata presso l'opinione pubblica, dalla ricerca della vita extraterrestre. Questa potrebbe essere trovata, sia pure in forma primitiva, su Marte o sui satelliti (Europa e Titano) dei due maggiori pianeti gassosi, Giove e Saturno, oppure portata sulla Terra, precipitandovi, da asteroidi o comete. Nuove missioni sono previste verso Marte, dunque, e anche verso Giove e Saturno, pianeti molto più lontani che possono essere raggiunti solo con l'aiuto dell'effetto fionda, cioè della spinta gravitazionale dei pianeti intermedi. Molto più a portata di mano sono gli asteroidi vicini, meta della missione NEAR, la prima del programma Discovery. L'esplorazione dello spazio lontano con le sonde che si allontaneranno oltre Nettuno, potrebbe inoltre svelare il mistero del gran numero di comete che popolano il sistema solare.

Ma il ritorno all'esplorazione del sistema solare è legata anche al cambiamento strategico della politica spaziale della NASA, che ha avuto la necessità di individuare un cavallo di battaglia di grande impatto che seguisse al grande progetto tecnologico della Stazione Spaziale Internazionale.

Fra le motivazioni, non ultima è la crescita di altre agenzie spaziali, in modo particolare l'Agenzia Spaziale Europea, che con una serie di missioni significative ha posto il proprio segno in maniera evidente nell'avanzamento delle conoscenze astronomiche. Anche l'Agenzia Spaziale Giapponese (NASDA) si sta rivelando particolarmente attiva.

Il programma di esplorazione del sistema solare condotto dalle varie agenzia è, in ogni caso, caratterizzato da una forte componente di promozione nei confronti dell'opinione pubblica, secondo alcune tematiche prevalenti: la ricerca di vita nel sistema solare, la ricerca di acqua sulla Luna e su Marte, la colonizzazione umana di nuovi pianeti.

Come già accaduto per il programma Apollo, l'aspetto emotivo del rilancio delle esplorazioni spaziali è molto forte e rischia di oscurarne la reale importanza dal punto di vista scientifico.

u L'esplorazione di Marte

Il punto di partenza per una ripresa in grande stile dell'esplorazione di Marte è stata una missione tecnologica di grande effetto: la missione Mars Pathfinder, prevista dal Programma Discovey, che nel 1997 lasciò atterrare il rover Sojourner sul pianeta rosso.

Sempre nel 1997 è partita la missione congiunta ESA/NASA Cassini-Huygens, alla volta del sistema di Saturno, dove sarà esplorato in dettaglio il satellite Titano.

Un anno prima era stata lanciata la Mars Global Surveyor, che ha mappato in grande dettaglio la superficie del pianeta con uno speciale altimetro, come è stato fatto negli anni passati con la Terra. Le immagini ad alta risoluzione che l'orbiter è in grado di ottenere sembrano mettere gli scienziati di fronte all'evidenza che, se non altro in un passato geologicamente non remoto, ci siano stati flussi di acqua sul pianeta. La Mars Global Surveyor sta proseguendo nel proprio lavoro.

Nei prossimi anni è previsto un vero e proprio sbarco di lander automatici sulla superficie di Marte, con i relativi satelliti orbitanti intorno al pianeta.

Lo scopo è quello di raccogliere il maggior numero possibile di informazioni riguardo al clima e all'idrologia marziana, per capire se ci siano o ci siano state forme di vita primitive. Inoltre, come è già accaduto nelle missioni che hanno accompagnato il programma Apollo, si vuole preparare il campo per un possibile sbarco umano su Marte, che la NASA ha già annunciato per il 2020, anche se i problemi da risolvere sono molti, a partire dalla durata complessiva della missione, fino alle particelle ionizzanti e agli effetti fisiologici della microgravità.

E certamente un annuncio del genere è in piena coerenza con l'enorme sforzo finanziario legato alla costruzione della Stazione Spaziale Internazionale, un laboratorio permanente nello spazio che darà l'opportunità di studiare e comprendere, fra le altre cose, anche gli effetti a cui abbiamo appena accennato.