Juno: tutto quello che c’è da sapere su questa sonda spaziale

Che cos’è Juno: scopriamo come è fatta la sonda spaziale Juno

Juno, una sonda da 3,6 tonnellate che fa parte del programma New Frontiers (lo stesso di New Horizons), è la prima navicella spaziale ad essere alimentata nello spazio profondo esclusivamente dall’energia solare (piuttosto che dal plutonio). Può funzionare anche in regioni del sistema solare che ricevono solo il 3-4% dei raggi e del calore che colpisce la Terra, grazie a 3 efficienti pannelli lunghi circa 9 metri.

Giunone ha nove strumenti scientifici: sei sono dedicati allo studio della magnetosfera di Giove, la più grande dell’intero sistema solare, e del campo magnetico di Giove, che è 14 volte più forte di quello terrestre. Ma quella destinata a far parlare di più è JunoCam, una fotocamera che invierà immagini del pianeta in un flusso continuo fino a quando la radiazione di Giove non lo metterà fuori combattimento.

La sonda spaziale Juno è progettata e integrata nella sua elettronica avanzata utilizzando circuiti integrati specifici dell’applicazione, o ASIC, che sono microchip progettati per misurare le particelle nello spazio. Questi piccoli chip sono induriti dalle radiazioni e svolgono un ruolo fondamentale in uno degli strumenti collocati in un caveau sulla navicella spaziale Juno della NASA per essere protetto dagli elettroni.

Il microchip di Juno fa parte del “Jupiter High-Energy Particle Detector”, o JEDI, uno strumento all’avanguardia che misurerà la composizione del gigantesco sistema magnetico (noto anche come magnetosfera) che circonda la Terra.

Il disco rigido della sonda non è molto diverso da quello di un normale laptop. Juno ha 256 megabyte di flash e 128 megabyte di DRAM. L’elettronica di base è particolarmente simile a quella del Mars Reconnaissance Orbiter, nonostante la diversa configurazione.

Quali sono le caratteristiche principali della sonda spaziale Juno?

La sonda Juno è stata sviluppata dalla NASA e prodotta da Lockheed Martin. Ha una massa di 3.625 chilogrammi, di cui 2.025 chilogrammi di propellente vengono utilizzati principalmente per la correzione dell’orbita e l’inserimento in orbita attorno a Giove, oltre a circa 170 chilogrammi di strumenti scientifici.
Sulla sonda sono presenti diversi strumenti scientifici come:

• i radiometri, che utilizzano le onde radio per misurare l’atmosfera di Giove;
• Un magnetometro, che mappa il campo magnetico e determina anche la dinamica del nucleo di Giove e la struttura 3D della magnetosfera polare;
• Strumenti per misurare l’energia e la distribuzione di vari gas;
• Sensori di onde radio e plasma;
• Spettrometro UV;
• JIRAM (Jupiter Infrared Auroral Mapping Instrument), per sondare gli strati superiori dell’atmosfera, fornito dall’Italia;
• Advanced Star Compass (ASC), che consente alla sonda di localizzarsi;
• JADE, per lo studio della struttura del plasma su Giove;
• Telecamera telescopica, progettata per condividere dati, inviare immagini e altre informazioni agli studiosi sulla Terra in soli 48 minuti.

Juno: qual è la sua missione e perché è stata ideata?

New Frontiers è il piano per creare la sonda spaziale Juno, che dovrebbe essere utilizzata in una missione spaziale da 700 milioni di dollari intorno a Giove. La missione ha diversi obiettivi, il più importante dei quali è riuscire a comprendere tutte le proprietà strutturali di Giove e tutte le sue dinamiche generali.

Per fare ciò, il rivelatore deve misurare il campo magnetico, misurare le dimensioni del suo nucleo e misurare la massa. Inoltre, uno degli obiettivi altrettanto importanti sarà misurare la composizione dell’atmosfera di Giove. Questa misurazione dell’atmosfera ci darà un’idea della sua massa di gas e dei suoi contorni. La navicella spaziale Juno ci insegnerà di più su Giove, il pianeta più grande del nostro sistema solare, un mondo turbolento complesso e massiccio con cicloni polari di dimensioni simili alla Terra.

Sonda spaziale Juno: cosa è stato scoperto durante la missione?

Giove è un mondo complesso e turbolento. I dati raccolti dagli strumenti della sonda spaziale Juno hanno messo in dubbio molte ipotesi scientifiche sul processo in corso.

Galileo ha rilasciato una sonda dell’atmosfera di Giove con dati che mostrano un’inaspettata mancanza di acqua, contraddicendo le teorie note sulla formazione del sistema solare e del suo pianeta più grande.

Invece, il radiometro Juno ha effettuato misurazioni in diverse regioni del pianeta e ha scoperto che la quantità di acqua variava ampiamente, ma nel complesso era abbondante, costituendo lo 0,25 percento dell’atmosfera e tre volte quella del Sole. Otto grandi cicloni più o meno simili sono stati identificati al Polo Nord e cinque al Polo Sud, ma il Polo Nord raggiunge quasi 4.000 chilometri di diametro, mentre alcuni cicloni al Polo Sud hanno un diametro superiore a 6.000 chilometri.

Le velocità del vento misurate nel ciclone vanno da 150 a 300 km/h, e questi venti sono presenti anche in profondità, 3.000 km sotto le cime delle nubi. Le fotocamere di Giunone hanno scattato immagini molto dettagliate di Giove, in particolare della Grande Macchia Rossa e delle regioni polari.

Che cosa ha segnalato il radiometro durante questa missione?

Secondo i dati del radiometro, la Grande Macchia Rossa si estende fino a una profondità di almeno 300 chilometri e la sua base è più calda della sua superficie. È stato anche scoperto che ci vogliono quattro anni e mezzo perché la Grande Macchia Rossa dall’interno della Terra migri verso ovest per orbitare attorno a Giove. I dati del radiometro suggeriscono che gli strati profondi dell’atmosfera di Giove (da 50 a 100 chilometri sotto la sommità delle nuvole) sono turbolenti, contrariamente al consenso degli scienziati sull’assenza di energia incidente a queste profondità. Inoltre, sulla base delle misurazioni del campo gravitazionale (i radiometri non consentono il rilevamento oltre alcune centinaia di chilometri), il team scientifico della missione ha scoperto che la divisione dei venti e delle bande orizzontali visibili in superficie si estendeva fino a una profondità di 3.000 chilometri, superiore a previsto.

Contrariamente alle ipotesi, l’atmosfera non è composta da strati nidificati caratterizzati da diverse velocità di rotazione e si trova al di sotto di essa; gli strati inferiori, liquidi o solidi, hanno moti di rotazione unici e si comportano come se formassero un’unica entità. I dati ottenuti misurando i campi gravitazionali suggeriscono che il nucleo di roccia e metallo delle dimensioni della Terra o della super-Terra che esisteva quando si formò Giove si era dissolto e mescolato con un mantello composto da idrogeno metallico liquido.

L’intensità del campo magnetico di Giove è stata misurata a 7,766 Gauss, superiore al previsto. Gli strumenti utilizzati sono stati in grado di dimostrare che era irregolare, il che sembrava indicare che la dinamo che produceva il magnetismo era più vicina alla superficie del pianeta di quanto si pensasse in precedenza e al di sopra dello strato metallico di idrogeno.

Sonda spaziale Juno: quali sono gli obiettivi della missione 2025?

La missione Juno, lanciata dalla NASA nel 2011, continuerà le sue operazioni fino al 2025 con nuovi obiettivi ambiziosi. La sonda studierà dettagliatamente le lune di Giove, concentrandosi su Ganimede, Europa e Io per analizzare la loro composizione superficiale, la struttura interna e l’interazione con la magnetosfera di Giove.

Juno proseguirà nell’analisi della magnetosfera gioviana, indagando le aurore e le dinamiche delle particelle cariche. Uno degli obiettivi principali è migliorare la comprensione della struttura interna di Giove attraverso l’uso del suo strumento a microonde (MWR), sondando la composizione e i movimenti dei gas.

La sonda continuerà a osservare l’atmosfera del pianeta, studiando tempeste, cicloni e la Grande Macchia Rossa per comprendere meglio la dinamica atmosferica e la composizione chimica. Inoltre, effettuerà misurazioni del campo gravitazionale e magnetico per affinare i modelli della struttura interna.

In ultima battuta, Juno collaborerà con altre missioni e telescopi terrestri, inclusa la missione europea JUICE, per offrire una visione più completa di Giove e delle sue lune, avanzando la nostra comprensione della formazione dei pianeti giganti e delle condizioni che potrebbero supportare la vita. In questo modo si potranno ottenere finalmente nuovi risultati.