La missione di Solar Orbiter ha l'obiettivo di eseguire un primo piano senza precedenti di osservazione del Sole e delle alte latitudini fornendo immagini delle regioni polari inesplorate del Sole e indagando sulla connessione Sole-Terra. La navicella spaziale trasporta 10 strumenti all'avanguardia che effettueranno l'imaging ad alta risoluzione dell'atmosfera solare - la corona - così come il disco solare. Altri strumenti misureranno il vento solare e i campi magnetici nelle vicinanze dell'orbiter. Ciò fornirà informazioni senza precedenti su come funziona la nostra stella madre durante il suo ciclo di 11 anni e come sia possibile prevedere le tempeste solari.
Solar Orbiter impiegherà poco meno di due anni per raggiungere la sua iniziale orbita operativa sfruttando i sorvoli e le fionde gravitazionali della Terra e Venere per entrare in un'orbita altamente ellittica attorno al Sole. Solar Orbiter prota avanti l'eredità di missioni come Ulisse (1990-2009) e SOHO (1995-oggi) e fornirà anche insiemi di dati complementari alla sonda solare Parker della NASA per consentire di avere un maggior quantità di dati scientifici suddivisi tra le due missioni che altrimenti non sarebbe possibile ottenere da una sola sonda.
Il Solar Orbiter dovrà operare per anni in una delle regioni più ostili del Sistema Solare. Nell'approccio più vicino, a circa 42 milioni di chilometri dal Sole, si troverà a poco più di un quarto della distanza tra la stella e il nostro pianeta, ben all'interno dell'orbita di Mercurio. Così vicino al Sole l'astronave sarà esposta a una radiazione solare 13 volte più intensa di quella che ricevuamo sulla Terra. Il veicolo spaziale dovrà sopportare le potenti esplosioni di radiazione di particelle derivate dalle esplosioni nell'atmosfera solare. Lo scudo termico del veicolo spaziale è la chiave per rendere possibile questa missione, che può resistere fino a temperature di 500° C. Delle piccole porte scorrevoli con finestre resistenti al calore, faranno entrare la luce solare negli strumenti scientifici situati direttamente dietro lo scudo.
Le manovre di fionda gravitazionale con la Terra e con Venere consentiranno al veicolo spaziale di cambiare l'inclinazione per osservare il Sole da diverse prospettive. Durante la fase iniziale della crociera, che durerà fino al novembre 2021, Solar Orbiter eseguirà due manovre di fionda intorno a Venere e una intorno alla Terra modificare la traiettoria guidandola verso le regioni più interne del Sistema Solare. Allo stesso tempo, Solar Orbiter acquisirà dati in situ e caratterizzerà e calibrerà i suoi strumenti di telerilevamento. Il primo passaggio ravvicinato del Sole avrà luogo nel Febbraio del 2021 a circa un terzo della distanza tra Terra e Sole.
L'orbita del veicolo spaziale è stata scelta per essere "in risonanza" con Venere, il che significa che tornerà nelle vicinanze del pianeta in alcune orbite così da poter nuovamente utilizzare la gravità del pianeta per alterare o inclinare la sua orbita. Inizialmente il Solar Orbiter sarà posto allo stesso piano orbitale dei pianeti, ma ogni sorvolo di Venere aumenterà la sua inclinazione orbitale. Ad esempio, dopo l'incontro di Venere del 2025, effettuerà il suo primo passaggio solare con un'inclinazione di 17º (aumentandolo fino a 33º nel caso di una eventuale estensione della missione) portandolo ancor più in visuale diretta delle regioni polari.
Il Solar Orbiter è una piattaforma stabilizzata a 3 assi con uno scudo termico dedicato alla protezione dagli alti livelli di radiazione solare vicino al perielio.
Il veicolo spaziale possiede una piattaforma adatta ad accogliere la combinazione di telerilevamento e strumentazione in situ in un ambiente elettromagneticamente non contaminato. I 21 sensori sono stati configurati per consentire di condurre gli esperimenti di rilevamento in situ o remoto con accesso e protezione dall'ambiente solare.
Al fine di contenere i costi, pur consentendo il pieno funzionamento degli strumenti, il Solar Orbiter ha ereditato la tecnologia dalle precedenti missioni, come gli array solari del BepiColombo Mercury Planetary Orbiter.
I pannelli solari possono essere ruotati attorno al loro asse longitudinale per evitarne il surriscaldamento in prossimità del Sole. Un blocco batteria fornirà energia supplementare in determinati momenti della missione, come i periodi di eclissi nei quali ci si può imbattere durante i voli planetari.
Il sottosistema telemetria, rilevamento e comando fornisce la comunicazione con la Terra sulla banda X. Il sottosistema supporta simultaneamente la telemetria, il pilotaggio e il ranging . Le antenne a basso guadagno (LGA) vengono utilizzate per la fase di lancio e nella prima fase orbitale (LEOP) e saranno disponibili anche come backup durante la missione quando entreranno in uso le antenne a medio e alto guadagno orientabili.
L'antenna ad Alto Guadagno e Alta Temperatura deve poter assumere una vasta gamma di posizioni per ottenere un collegamento con la stazione di terra ed essere in grado di inviare volumi di dati sufficienti. Il suo design è stato adattato dalla missione BepiColombo.
L'antenna deve inoltre far fronte a un elevato carico termico ed essere conduttiva per evitare l'accumulo di potenziale elettrostatico. L'antenna può essere ripiegata per ottenere protezione dallo scudo termico dell'Orbiter solare, se necessario. A causa dell'orbita particolare scelta per la missione, la portata dello scarico dei dati sarà molto variabile. La maggior parte dei dati verrà quindi inizialmente archiviata nella memoria di bordo e rispedita sulla Terra appena possibile.
Una suite di dieci strumenti scientifici di Solar Orbiter effettuerà le osservazioni del Sole e appartengono a due categorie differenti: in situ e di telerilevamento. Gli strumenti in situ misurano le condizioni attorno al veicolo spaziale mentre gli strumenti di telerilevamento misurano ciò che sta accadendo a grandi distanze. Insieme, entrambi i set di dati possono essere utilizzati per assemblare un quadro più completo di ciò che accade nella corona e nel vento solare.
Gli strumenti in situ sono:
Gli strumenti di telemetria:
10-02-2020 | Solar Orbiter: lancio da Cape Canaveral | |
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26-12-2020 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #1 | |
08-08-2021 | Solar Orbiter: Sorvolo della Terra | |
03-09-2022 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #2 | |
18-02-2025 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #3 | |
24-12-2026 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #4 | |
17-03-2028 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #5 | |
10-06-2029 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #6 | |
02-09-2030 | Solar Orbiter: Sorvolo di Venere #7 |
La stella madre del Sistema Solare, viene classificata come Nana Gialla di tipo spettrale G2 V.
Il Solar Orbiter mira a compiere importanti progressi nella nostra comprensione dell'eliosfera interna del Sole e sugli effetti dell'attività solare. Il veicolo spaziale effettuerà una combinazione unica di misurazioni: le rilevazioni in situ verranno utilizzate insieme al telerilevamento vicino al Sole per mettere in relazione queste misurazioni con le regioni e le strutture di origine sulla superficie del Sole. CIò verrà svolto sia dentro che fuori dal piano eclittico. Il Solar Orbiter misurerà il plasma del vento solare, i campi, le onde e le particelle energetiche abbastanza vicine al Sole per garantire che siano ancora relativamente incontaminate.
Gli strumenti in situ opereranno su ogni orbita mentre il telerilevamento sarà limitato a 30 giorni per orbita, in particolare nei periodi in cui l'astronave si trova all'angolo più ampio rispetto all'equatore solare e durante il momento di maggior vicinanza al Sole. Durante la missione nominale il Solar Orbiter osserverà il Sole da latitudini fino a 25°. Ciò consentirà agli strumenti di visualizzare nitidamente le regioni polari del Sole e di effettuare misurazioni che miglioreranno la nostra comprensione della dinamo solare e l'inversione di polarità del campo magnetico globale. Dopo circa otto anni il Solar Orbiter osserverà i poli da latitudini solari superiori a 30° rispetto a 7° che è il massimo visibile dalla Terra.
L'astronave si avvicinerà al Sole ogni cinque mesi. Durante il sorvolo più vicino, nel momento di maggiore velocità, il Solar Orbiter si posizionerà per diversi giorni nella stessa regione dell'atmosfera solare mentre il Sole ruota sul suo asse. Proprio come i satelliti geostazionari meteorologici e di telecomunicazione posizionati su punti particolari della superficie terrestre, il Solar Orbiter sarà in grado di osservare l'attività magnetica che si accumula nell'atmosfera e che può portare a potenti bagliori ed eruzioni.
I ricercatori avranno anche la possibilità di coordinare le osservazioni con la missione della sonda solare Parker della NASA che effettuerà misurazioni in situ nella corona estesa del Sole (fino a circa 9,5 raggi solari).
Il Solar Orbiter cercherà di trovare risposta a quattro importanti quesiti scientifici:
Gli ultimi dati del Solar Orbiter mostrano che la missione sta effettuando le prime connessioni dirette tra gli eventi sulla superficie solare e ciò che sta accadendo nello spazio interplanetario attorno al veicolo spaziale. E sta anche fornendo nuove informazioni sui "campfires" solari, sulla meteorologia spaziale e sulla disintegrazione delle comete.
C'è un paradosso al centro della missione di Solar Orbiter. Da un lato, gli scienziati vogliono utilizzare il veicolo spaziale per acquisire le immagini del Sole più vicine che siano mai state scattate. Dall'altro, sanno che più si avvicinano, più dannosa diventa la stessa luce che cercano di osservare. Ecco come la strumentazione della sonda è stata costruita per far fronte alle necessità della ricerca scientifica nel rispetto della sicurezza degli apparati.
Le prime immagini giunte dal Solar Orbiter, la nuova missione di osservazione del Sole in collaborazione tra l'ESA e la NASA, hanno rivelato dei continui minuscoli brillamenti solari, soprannominati "falò", vicino alla superficie della nostra stella.
Il Solar Orbiter dell'ESA ha completato con successo i quattro mesi di scrupolosa verifica tecnica, nota come "commissioning". Nonostante le sfide imposte dalla pandemia di COVID-19, la navicella spaziale è ora pronta per iniziare le attività di scienza mentre continua la sua crociera verso il Sole.
Il Solar Orbiter dell'ESA attraverserà le code della cometa ATLAS, frammentatasi in Aprile, nei prossimi giorni. Anche se la sonda spaziale recentemente lanciata non avrebbe dovuto acquisire dati scientifici in questo momento, gli esperti della missione hanno lavorato per garantire che i quattro strumenti più importanti dei veicolo siano accesi durante questo incontro unico.
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