La sonda NASA verso GIOVE

RADIOAMATORE

Protagonista all’esperimento della NASA

Il Flyby di JUNO del 09 Ottobre 2013

Su invito di Donald Kirchner, ricercatore dell'Università dell’Iowa e uno dei coordinatori del progetto "Say Hi to Juno", tutti i Radioamatori del Mondo furono chiamati a partecipare ad un test mai provato prima.

Forse qualcuno ricorderà che il lancio della sonda Juno avvenne il 5 agosto 2011, a bordo di un razzo Atlas V. La traiettoria studiata per la missione aveva previsto un Flyby della Terra appunto nell'ottobre del 2013, in cui fu sfruttato l'effetto fionda gravitazionale per fornire l'incremento di velocità necessaria a raggiungere Giove. La sonda arrivò il 5 luglio 2016 dopo soli 5 anni dal lancio. Diciamo anche che la conclusione della missione, che inizialmente era programmata dopo il completamento di 36 orbite attorno a Giove per il 2018, è stata invece estesa per ulteriori 41 mesi, quindi sino a luglio 2021.

Ma torniamo alla mia esperienza radioamatoriale. Kirchner aveva fatto notare che, sebbene le precedenti missioni spaziali (Galileo anche lui sulla strada per Giove e Cassini verso Saturno), fossero in grado di rilevare le trasmissioni radio a onde corte durante i loro Flyby terrestri, non ne era stato possibile decodificare delle informazioni “intelligenti”.

L'idea era, quindi, di coordinare gli sforzi degli operatori radio di tutto il mondo per inviare un messaggio in codice Morse che potesse essere ricevuto dal ricevitore progettato e costruito dall'Università dell’Iowa e montato sulla sonda Juno.

Il coordinamento globale avvenne attraverso un sito Web dedicato della Nasa dove noi Radioamatori accreditati ricevevano, in tempo reale, le istruzioni e i tempi coordinati di trasmissione del “saluto” in codice Morse. Dai dati raccolti poi si è calcolato che la partecipazione all’esperimento, quella sera, fu di più di mille Radioamatori.

È interessante, inoltre notare, che purtroppo Juno non ha ricambiato il saluto. Infatti, non erano stati attivati gli impianti trasmittenti del modulo. Non era questo lo scopo. Piuttosto, dopo che i messaggi dei Radioamatori erano stati inviati, il team di Juno valutò i dati dello strumento Waves. E, sorprendentemente, questi furono già ascoltabili fin dall'inizio dell'evento, ovvero quando la sonda spaziale era ancora ben oltre i 37.000 chilometri dalla Terra!

Bill Kurth, ricercatore capo dello strumento Waves, ritiene che questa sia stata la prima informazione intelligente trasmessa a uno strumento spaziale interplanetario. Le informazioni, infatti, che di solito gli scienziati passano ai moduli sonda, sono solo “comandi”.

Inoltre, questo era un modo per coinvolgere un gran numero di persone, non direttamente impegnate nel progetto, in una piccola parte della missione. Per aumentare la consapevolezza e, a molti, la motivazione a seguire la missione della sonda Juno attraverso tutta la sua fase scientifica su Giove.

Il 10 dicembre, Kurth poi partecipò a una conferenza stampa dove spiegò le informazioni scientifiche raccolte durante il sorvolo di Juno sulla Terra, al Fall Meeting della American Geophysical Union a San Francisco.

Kirchner disse anche che il progetto nacque quando lo staff del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, voleva verificare se il ricevitore dell'Università dell'Iowa fosse in grado di rilevare un messaggio vocale. Sebbene ciò non fosse possibile, Kurth e Kirchner ebbero l'idea che invece potesse funzionare un messaggio di codice Morse.

Kirchner è un Radioamatore, e fu sua la realizzazione pratica del progetto. La sua abituale attività nel campo del radiantismo include, oggi, l’assistenza al servizio di emergenza della contea di Johnson nel fornire supporto a comunicazioni alternative.

Lo strumento “Waves” è stato realizzato all'Università dell'Iowa da un gruppo di circa una decina di scienziati, ingegneri e tecnici, guidati da Kurth e Kirchner aiutati da Terry Averkamp, Chris Piker e William Robinson, guarda caso, anche lui un radioamatore.

Il Flyby della Terra ha rappresentato la prima opportunità di test per molti degli strumenti scientifici da utilizzare poi su Giove anche se chiaramente la Terra è un pianeta molto diverso. Non tutti gli strumenti di Juno al passaggio vicino alla Terra potevano "vedere" i fenomeni fisici che si sarebbero studiati su Giove. La Terra, per esempio, non ha il forte campo magnetico di Giove, anzi è piuttosto debole al suo confronto. Juno è una missione progettata per studiare l’interno di Giove e proprio il suo intenso campo magnetico.

Ma, ci sono molte entità sulla Terra che producono emissioni radio, creando però, tutte insieme, un sottofondo di rumore privo di informazioni intellegibili agli strumenti di Juno. “Si può inviare un segnale nello spazio che gli strumenti di Juno potrebbero rilevare?” fu la domanda. Sì, e ci abbiamo provato, attraverso il progetto "HI Juno". Ecco così i Radioamatori di tutti i continenti a battere sul tasto telegrafico all'unisono, trasmettendo il semplice codice Morse "HI" alla sonda spaziale Juno.

La sonda ruotava due volte al minuto, quindi occorreva che i Radioamatori fossero coordinati per trasmettere i "dits" Morse in una sorta di slow motion. Ogni "dit" è prodotto da un key-down della durata di trenta secondi, e rappresenta un punto. Ogni spazio altri trenta secondi. Il risultato fu meraviglioso. Juno rilevò il segnale sei volte, e per tre volte ricevette un codice Morse comprensibile e completo. E sinceramente, quando ascoltai quel frammento di segnale, che uscì dal rumore di fondo della Terra, fui immediatamente emozionato.

Nelle settimane successive ricevetti poi a casa una cartolina dai laboratori della Nasa attestante la mia partecipazione all’esperimento.

Qualche dato in più su JUNO:

Lo strumento scientifico interessato dall’esperimento con i Radioamatori:

WAVES (Radio and Plasma Wave Sensor). Questo strumento identificherà le regioni delle correnti presenti nelle aurore, per riuscire a definire le emissioni radio di Giove e l'accelerazione che subiscono le particelle presenti nell'aurora, misurando lo spettro radio e il plasma.

Il Flyby (gravity-assist con la Terra):

La manovra di fionda gravitazionale (o gravity-assist) di Juno è stata eseguita il 9 ottobre 2013. Il massimo avvicinamento è stato raggiunto alle 19:21 UTC, quando la sonda è transitata entro 558 km dalla superficie terrestre, al di sopra dell'Africa meridionale. Tuttavia, un inconveniente ha indotto la sonda a entrare in modalità di emergenza. Dal momento che il Flyby è avvenuto nell'ombra terrestre, la sonda ha dovuto attingere l'energia dalle batterie di bordo dato che i pannelli solari non ricevevano più la luce del Sole. Quando il livello di carica delle batterie è sceso al di sotto di un limite pre-programmato, il computer di bordo ha rilevato l'anomalia e ha impartito alla sonda l'ordine di configurarsi nel cosiddetto "safe mode", cioè spegnendo tutto ciò non strettamente necessario e orientandosi con l'antenna verso la Terra in attesa di comandi. Si è poi appurato che il limite era stato impostato in maniera troppo conservativa. Ciò non ha impedito che l’esperimento e la manovra fosse eseguita con successo perché il gravity-assist era passivo, non era cioè prevista l'accensione dei motori.

Durante la fase di avvicinamento, la sonda ha anche avuto il tempo di scattare delle immagini della Luna. Era inoltre previsto di utilizzare i dati raccolti, nel corso del passaggio, nel tentativo di fornire una spiegazione della cosiddetta "anomalia dei Flyby con la Terra". Alcune sonde che hanno eseguito manovre di fionda gravitazionale con il nostro pianeta hanno infatti acquisito un incremento nella velocità maggiore rispetto a quella prevista matematicamente. L'acquisizione di nuovi dati sembrerebbe essenziale per determinare se ciò possa essere dovuto a imprecisioni nei software o a fenomeni fisici non ancora individuati.

Il contributo italiano su Juno:

L'Italia ha fornito alla missione due strumenti. Lo spettrometro a immagine infrarosso JIRAM, Jovian InfraRed Auroral Mapper, principal investigator dedicato a "Angioletta Coradini" e realizzato da Selex-Galileo Avionica, e lo strumento di radioscienza KaT, Ka-Band Translator, dell'Università La Sapienza di Roma, realizzato da Thales Alenia Spazio, che rappresenta la porzione nella banda Ka dell'esperimento della gravità.

Maggiori informazioni su:

https://phys.org/news/2013-12-juno-spacecraft-amateur-radio.html#jCp