La sonda galleggia in un vuoto ghiacciato. Sono passati tre anni dal suo lancio a Baikonur e dietro un miliardo di chilometri si snoda una lunga strada. La cintura di asteroidi è stata attraversata in sicurezza, i fragili strumenti hanno resistito al freddo intenso dello spazio mondiale. E avanti? Terribili tempeste elettromagnetiche nell'orbita di Giove, radiazioni mortali e un difficile atterraggio sulla superficie di Ganimede, il più grande dei satelliti del gigantesco pianeta.
Secondo l'ipotesi moderna, sotto la superficie di Ganimede si trova un enorme oceano caldo, che potrebbe essere abitato dalle forme di vita più semplici. Ganimede è cinque volte più lontano dalla Terra, lo strato di ghiaccio di 100 chilometri ripara in modo affidabile la "culla" dal freddo cosmico e il mostruoso campo gravitazionale di Giove "scuote" continuamente il nucleo del satellite, creando una fonte inesauribile di calore energia.
La sonda russa sta per effettuare un atterraggio morbido in uno dei canyon sulla superficie ghiacciata di Ganimede. Tra un mese, perforerà il ghiaccio a una profondità di diversi metri e analizzerà i campioni: gli scienziati sperano di stabilire l'esatta composizione chimica delle impurità del ghiaccio, che darà un'idea della struttura interna del satellite. Alcune persone credono che sarà possibile trovare tracce di vita extraterrestre. Un'interessante spedizione interplanetaria: Ganimede diventerà il settimo corpo celeste *, sulla cui superficie visiteranno le sonde terrestri!
"Europe-P" o il lato tecnico del progetto
Se le parole del vice primo ministro Rogozin sull'"atterraggio lunare" della Stazione Spaziale Internazionale possono essere considerate uno scherzo, la dichiarazione dell'anno scorso del capo di Roscosmos Vladimir Popovkin sull'imminente missione su Giove sembra una decisione seria. Le parole di Popovkin coincidono pienamente con l'opinione dell'accademico Lev Zeleny, direttore dell'Istituto di ricerca spaziale RAS, che, nel 2008, ha annunciato la sua intenzione di inviare una spedizione scientifica sulle lune ghiacciate di Giove: Europa o Ganimede.
Quattro anni fa, nel febbraio 2009, è stato firmato un accordo internazionale per avviare il programma di studio globale Europa Jupiter System Mission, in cui, oltre alla stazione interplanetaria russa, la JEO americana, la JGO europea e la stazione JMO giapponese andranno a Giove. È interessante notare che Roskosmos ha scelto per sé la parte più costosa, complessa e più importante del programma - a differenza di altri partecipanti che stanno preparando solo orbiter per lo studio di quattro "grandi" satelliti di Giove (Europa, Ganimede, Callisto, Io) da spazio, la stazione russa dovrebbe compiere la manovra più difficile e "atterrare" delicatamente sulla superficie di uno dei satelliti selezionati.
La cosmonautica russa si sta dirigendo verso le regioni esterne del sistema solare. È troppo presto per mettere un punto esclamativo qui, ma l'umore in sé è incoraggiante. I rapporti dalle profondità dello spazio sembrano molto più interessanti dei rapporti dalla Costa Azzurra, dove alcuni funzionari russi si divertono in vacanza.
Come in ogni progetto ambizioso, nel caso dell'indagine russa per lo studio di Ganimede, c'è molto scetticismo, il cui grado va da avvertimenti competenti e giustificati a un vero e proprio sarcasmo nello stile di "rifornimento del gruppo orbitale russo al fondo dell'Oceano Pacifico".
La prima e, forse, la più semplice domanda: perché la Russia ha bisogno di questa super spedizione? Risposta: se fossimo sempre guidati da tali domande, l'umanità ancora sedeva nelle caverne. Conoscenza ed esplorazione dell'Universo: questo, forse, è il significato principale della nostra esistenza.
È troppo presto per aspettarsi risultati concreti e benefici pratici dalle spedizioni interplanetarie, così come è pretendere che un bambino di tre anni si guadagni da vivere in modo indipendente. Ma prima o poi accadrà una svolta e la conoscenza accumulata su mondi cosmici lontani tornerà sicuramente utile. Forse domani inizierà la "corsa all'oro" spaziale (aggiustata per un po' di Iridio o Elio-3) e avremo un potente incentivo a dominare il sistema solare. O forse rimarremo sulla Terra per altri 10.000 anni, incapaci di entrare nello spazio. Nessuno sa quando questo accadrà. Ma questo è inevitabile, a giudicare dalla furia e dall'energia indomita con cui una persona cambia nuovi territori, precedentemente disabitati, sul nostro pianeta.
La seconda domanda, relativa al volo su Ganimede, suona più aspra: Roscosmos è in grado di condurre una spedizione di questa portata? Dopotutto, né le stazioni interplanetarie russe né quelle sovietiche hanno mai operato nelle regioni esterne del sistema solare. La cosmonautica domestica era limitata allo studio dei corpi celesti più vicini. A differenza dei quattro piccoli "pianeti interni" con una superficie solida - Mercurio, Venere, Terra e Marte, i "pianeti esterni" sono giganti gassosi, con dimensioni e condizioni del tutto inadeguate sulle loro superfici (e in generale, hanno allora la "superficie"? Secondo i concetti moderni, la "superficie" di Yuriter è un mostruoso strato di idrogeno liquido nelle profondità del pianeta sotto pressione in centinaia di migliaia di atmosfere terrestri).
Ma la struttura interna dei giganti gassosi è un'inezia rispetto alle difficoltà che sorgono in preparazione di un volo nelle "regioni esterne" del sistema solare. Uno dei problemi chiave è associato alla colossale lontananza di queste regioni dal Sole: l'unica fonte di energia a bordo della stazione interplanetaria è il proprio RTG (generatore termoelettrico a radioisotopi), alimentato con decine di chilogrammi di plutonio. Se un tale "giocattolo" fosse stato a bordo del Phobos-Grunt, l'epopea con la caduta della stazione sulla Terra si sarebbe trasformata in una "roulette russa" mondiale … Chi avrebbe ottenuto il "premio principale"?
Tuttavia, a differenza del più lontano Saturno, la radiazione solare nell'orbita di Giove è ancora molto sensibile: all'inizio del 21° secolo, gli americani riuscirono a creare una batteria solare altamente efficiente, che fu equipaggiata con la nuova stazione interplanetaria Juno (lanciata per Giove nel 2011). Siamo riusciti a sbarazzarci del costoso e pericoloso RTG, ma le dimensioni dei tre pannelli solari "Juno" sono semplicemente enormi: ciascuno lungo 9 metri e largo 3 metri. Sistema complesso e ingombrante. Finora, nessun commento ufficiale ha seguito la decisione che prenderà Roscosmos.
La distanza da Giove è 10 volte maggiore della distanza da Venere o Marte, quindi sorge la domanda sulla durata del volo e sull'affidabilità dell'attrezzatura per molti anni di funzionamento nello spazio aperto.
Attualmente, la ricerca viene condotta nel campo della creazione di motori ionici altamente efficienti per voli interplanetari a lunga distanza - nonostante il loro nome fantastico, si tratta di dispositivi completamente banali e piuttosto semplici, utilizzati nei sistemi di controllo dell'assetto dei satelliti sovietici del Serie di meteore. Principio di funzionamento: un flusso di gas ionizzato fuoriesce dalla camera di lavoro. La spinta del "super-motore" è di decimi di Newton… Se metti il "motore a ioni" sulla utilitaria "Oka", l'auto "Oka" rimarrà al suo posto.
Il segreto è che, a differenza dei tradizionali motori a reazione chimica, che sviluppano enormi poteri per un breve periodo, il motore a ioni funziona silenziosamente nello spazio aperto durante l'intero volo verso un pianeta lontano. Un serbatoio di xeno liquefatto con una massa di 100 kg è sufficiente per decine di anni di funzionamento. Di conseguenza, dopo alcuni anni, il dispositivo sviluppa una velocità abbastanza solida e dato che la velocità del deflusso del mezzo di lavoro dall'ugello del "motore a ioni" è molte volte superiore alla velocità del deflusso del mezzo di lavoro dall'ugello di un motore a razzo a propellente liquido convenzionale, le prospettive per l'accelerazione delle astronavi si aprono per gli ingegneri fino a velocità di centinaia di chilometri al secondo! L'intera questione è con la presenza a bordo di una fonte di energia elettrica sufficientemente potente e capiente per creare un campo magnetico nella camera del motore.
Nel 1998, la NASA stava già sperimentando un sistema di propulsione ionica a bordo di Deep Space-1. Nel 2003 la sonda giapponese Hayabusa, anch'essa dotata di un motore a ioni, si è recata sull'asteroide Itokawa. Il tempo dirà se la futura sonda russa riceverà un motore simile. In linea di principio, la distanza da Giove non è così grande come, ad esempio, da Plutone, quindi il problema principale risiede nel garantire l'affidabilità dell'apparecchiatura della sonda e la sua protezione dal freddo e dai flussi di particelle cosmiche. Speriamo che la scienza russa affronti questo difficile compito.
Il terzo problema chiave sulla strada per mondi lontani sembra breve e conciso: la connettività
Garantire una connessione stabile con una stazione interplanetaria: questo problema non è inferiore in complessità alla costruzione della "Torre di Babele". Ad esempio, la sonda interplanetaria Voyager 2, che nell'agosto 2012 ha lasciato il sistema solare e ora fluttua nello spazio interstellare, si sta dirigendo verso Sirio, che raggiungerà tra 296.000 anni terrestri. Al momento, Voyager 2 si trova a 15 miliardi di chilometri dalla Terra, la potenza del trasmettitore della sonda interplanetaria è di 23 W (come una lampadina nel tuo frigorifero). Molti di voi scuoteranno la testa increduli: vedere la fioca luce di una lampadina da 23 watt da una distanza di 15 miliardi di chilometri… è impossibile.
Tuttavia, gli ingegneri della NASA ricevono regolarmente dati di telemetria dalla sonda a 160 bps. Dopo 14 ore di ritardo, il segnale del trasmettitore Voyager 2 raggiunge la Terra con un'energia di 0,3 miliardesimi di trilionesimo di Watt! E questo è abbastanza: le antenne di 70 metri dei centri di comunicazione spaziale a lungo raggio della NASA negli Stati Uniti, in Australia e in Spagna ricevono e decodificano con sicurezza i segnali dei viaggiatori spaziali. Un altro spaventoso confronto: l'energia dell'emissione radio dalle stelle, adottata per l'intera esistenza della radioastronomia spaziale, non è sufficiente per riscaldare un bicchiere d'acqua di almeno un milionesimo di grado! La sensibilità di questi dispositivi è semplicemente sorprendente. E se la sonda interplanetaria distante sceglie la frequenza corretta e orienta la sua antenna verso la Terra, sicuramente si sentirà.
Sfortunatamente, in Russia non esiste un'infrastruttura terrestre per le comunicazioni spaziali a lunga distanza. Il complesso ADU-1000 "Plutone" (costruito nel 1960, Evpatoria, Crimea) è in grado di fornire una comunicazione stabile con veicoli spaziali a una distanza non superiore a 300 milioni di chilometri - questo è sufficiente per la comunicazione con Venere e Marte, ma troppo poco per voli verso "pianeti esterni".
Tuttavia, la mancanza dell'attrezzatura di terra necessaria non dovrebbe diventare un ostacolo per Roscosmos: verranno utilizzate potenti antenne della NASA per comunicare con il dispositivo nell'orbita di Giove. Tuttavia, lo status internazionale del progetto obbliga …
Infine, perché per lo studio è stato scelto Ganimede, e non l'Europa, più promettente in termini di ricerca di un oceano sotto i ghiacci? Inoltre, il progetto è stato originariamente designato come "Europe-P". Cosa ha spinto gli scienziati russi a riconsiderare le loro intenzioni?
La risposta è semplice e un po' sgradevole. In effetti, originariamente era destinato ad atterrare sulla superficie di Europa.
In questo caso, una delle condizioni chiave era la protezione del veicolo spaziale dall'impatto delle fasce di radiazione di Giove. E questo non è un avvertimento inverosimile: la stazione interplanetaria Galileo, che è entrata nell'orbita di Giove nel 1995, ha ricevuto 25 dosi letali di radiazioni sulla sua prima orbita. La stazione è stata salvata solo da un'efficace protezione dalle radiazioni.
Al momento, la NASA dispone delle tecnologie necessarie per la protezione dalle radiazioni e la schermatura delle apparecchiature spaziali, ma, ahimè, il Pentagono ha vietato il trasferimento di segreti tecnici dalla parte russa.
Abbiamo dovuto cambiare urgentemente il percorso: invece dell'Europa, è stato scelto Ganimede, situato a una distanza di 1 milione di km da Giove. Avvicinarsi al pianeta sarebbe pericoloso.
