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PREMESSA

Con questo post voglio celebrare “le più importanti gesta” compiute dal veicolo spaziale Cassini, che alla stregua di un Eroe classico ma moderno, ha sfidato l’ignoto, raggiungendo l’obiettivo prefissato dalla comunità scientifica, ovvero acquisire e scoprire una grande varietà di informazioni lì dove nessuno era mai stato prima.

LA MISSIONE

Abbiamo di recente sentito molto parlare di Cassini, un veicolo spaziale innovativo per il suo genere che di recente ha concluso la sua missione dopo quasi venti anni dal suo lancio, avvenuto il 15 ottobre 1997 dal Centro Spaziale JFK in Florida.
Questa sonda spaziale di tipo esplorativo è stata la quarta dopo il Pioner 11 e le due Voyager ad essersi avvicinata a Saturno, ma la prima in assoluto a essere entrata nella sua orbita.
Questa missione conclusasi il 15 settembre del 2017, dopo quasi due decenni di attività, nacque dalla stretta collaborazione tra le agenzie NASA, ESA (European Space Agency) e ASI (Agenzia Spaziale Italiana), con il preciso obiettivo di raggiungere ed esplorare Saturno e le sue lune. Questo complesso sistema di oltre sessanta lune orbitanti intorno ad un pianeta venne paragonato ad un mini sistema solare; ricordiamo che Saturno è il secondo massiccio gassoso per dimensioni dopo Giove!

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La missione Cassini–Huygens, che prende il nome rispettivamente dall’omonimo astronomo italiano Gian Domenico Cassini, ricordato per gli studi condotti verso la fine del XVII secolo su Saturno ed i suoi anelli, e di quello Olandese Christiaan Huygebs il quale con il proprio telescopio scoprì Titano, ebbe inizio il 15 ottobre 1997, con il lancio della sonda Cassini–Huygens, dopo quasi quindici anni di studi, valutazione e progettazioni.
Il vettore che permise di “sparare nello spazio” la sonda spaziale Cassini, era costituito dal sistema di lancio di tipo missilistico Titan IVB, normalmente utilizzato per lanciare in tutta sicurezza lo Space Shuttle, e da un terzo stadio supplementare di tipo Centaur in grado di alloggiare il veicolo spaziale che avrebbe raggiunto Saturno.

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La sonda spaziale era costituita dall’unione tra l’orbiter Cassini ed il lander Huygebs.
Lo scopo dell’orbiter sarebbe stato quello di scandagliare e analizzare Saturno e le sue lune trasmettendo le informazioni acquisite al controllo missione sulla Terra, mentre il lander avrebbe avuto come scopo quello di scoprire cosa si nascondesse sotto la densa atmosfera di Titano.

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LE CRITICITA' NELLA PROGETTAZIONE

Il Cassini progettato per operare per almeno un decennio, considerato la sua longevità e il multygoal della missione, in fase progettuale dovette superare alcune criticità di tipo operativo, che man mano si configuravano quando questo veniva inquadrato in determinati scenari d’impiego. Uno dei primi problemi a cui si dovette ovviare, fu quello di garantire la produzione e la fornitura di energia elettrica ai sistemi, poiché allontanandosi dal Sole la quantità di energia solare assorbita dai pannelli solari sarebbe via via diminuita, fino a rendere inefficace e poco funzionale questo tipo di sistema di approvvigionamento energetico. La soluzione giunse quando, al posto dei consueti pannelli solari, si decise di equipaggiare il Cassini con tre generatori termoelettrici a radioisotopi che, sfruttando semplicemente il calore prodotto dal decadimento radioattivo di alcune celle di plutonio, avrebbe garantito ai sistemi la necessaria quantità di corrente elettrica per il loro funzionamento.
Questa scelta, che fu approvata dal team di progettazione del Cassini e dagli addetti ai lavori, destò però le forti preoccupazioni di alcuni gruppi ambientalisti dell’epoca che temevano si potesse verificare un disastro ambientale qualora ad esempio il sistema di lancio fosse esploso in fase di decollo o durante le operazioni di flyby attorno alla Terra della sonda dopo il lancio; si temeva che un eventuale incidente nelle prime fasi della missione, avrebbe potuto causare il rilascio incontrollato di materiale radioattivo con le conseguenti problematiche per l’ambiente e per l’uomo. I chiarimenti e le rassicurazioni che seguirono, consentirono di superare questa difficoltà.
Un’altra criticità che fu esaminata in fase di progettazione fu quella di contrastare le bassissime temperature d’esercizio, tipiche dello spazio, cui la sonda avrebbe operato e che alla lunga avrebbe potuto causare potenziali malfunzionamenti irreparabili e irreversibili ai vari componenti elettronici della sonda. La soluzione anche in questo sopraggiunge quando si decise di applicare dei rivestimenti termici “a strati” su tutta la struttura del veicolo spaziale così da proteggerlo sia dalle bassissime temperature esterne, che indirettamente da eventuali detriti spaziali contro cui il Cassini si sarebbe potuto imbattere durante la fase di navigazione ed esplorazione; l’utilizzo di un rivestimento termico di questo tipo, consentì al Cassini di superare senza troppi problemi la cintura di asteroidi presente subito dopo Marte. In quella circostanza, considerata la presenza di detriti anche di piccole dimensioni, pur sempre potenzialmente fatali in caso d’impatto, fu utilizzata come scudo ad ulteriore protezione di tutta la struttura, la grande antenna per le telecomunicazioni; fortunatamente il Cassini proseguì il proprio cammino senza incorrere in particolari incidenti ma soprattutto senza subire danneggiamenti di alcun tipo.

IL LUNGO VIAGGIO E LE STRAORDINARIE SCOPERTE

Superata la fase progettuale, il Cassini durante il percorso che lo avrebbe condotto a Saturno ottenne da subito importanti risultati scientifici. Furono scattate foto di Giove (anno 2000) con una risoluzione mai prima ottenuta. Si ebbe la possibilità di verificare la Teoria della Relatività Generale di Einstein, con una precisione mai calcolata prima.
Questo primo importante risultato fu possibile grazie ad un esperimento condotto nel 2002 da un team di scienziati italiani che analizzarono i dati provenienti dalle trasmissioni radio della sonda. In quell’occasione fu possibile misurare con un’accuratezza mai avuta prima, la curvatura e il ritardo che le onde elettromagnetiche subivano quando queste viaggiavano in corrispondenza dei grandi corpi celesti, nel caso in questione il Sole.
Cassini documentò l’unione di due tempeste su Saturno (anno 2004), e scoprì sei lune, prima sconosciute ovvero (anno 2004), Metone e Pallene la cui orbita è compresa tra Mimante ed Encelado, (anno 2005) Dafni celata all’interno “dell’anello A” di Saturno, (anno 2007) Anthe anche essa in orbita tra Metone e Pallene, (anno 2009) Aegaeon presente all’interno all'interno dell’anello G e (anno 2009) S/2009S1 celata nella fascia esterna dell’anello B.

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Ma gli obiettivi principe della Missione, come annunciato in precedenza, furono ben altri.
Era necessario che, il lander Huygens raggiungesse la superfice di Titano, e l’orbiter Cassini entrasse in orbita attorno a Saturno, così da poter sorvolare da vicino non solo il “massiccio gassoso” ma anche le sue Lune.
Nel dicembre del 2004 finalmente il lander Huygens si separò dal Cassini per dirigersi verso Titano. Dopo circa un mese di viaggio, il 14 gennaio 2005, durante il quale l’Huygens percorse circa quattro milioni di chilometri, il Lander approdò sulla superfice di Titano. Da li furono trasmesse all’Orbiter una serie di immagini catturate in quota, in cui si scorgevano la presenza di fiumi, laghi e mari costituiti da idrocarburi. Inoltre vennero trasmesse le immagini del panorama circostante al lander, simile per aspetto a quello già visto su Marte; in questo contesto l’Huygens destò l’entusiasmo degli addetti ai lavori per via dell’eccezionale funzionamento oltre al proprio limite progettuale, dei sistemi di bordo, nonostante alcune avarie riscontrate al termine della fase di volo/atterraggio.

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La missione dopo il successo dell’attività di esplorazione del lander, ovviamente riscosse ulteriori successi.
Il Cassini, difatti poco prima dell’atterraggio dei lander Huygens (anno 2004) effettuò diversi passaggi ravvicinati a quote anche molto basse di Titano, la principale luna di Saturno, riscontrando grazie alle immagini radar acquisite la presenza di nubi di metano e di un enorme cratere da impatto sulla sua superfice.
Procedette inoltre a sorvolare più volte Encelado, la seconda maggiore luna di Saturno dopo Titano, a quote sempre più ravvicinate alla sua superfice, scoprendo (anno 2008) la presenza di una atmosfera e rivelando l’esistenza di una superfice unica caratterizzata da temperature molto più alte di quelle ipotizzate.
Durante il periodo di attività dell’orbiter Cassini, la missione necessitò di alcuni rifinanziamenti. Essa venne rinominata dapprima Cassini Equinox e successivamente Cassini Solstice. Grazie al prolungamento della missione originale, come conseguenza dovuta principalmente alla longevità dei sistemi di bordo e alla presenza di un’ancora più che sufficiente quantità di combustibile utilizzabile, furono scoperti (anno 2008) al polo sud di Encelado, la presenza di Geyser di cui si ignorava la presenza, che proiettavano fuori dal pianeta del materiale in forma di pennacchi.

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Ovviamente la presenza di questi Geyser attirò l’attenzione degli scienziati che concentrarono ogni sforzo e ogni attenzione su questa luna così particolare, quasi a diventare l’obiettivo primario di tutta la missione. I successivi passaggi ravvicinati su Encelado, effettuati ad un altezza di circa cinquanta chilometri dalla sua superfice, permisero all’orbiter di attraversare l’area sovrastante ai geyser dove erano presenti ingenti quantità di materiale espulso. Queste ricognizioni a bassa quota, permisero di determinare la natura di questo materiale che risultò costituito da acqua e vari composti organici, determinando altresì la presenza di alte temperature in superfice in corrispondenza dei luoghi di emissione. Tale riscontro, portò gli addetti ai lavori alla conclusione che sotto la crosta ghiacciata di Encelado erano alte le probabilità che si trovassero enormi oceani di acqua salata e fonti termali riconducibili alla presenza di attività geologica sotterranea.
E’ ovvio che questa importantissima rivelazione scosse la comunità scientifica in quanto se nel nostro sistema solare ci fosse stato un luogo oltre la Terra candidato ad ospitare la vita, allora quel posto si sarebbe trovato su Encelado.
Nel frattempo, vennero compiuti degli sforzi notevoli per monitorare sia Saturno che le sue due maggiori lune. Fu possibile fotografare utilizzando la luce solare anziché lo spettro dell’infrarosso e grazie ai movimenti dell’orbiter sincronizzati con quelli dell’orbita di Saturno, la gigantesca tempesta a forma di esagono (anno 2009) presente sulla calotta del polo nord di Saturno caratterizzata da fortissimi venti che superavano i 300 km/h, dalla presenza di un enorme “occhio” della grandezza di circa 2000 km, e da ciascun lato dell’esagono delle dimensioni di circa 13800 km.

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LA MISSIONE GIUNGE AL TERMINE | L'INIZIO DEL GRAN FINALE

Fu inoltre scoperta su Rea (anno 2010), una lieve esosfera costituita da ossigeno e anidride carbonica, e vennero effettuati tra il 2010 ed il 2016 ulteriori sorvoli su Titano, Encelado e sulle altre lune minori di Saturno ma l’elevato quasi eccessivo impiego dell’orbiter influì negativamente sulla sua autonomia, dato che il suo combustibile si era quasi esaurito. Era quindi necessario evitare che l’orbiter, privo di carburante, navigasse senza controllo tra Saturno e le sue lune, con il rischio che potesse magari precipitare su Encelado, contaminandolo con i batteri “terrestri” resistenti al vuoto, potenzialmente ancora presenti sul veicolo spaziale. Era necessario trovare una soluzione per distruggere l’orbiter salvaguardando la purezza di Encelado in quanto candidato ad ospitare la vita.
Fu allora deciso di avviare una sequenza di sorvoli via via sempre più ravvicinati tra Saturno ed i suoi anelli più interni, allo scopo di distruggere il Cassini.
Tale procedura definita GRAN FINALE, che avrebbe portato ad immolare il nostro Eroe Classico ma moderno, fu avviata il 26 aprile del 2017. Furono compiuti ben ventitré tuffi tra Saturno ed i suoi anelli durante il quale il Cassini acquisì immagini e campioni del tutto inediti, considerato che nessun veicolo spaziale aveva mai raggiunto così da vicino quei posti.

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L’orbiter il 15 settembre 2017 concluse il suo viaggio ventennale nel sistema di Saturno precipitando con una traiettoria balistica volutamente ricercata, all’interno dell’atmosfera del massiccio gassoso.
L’UMANITA’ DEVE MOLTO A QUESTO VEICOLO SPAZIALE, GRAZIE AL QUALE SONO STATI SCOPERTI LUOGHI, CHE PRIMA DI QUESTA MISSIONE ERANO DIFFICILI PERSINO DA OSSERVARE.

GRAZIE CASSINI!.

<sup>Fonti illustrazioni con diritto di riutilizzo:
nasa.gov , nasa.gov , wikimedia , nasa.gov , nasa.gov , wikipedia
space.com , nasa.gov , nasa.gov , jpl.nasa.gov

Fonti informative:
wikipedia IT , wikipedia ENG , Nasa.gov , wikipedia ENG , wikipedia IT , Discovery/Sky IT</sup>