Come funziona WISE

Se sei cresciuto nell'era del programma Apollo , delle navette spaziali e del telescopio Hubble , probabilmente sei abituato a pensare all'esplorazione spaziale come a componenti hardware con prezzi sorprendenti, missioni singole e ristrette e aspettative di vita brevi. Ma in un'era in cui la NASA è sottoposta a pressioni di bilancio sempre più dure, gli scienziati spaziali di oggi non hanno più un assegno in bianco per esplorare il cosmo. Invece, devono usare il loro ingegno per sfruttare al meglio le risorse limitate, ad esempio portando un satellite fuori uso dal letargo e riutilizzandolo per una nuova missione.

Questo è esattamente ciò che la NASA sta facendo con il Wide-field Infrared Survey Explorer , o WISE .

Quando il telescopio orbitale da 320 milioni di dollari è stato lanciato nel dicembre 2009, la sua missione originale era quella di cercare la radiazione infrarossa proveniente da oggetti distanti - dagli asteroidi alle esotiche stelle nane brune - che erano troppo deboli per essere osservati all'interno dello spettro della luce visibile [fonti: Chow , Klotz ]. Nei 13 mesi che seguirono, WISE fece un ottimo lavoro in quel compito, catalogando 560 milioni di oggetti celesti. Oltre a stelle e galassie, WISE ha scoperto 19 comete mai viste prima e più di 33.500 asteroidi [fonte: Chow ]. Alla fine, dopo che WISE ha completato il suo lavoro, gli scienziati della NASA hanno spento la maggior parte dell'elettronica del satellite e lo hanno lasciato in orbita in letargo nel febbraio 2011 [fonte: Space.com ].

Ma a quanto pare, WISE non ha ancora finito. Nell'agosto 2013, la NASA ha annunciato che stava riattivando il satellite per una nuova missione triennale. Invece di sondare le zone lontane dello spazio, WISE cercherà e studierà gli oggetti vicini alla Terra (NEO), rocce spaziali che possono essere trovate in orbita entro 28 milioni di miglia (45 milioni di chilometri) dal percorso del nostro pianeta attorno al sole, come affermano gli scienziati è abbastanza vicino da rappresentare un pericolo di collisione con noi. Inoltre, WISE aiuterà la NASA a identificare gli asteroidi che potrebbero essere buone potenziali destinazioni per gli astronauti, come parte dell'obiettivo del presidente degli Stati Uniti Barack Obama di inviare esseri umani a visitare un asteroide catturato entro il 2025 [fonte: NASA ].

Nel suo nuovo ruolo, WISE ha il potenziale per fare alcune scoperte molto importanti e per farlo a buon mercato, al costo di soli $ 5 milioni per ogni anno aggiuntivo di attività [fonte: Klotz ].

In questo articolo parleremo del nuovo entusiasmante lavoro di WISE, nonché di alcune delle cose straordinarie che il satellite ha già realizzato.

1. La missione originale di WISE
2. La nuova missione di WISE
3. Perché WISE è così importante

Per cooptare una frase dell'immaginario Capitano James Kirk di "Star Trek", quando WISE è stato lanciato nel 2009 in un'orbita polare a 326 miglia (525 chilometri) sopra la superficie terrestre, è stato progettato per guardare audacemente dove nessuno aveva guardato prima. WISE non è stato il primo osservatorio orbitale a infrarossi, ma a differenza delle precedenti sonde, è stato progettato per rilevare l'intera distesa del cielo, guardando più lontano nello spazio per individuare oggetti deboli e/o distanti [fonte: NASA ].

Per raggiungere questo obiettivo, WISE si è affidata a un design sofisticato e a una tecnologia all'avanguardia. Il satellite era dotato di un telescopio sensibile e rivelatori di luce infrarossa montati all'interno di un serbatoio di idrogeno solido congelato - immagina un Thermos gigante, e praticamente hai avuto l'idea - che manteneva gli strumenti gelidi -429 gradi Fahrenheit (-256 Celsius). . Quell'effetto agghiacciante ha impedito a WISE di raccogliere la firma di calore dei propri gadget, rendendo le sue osservazioni ancora più precise [fonte: NASA ].

Nel corso dei suoi 13 mesi di lavoro, WISE ha scansionato il cielo 1 1/2 volte, prendendo circa 1,8 milioni di immagini che gli scienziati stanno cucendo insieme per creare una mappa composita del cosmo [fonte: Klotz ]. Alcuni degli scorci di dettagli inediti dell'universo che forniva erano sorprendenti. Ad esempio, un'istantanea ha rivelato che una vasta nuvola rossa e verde nello spazio profondo era piena di stelle di nuova formazione, vecchie di pochi milioni di anni, all'interno di ciuffi di polvere interstellare simili a fiori [fonte: Space.com ].

Ma WISE non è stato progettato per funzionare per sempre a pieno regime. Nel settembre 2010, il veicolo spaziale ha iniziato a esaurire il liquido di raffreddamento necessario per raffreddare i suoi rivelatori a infrarossi. A quel punto, gli scienziati hanno spento due dei quattro rivelatori e hanno smesso di guardare nelle lontane distese dello spazio [fonte: Chow ]. Ma il congegno dell'osservatorio orbitale funzionava abbastanza bene da essere perfettamente adatto per un'altra importante missione.

Dopo aver terminato la sua missione originale, WISE ha effettivamente avuto una sorta di prova su quello che alla fine sarebbe diventato il suo secondo atto. Dopo che la NASA ha spento gran parte delle sue apparecchiature a infrarossi quando il liquido di raffreddamento ha iniziato a esaurirsi, gli scienziati hanno utilizzato ciò che era ancora operativo per lavorare a un progetto chiamato NEOWISE tra gennaio 2010 e febbraio 2011. La navicella spaziale ha iniziato a scansionare il cielo alla ricerca di oggetti più vicini. Durante il 2010, ha osservato circa 158.000 corpi rocciosi, inclusi 34.000 asteroidi nella fascia principale del sistema solare tra Marte e Giove, e ha individuato 135 oggetti vicini alla Terra potenzialmente pericolosi, cioè abbastanza vicini all'orbita terrestre da poter presentare un pericolo di collisione [fonte: NASA ].

Quando la NASA riattiverà nuovamente WISE, utilizzerà il telescopio da 16 pollici (40 centimetri) del satellite e i suoi sensori a infrarossi per cercare ulteriori oggetti vicini alla Terra. Poiché i sensori non sono più super-raffreddati, non funzionano tutti e quindi il satellite non è così bravo a rilevare le radiazioni da oggetti deboli e lontani come una volta. Ma ha ancora una capacità sufficiente per individuare la radiazione infrarossa dagli oggetti più vicini. "Due dei nostri quattro rivelatori a infrarossi funzionano ancora anche a temperature più calde, quindi possiamo usare quelle bande per continuare la nostra caccia ad asteroidi e comete", ha detto a Space.com Amy Mainzer del Jet Propulsion Laboratory della NASA nell'ottobre 2010 [fonte: Malik ].

Il rilevamento a infrarossi è uno strumento particolarmente utile, non solo per individuare gli asteroidi ma per calcolarne accuratamente le dimensioni. Gli asteroidi riflettono la luce ma non la emettono e variano in albedo , o la capacità di riflettere la luce visibile. Ciò significa che per un normale telescopio ottico, una piccola roccia spaziale di colore chiaro può sembrare grande quanto uno scuro molto più grande. Un telescopio a infrarossi, invece, capta una parte dello spettro non visibile che manca a un normale telescopio, e può dare un quadro più completo di un asteroide [fonte: NASA ].

Gli scienziati scommettono che la capacità consentirà a WISE di darci un'idea migliore di quali asteroidi siano abbastanza grandi e abbastanza vicini da costituire un problema e quali potrebbero essere della dimensione giusta per essere catturati da un veicolo spaziale robotico.

Perché gli osservatori orbitali sono così utili?

Per la maggior parte della storia dell'astronomia, gli scienziati erano limitati in ciò che potevano vedere del cosmo perché l'atmosfera terrestre offuscava la vista anche di telescopi terrestri ben attrezzati. Ma con l'avvento dell'era spaziale, gli astronomi avevano una nuova opzione. Potrebbero mettere gli osservatori in orbita sopra l'atmosfera, dando loro la possibilità di effettuare osservazioni senza ostacoli. Un ottimo esempio: il telescopio spaziale Hubble, schierato dalla navetta spaziale Discovery nel 1990 e ancora in funzione, ha contribuito a riscrivere i libri di astronomia, facendo luce su questioni come l'età dell'universo e l'esistenza dell'energia oscura [fonti: HubbleSite , Nasa ].

WISE dovrebbe essere di grande aiuto in due importanti missioni della NASA: tracciare oggetti vicini alla Terra e escogitare un modo per proteggere la Terra da essi e organizzare una missione con equipaggio su un asteroide entro il 2025.

L'identificazione e il tracciamento di asteroidi che potrebbero avventurarsi nelle vicinanze della Terra è una missione particolarmente prioritaria della NASA. La sua urgenza è stata portata a casa dall'esplosione del febbraio 2013 di una meteora di 18 metri (60 piedi) di diametro e 11.000 tonnellate (12.125 tonnellate) sulla città russa di Chelyabinsk. Quel pezzo di roccia spaziale ha rilasciato quasi 30 volte l'energia di una delle bombe atomiche esplose alla fine della seconda guerra mondiale e più di 1.200 persone sono rimaste ferite da detriti volanti [fonti: Yeager , Klotz ].

Si spera che la compilazione di un database di oggetti vicini alla Terra e il monitoraggio dei loro movimenti fornisca alla NASA un preavviso di un oggetto in rotta di collisione e il tempo per implementare una strategia difensiva, sia che ciò significhi deviare l'asteroide con trattori gravitazionali, vele solari o altre tecnologie future , o rompendolo con un'esplosione nucleare [fonte: Messier ].

La NASA prevede anche di utilizzare un veicolo spaziale robotico per catturare un piccolo asteroide vicino alla Terra e reindirizzarlo in sicurezza su un'orbita stabile in prossimità della Terra e della luna. Un video della NASA mostra un possibile metodo: una sonda robotica alimentata da vele solari potrebbe sorpassare l'asteroide, agganciarlo con dei cavi e quindi inserirlo in una gigantesca "sacca di cattura dell'asteroide", che consentirà all'imbarcazione di controllare e dirigere i suoi movimenti.

Una volta che l'asteroide è dove lo vuole la NASA, gli astronauti volano verso di esso con la navicella spaziale Orion, un veicolo spaziale che è ancora in fase di sviluppo, e poi camminano nello spazio fino alla sua superficie. Rimuoverebbero campioni di roccia che sarebbero stati riportati sulla Terra per ulteriori studi [fonte: Moskovitch , NASA ]. Alla fine, gli asteroidi catturati potrebbero essere una fonte di materiali preziosi come nichel, platino e palladio, o persino siti per la produzione [fonte: Mann ].

Nota dell'autore: come funziona WISE

Sono affascinato dall'idea della NASA di atterrare su un asteroide, in parte perché quando ero bambino negli anni '60, ricordo ancora l'eccitazione di vedere una versione a fumetti di Classics Illustrated del romanzo fantasy di Jules Verne del 1877 "Off on una cometa." Nel romanzo di Verne, tuttavia, gli astronauti non atterrano su una cometa. Invece, un oggetto celeste chiamato Gallia spazza lateralmente la Terra e raschia via un po' di terra vicino a Gibilterra, e nel processo porta con sé diverse dozzine di umani in un viaggio attraverso il sistema solare. Sebbene quella premessa fosse divertente per i lettori del 19° secolo, ovviamente, nella vita reale una tale collisione potrebbe causare una catastrofe globale simile a quella che uccise i dinosauri. È molto meglio seguire il piano della NASA.

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