NASA è di nuovo in contatto con la sonda Voyager 2

Il 29 ottobre gli operatori di missione della NASA hanno potuto inviare una serie di comandi alla sonda spaziale Voyager 2 per la prima volta dallo scorso mese di marzo. L’antenna radio, dotata di un riflettore del diametro di 70 metri che consente di comunicare con la sonda in viaggio nello spazio profondo, era stata infatti disattivata per riparazioni e aggiornamenti. Voyager 2 ha risposto confermando di aver ricevuto la chiamata ed eseguito i comandi senza problemi. La chiamata a Voyager 2 è stata la prova del corretto funzionamento degli aggiornamenti recentemente installati sulla Deep Space Station 43, l’unica antenna parabolica al mondo in grado di inviare comandi alla sonda.

La Voyager 2 è stata una delle prime esploratrici del sistema solare esterno. Fu lanciata il 20 agosto 1977 da Cape Canaveral a bordo di un razzo Titan III, poco prima della sonda gemella Voyager 1, in un’orbita che l’avrebbe portata a visitare alcuni pianeti. L’orbita in cui fu immessa la portò a sfiorare i due giganti del sistema solare, Giove e Saturno, primario obiettivo della sua missione. Sfruttando un allineamento planetario piuttosto raro, la sonda fu indirizzata verso Urano e Nettuno e ancora oggi è proprio dalla Voyager 2 che proviene la maggior parte delle informazioni che abbiamo su questi due pianeti. Il 5 novembre 2018 la Voyager 2 ha oltrepassato l’eliopausa diventando il secondo oggetto costruito dall’uomo a uscire nello spazio interstellare, preceduta dalla Voyager 1. Oggi la sonda si trova ad oltre 18,8 miliardi di chilometri dalla Terra; i segnali delle comunicazioni impiegano 17 ore per raggiungerla e altrettante per tornare a Terra, 34 ore complessive per capire se l’informazione è stata ricevuta e i comandi eseguiti oppure no. Tutto ciò è ancora possibile perché il generatore al plutonio installato sulla Voyager fornirà energia ancora per 10-15 anni.

La sonda trasmette dati scientifici dallo spazio interstellare, la regione al di fuori dell’eliosfera. Tutti i pianeti del nostro Sistema Solare sono racchiusi in una bolla magnetica – l’eliosfera – scolpita nello spazio dal materiale in costante deflusso dal Sole, il vento solare. Al di là di questa bolla c’è lo spazio interstellare – il gas ionizzato e il campo magnetico che riempiono lo spazio tra i sistemi stellari della nostra galassia.

Tra gli aggiornamenti di DSS43, il nome in codice dell’antenna di Canberra, ci sono due nuovi trasmettitori radio (uno dei due, proprio quello che veniva utilizzato per parlare con Voyager 2, non era mai stato sostituito da ben 47 anni). Gli ingegneri hanno anche aggiornato i sistemi di controllo termico dell’antenna e altre apparecchiature elettroniche ormai obsolete. Il successo della chiamata a Voyager 2 è solo una prima indicazione che l’antenna tornerà ad essere pienamente operativa a febbraio 2021.

«Ciò che rende unico questo aggiornamento è che stiamo lavorando a tutti i livelli dell’antenna, dal piedistallo fino ai feedcones posti al centro della parabola. Questa comunicazione di prova con Voyager 2 ci dice che il lavoro che stiamo facendo è in linea con le nostre aspettative», ha dichiarato Brad Arnold, responsabile del progetto DSN presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA.

Rete mondiale

Il Deep Space Network (DSN) è costituito da tre enormi strutture utilizzate principalmente per comunicare con veicoli spaziali che operano oltre l’orbita della Luna. Il posizionamento delle tre strutture assicura che quasi tutti i veicoli spaziali possano comunicare con almeno una delle strutture in qualsiasi momento:

• il Goldstone Deep Space Communications Complex, nel deserto del Mojave, in California
• il Madrid Deep Space Communication Complex, 60 km ad ovest di Madrid, Spagna
• il Canberra Deep Space Communications Complex, 40 km a sud-ovest di Canberra, Australia.

Per ridurre la possibilità di interferenze ogni complesso è posto in zone semi-montuose con le antenne circondate da rilievi naturali. La particolare distribuzione geografica, cioè il fatto che ogni antenna è distanziata approssimativamente 120° dalle altre due, permette di seguire costantemente le sonde interplanetarie nonostante la rotazione della Terra. Benché vi sia il complesso d’ascolto di Canberra, la copertura fornita dal DSN per l’emisfero meridionale è limitata, non essendoci postazioni né in America meridionale né in Africa.

Voyager 2 rappresenta una rara eccezione. Nel 1989, per effettuare un sorvolo ravvicinato di Tritone, la luna di Nettuno, la sonda ha sorvolato il polo nord del pianeta. Quel sorvolo ha provocato la deviazione verso sud rispetto al piano dei pianeti della sua traiettoria e da allora quella è diventata la sua nuova rotta. La distanza e la direzione non permettono alla sonda una linea che la metta in “vista” delle antenne radio poste nell’emisfero settentrionale. La gemella più veloce di Voyager 2, la Voyager 1, dopo aver superato Saturno ha preso un percorso diverso e comunica con la Terra tramite le antenne delle due strutture DSN poste nell’emisfero settentrionale. La comunicazione con le sonde avviene in banda S per l’uplink dei comandi mentre per il downlink dei dati si ricorre alle frequenze in banda X.

Durante il periodo di manutenzione dell’antenna di Canberra, gli operatori di missione sono sempre stati comunque in grado di ricevere gli aggiornamenti “sanitari” e i dati scientifici da Voyager 2, grazie alle tre antenne radio con riflettori da 34 metri installate presso la medesima struttura, pur non potendo inviare comandi alla sonda.

DSS43 ha iniziato a operare nel 1972 (cinque anni prima del lancio di Voyager 2 e Voyager 1) e all’epoca aveva un riflettore di soli 64 metri. È stato ampliato a 70 metri nel 1987 e da allora è stato sottoposto a una serie di aggiornamenti e riparazioni. Gli ingegneri che sovrintendono questi ultimi aggiornamenti hanno dichiarato che questo è uno dei più significativi rinnovamenti che l’antenna abbia ricevuto e questo è anche il periodo più lungo in cui è rimasta offline in oltre 30 anni di onorato servizio.

«L’antenna DSS43 è un sistema altamente specializzato; ci sono solo altre due antenne simili nel mondo, quindi tenere l’antenna spenta per un anno non è una situazione ideale per Voyager o per molte altre missioni della NASA», ha affermato Philip Baldwin, responsabile delle operazioni per il programma SCaN (Space Communications and Navigation) della NASA. «L’agenzia ha deciso di effettuare questi aggiornamenti per garantire che l’antenna possa continuare a essere utilizzata per le missioni attuali e future. Per un’antenna che ha quasi 50 anni è meglio essere proattivi che reattivi con le attività di manutenzione critica».

Le riparazioni andranno a beneficio anche di altre missioni, come ad esempio il rover Mars Perseverance che atterrerà sul Pianeta Rosso il 18 febbraio 2021. Il DSN giocherà anche un ruolo fondamentale nelle missioni di esplorazione della Luna e Marte, garantendo la comunicazione e il supporto alla navigazione.

Il Deep Space Network è gestito dal JPL. La stazione di Canberra è gestita per conto della NASA dalla Australia’s National Science Agency e dal Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation. Le sonde Voyager sono state costruite dal JPL, che continua a seguire il cammino di entrambe nello spazio.

Fonte: NASA