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Deep Space Network: l’antenna contatta la Voyager 2

Deep Space Network: Prosegue la manutenzione dell’unica antenna che può comunicare con la sonda Voyager 2, che intanto conferma che lo Spazio là fuori è più denso del previsto.

Quando la sonda Voyager 2 è partita dalla Terra col suo messaggio per gli alieni era il 20 agosto del 1977: la TV era ancora in bianco e nero, il Presidente degli Stati Uniti era il magnate delle arachidi Jimmy Carter e buona parte della redazione di Focus andava ancora all’asilo.

In tutti questi anni la sonda ha proseguito il suo viaggio e oggi si trova nello Spazio profondo, fuori dalla bolla del Sistema Solare, a 125 UA (unità astronomiche) dal nostro pianeta, cioè 125 volte la distanza tra la Terra e il Sole – che è di circa 150 milioni di chilometri.

Canberra Deep Space Communication Complex
Canberra Deep Space Communication Complex

Dopo aver superato Giove, Saturno e Uranola Voyager 2 ha sorvolato Nettuno nell’agosto del 1989 (per la cronaca: il Presidente USA era il magnate del petrolio George W. Bush e noi della redazione andavamo al liceo). 

Una rapida puntata verso Tritone, una delle lune di Nettuno, e poi la sonda ha continuato il suo viaggio fino a uscire ufficialmente dal Sistema Solare. Oggi la sonda è così lontana dalla Terra che ogni segnale inviato o ricevuto ha un ritardo di oltre 17 ore. Che cosa usano i ricercatori per inviare segnali e istruzioni a un oggetto distante quasi 20 miliardi di km?

Solo tre antenne sulla Terra sarebbero abbastanza grandi e potenti da poter consegnare ricevere segnali dalla Voyager 2: sono dislocate in California, in Spagna e in Australiae insieme formano il Deep Space Network (NASA). Ma per la posizione relativa della Terra e della sonda ormai solo una di queste antenne, quella di Canberra, in Australia, riesce a comunicare con la Voyager 2.

Quella del Canberra Deep Space Communications Complex è un’antenna da oltre 70 metri di diametro: è però parte di un impianto vecchio di 50 anni attualmente in manutenzione. Il fermo, iniziato a marzo, dovrebbe terminare nel febbraio del 2021: itutto questo potremo ricevere segnali e dati scientificima non inviare comandi o altre istruzioni (anche se un test dei nuovi trasmettitori è andato a buon fine).

Dati sulla densità dello spazio interstellare

È di poche settimane fa l’ultima importante conferma che la sonda ha inviato a Terra: l’aumento della densità della materia interstellare al di fuori del Sistema Solare, già rilevato nel 2018 dalla sonda gemella Voyager 1. Questa della densità dello Spazio interstellare è stata una sorpresa: lo spazio, che contiene piccole quantità di protoni ed elettroni spinti dai venti stellari, dovrebbe essere sempre più “vuoto” a mano a mano che ci si allontana da una stella.

Ma nel 2018 Voyager 1, dopo avere misurato 0,039 particelle per centimetro cubo quando si trovava ancora alla periferia del Sistema Solare, uscita definitivamente fuori dal dominio del Sole riportava una densità di circa 0,13 particelle per centimetro cubo. La variazione, confermata a fine ottobre dalle misure della Voyager 2, non ha al momento una spiegazione.

Canberra Deep Space Communication Complex
Come scritto dall’agenzia spaziale “l’unica antenna radio in grado di comandare la navicella spaziale che ha 43 anni è offline da Marzo poiché ha ricevuto nuovo hardware, ma i lavori sono sulla buona strada per concludersi a Febbraio”.

Deep Space Network

Il Deep Space Network, o Rete dello spazio profondo, è una rete internazionale di radiotelescopi, che svolge attività di supporto alle missioni interplanetarie e di esplorazione del sistema solare e dell’universo nei campi dell’astronomia radio e radar. Anche particolari missioni in orbita intorno alla Terra possono usufruire del DSN nelle loro comunicazioni. Il DSN è parte del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA.

Il DSN è costituito da tre complessi per le comunicazioni da e verso lo spazio profondo, distanziati approssimativamente 120° l’uno dagli altri:

  • 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; e
  • il Canberra Deep Space Communications Complex, 40 km a sud-ovest di Canberra, Australia.

Ogni complesso è posto in zone semi-montuose, dove il terreno forma una concavità naturale, in modo da ridurre la possibilità di interferenze. La particolare distribuzione geografica permette di seguire costantemente le sonde interplanetarie nonostante la rotazione della Terra e, abbinata alla tecnica interferometrica ed all’elevata sensibilità di ogni dispositivo di ricezione, rende il DSN il più sensibile sistema per le telecomunicazioni scientifiche al mondo.

L’esplorazione del sistema solare è condotta principalmente per mezzo di sonde semi-automatiche. Il DSN è l’elemento chiave nella comunicazione da e verso ogni sonda, permettendo sia la trasmissione degli ordini, sia la ricezione dei dati raccolti. Tutte le antenne che costituiscono il DSN sono riflettori parabolici, manovrabili, ad alto guadagno.

Le antenne e i sistemi di interpretazione dei dati, permettono di:

  • acquisire i dati (telemetria), trasmettere comandi e determinare posizione e velocità di una sonda spaziale;
  • ottenere dati scientifici. Le antenne, infatti, quando non svolgono la loro attività di collegamento, possono condurre operazioni come potenti radiotelescopi, singolarmente o in gruppo, garantendo, in quest’ultimo caso, una linea di base estremamente estesa per le osservazioni interferometriche;
  • monitorare e controllare l’efficienza della rete stessa.

La rete è un centro di ricerca parte del JPL ed è amministrata e gestita dal California Institute of Technology (Caltech) per conto della NASA. All’interno del JPL la gestione del programma è affidata al Interplanetary Network Directorate (IND).

La rete NSD per monitorare le varie sonde si può appoggiare anche a complessi non di proprietà NASA come per esempio il Sardinia Radio Telescope.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Focus – Quanto è denso il vuoto dello Spazio? 18 novembre 2020 Rebecca Mantovani
  2. Caltech JPL DSN – sito web ufficiale.
  3. Uplink-Downlink: A History of the Deep Space Network, 1957-1997 (NASA SP-2001-4227).
  4. deepspace.jpl.nasa.gov/dsn – sul Deep Space Network
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