SPAZIO – Nelle immagini preliminari – oltre quattrocento – raccolte dalla camera ottica a bordo della sonda Juice dell’Agenzia spaziale europea, crateri e paesaggi lunari, le isole degli arcipelaghi delle Hawaii e delle Filippine e immensi banchi di nuvole sull’Oceano Pacifico.
Si chiama Janus la camera ottica che viaggia da oltre un anno a bordo della sonda Esa Juice (Jupiter Icy Moon Explorer) e nei giorni scorsi – durante il primo flyby del sistema Luna-Terra della storia – ha acquisito immagini straordinarie del nostro satellite naturale e del nostro pianeta. La fionda gravitazionale doppia è avvenuta con successo la notte tra il 19 e 20 agosto scorsi: tale manovra, mai realizzata in precedenza anche per i notevoli rischi, ha permesso a Juice di cambiare velocità e direzione di volo, preparando la sonda al successivo sorvolo ravvicinato di Venere previsto per agosto 2025.
«Dopo oltre 12 anni di lavoro per proporre, realizzare e verificare lo strumento, questa è la prima occasione per toccare con mano dati simili a quelli che acquisiremo nel sistema di Giove a partire dal 2031», dice Pasquale Palumbo, ricercatore all’Inaf di Roma e principal investigator del team che ha progettato, testato e calibrato la fotocamera Janus. «Anche se il flyby è stato pianificato esclusivamente per facilitare il viaggio interplanetario fino a Giove, tutti gli strumenti a bordo della sonda hanno approfittato del passaggio in prossimità di Luna e Terra per acquisire dati, provare operazioni e tecniche di elaborazione con il vantaggio di conoscere già cosa stavamo osservando».
«A poco più di un anno dal lancio di Juice, questo doppio passaggio ravvicinato ha rappresentato una pietra miliare per il viaggio della sonda verso la sua destinazione finale», commenta Angelo Zinzi, responsabile per l’Asi dello strumento Janus. «Oltre ad aver ottenuto l’assistenza gravitazionale richiesta, i vari strumenti sono stati accesi e hanno operato in modalità simili a quelle attese intorno a Giove e ai suoi satelliti: i dati sono stati ottenuti, inviati a terra e processati così come previsto, mostrando l’ottima preparazione dei team di strumento coinvolti. La camera nel visibile Janus e lo spettrometro Majis hanno inoltre sfruttato la possibilità di acquisire immagini quasi contemporanee con il satellite multispettrale Prisma dell’Asi. Dopo un lungo lavoro di preparazione tra i vari team coinvolti è stato infatti possibile ottenere una serie di osservazioni Prisma da poter confrontare con quelle di Janus e Majis: queste saranno molto utili per testare le procedure di calibrazione e l’accuratezza dei due strumenti di Juice coinvolti, così da rendere più robusto il lavoro scientifico futuro».
La Terra ripresa all’alba del 20 agosto 2024 dalla camera ottica Janus a bordo di Juice. Nell’immagine si vedono banchi di nuvole e l’Oceano Pacifico vicino alle Filippine. Le immagini di Janus della Terra, con diversi filtri, possono simulare quello che potremo una volta arrivati attorno a Giove: osservare diversi strati e componenti dell’atmosfera semplicemente cambiando filtro. Crediti: team Janus (Inaf, Asi, Dlr, Csic-Iaa, Open University, Cisas-Università di Padova e altri partner internazionali)
«Mentre la Luna offre il vantaggio di conoscere quello che osserviamo», spiega Palumbo, «il problema della Terra è la sua estrema variabilità temporale; si pensi alle nuvole che si muovono e cambiano nell’arco anche di minuti. Per ovviare a questo abbiamo pianificato osservazioni contemporanee con satelliti di osservazione della Terra: questo ci garantirà un termine di confronto».
La camera Janus è stata progettata per studiare la morfologia e i processi globali regionali e locali delle lune ghiacciate di Giove e per eseguire la mappatura delle nubi del gigante gassoso. Lo strumento è stato realizzato da un consorzio di industrie a guida Leonardo sotto la responsabilità dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), ed è stata realizzata anche grazie alla collaborazione con l’agenzia tedesca Dlr, il Csic-Iaa di Granada e il Cei-Open University di Milton Keynes. La responsabilità scientifica dello strumento è dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf). Lo strumento è equipaggiato con un sistema di 13 filtri (5 a banda larga e 8 a banda stretta) distribuiti nell’intervallo spettrale dal visibile al vicino infrarosso. Avere immagini della stessa zona in diversi filtri permette ai ricercatori di avere molto di più di semplici immagini a “colori”: le fotocamere che conosciamo acquisiscono le immagini con tre diversi filtri (rosso, verde e blu – o Rgb) depositati a scacchiera sullo stesso sensore, mentre Janus ne posiziona ben 13 davanti al rivelatore coprendo un intervallo più ampio di quello percepibile dall’occhio umano.
Lo scopo primario dei dati raccolti da Janus durante il doppio flyby è stato quello di valutare prestazioni e funzionalità dello strumento, non di eseguire misure scientifiche. Per questa ragione, le immagini – circa duecento della Luna e altrettante della Terra, ancora preliminari, non elaborate per un utilizzo scientifico – sono state acquisite a diversi intervalli temporali, con diversi filtri, numerosi fattori di compressione e altrettanti tempi di integrazione. «In alcuni casi», sottolinea Palumbo, «abbiamo provocato volontariamente un peggioramento della qualità utilizzando tempi di integrazione lunghi, ottenendo immagini per così dire “mosse”, in modo da testare algoritmi di recupero della risoluzione. In altri casi abbiamo parzialmente saturato l’immagine per studiare gli effetti indotti sulle zone non saturate. Abbiamo anche misurato per la prima volta e meglio del millesimo di grado l’allineamento fra il laser altimetro e la camera. Questo è un dato essenziale per integrare le risposte dei due strumenti».
«L’osservazione della superficie dei satelliti ghiacciati di Giove, come per la Luna, non è disturbata dall’atmosfera. Al contrario, Giove è una gigantesca, dinamica e turbolenta atmosfera. Le immagini di Janus della Terra, con diversi filtri, possono simulare quello che potremo fare a Giove: osservare diversi strati e componenti dell’atmosfera semplicemente cambiando filtro», conclude Palumbo conclude commentando le immagini della Terra raccolte all’alba del 20 agosto.
Janus permetterà l’acquisizione di immagini multi spettrali dei satelliti ghiacciati di Giove a una risoluzione e con una estensione 50 volte migliore delle camere inviate nel sistema gioviano in passato. La camera include anche un computer con un software che controlla tutte le funzionalità dello strumento, riceve i comandi e invia telemetria e dati a terra attraverso la grande antenna parabolica di Juice.
Tutte le operazioni si sono svolte secondo quanto programmato e, come confermato dalle telemetrie, completate con successo. Attualmente i dati che stanno piano piano arrivando a terra, anche da Rime, 3GM e Magis (gli altri strumenti italiani) sono al vaglio del team scientifico.
I dieci strumenti scientifici a bordo di Juice, tre dei quali sono stati sviluppati da team di ricerca a guida italiana: il radar Rime, la camera Janus, lo strumento di radioscienza 3Gm. Crediti: Esa
«L’insieme degli strumenti italiani a bordo della missione Juice è quanto di più tecnologicamente avanzato sia stato mai realizzato e consentirà di ottenere dei risultati scientifici di assoluta rilevanza consolidando la posizione di leadership raggiunta dall’Italia nell’ambito dell’esplorazione del Sistema solare», dice Barbara Negri responsabile dell’Ufficio volo umano e sperimentazione scientifica dell’Asi. «Infatti, la nostra agenzia ha coordinato e gestito, oltre alla realizzazione della camera Janus, la realizzazione del radar sotto-superficiale Rime, la realizzazione dell’esperimento di radio scienza 3GM e la realizzazione della testa ottica dello spettrometro Majis a guida francese».
Dopo il lancio della missione nell’aprile del 2023, le manovre gravitazionali previste nella tabella di marcia di Juice sono fondamentali per avvicinare sempre di più la sonda verso il sistema di lune gioviano, che dista in media 800 milioni di km dal nostro pianeta, con il minor dispendio di propellente. Il sorvolo di Venere nel 2025 spingerà Juice di nuovo verso la Terra. Gli altri flyby sono previsti a settembre 2026 e a gennaio 2029; l’arrivo su Giove è invece in programma per luglio 2031.
