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Cassini, 20 anni di scoperte.
Il gran finale

È decollata nel 1997, da allora ha percorso miliardi di chilometri per svelarci i misteri di Saturno e del nostro Sistema solare: il 15 settembre 2017 la sonda si immerge nell’atmosfera di Saturno. Il viaggio e le scoperte di uno dei più importanti pionieri della conoscenza umana degli ultimi anni

di MATTEO MARINI e VISUAL LAB

La straordinaria avventura di Cassini è durata quasi 20 anni, tanti ne sono passati da quando ha preso la volta dello spazio in direzione di Saturno, assieme al lander Huygens, che ha portato con sé fino al momento di rilasciarlo per una morbida planata sul Titano. Vent’anni di meraviglie e di scoperte scientifiche, che abbiamo potuto ammirare grazie alle immagini del “più bello tra i pianeti”, maestoso gigante gassoso che ha riservato agli scienziati e a tutti noi rivelazioni inaspettate. Così come i suoi satelliti. Questi ultimi, con i loro laghi di metano, getti di vapore e oceani sotterranei, sono stati la vera sorpresa, e diventati l’obiettivo da perseguire per cercare la vita oltre il nostro pianeta con future missioni.

Per questo, l’ultimo tuffo di Cassini, quando scenderà tra le nubi di Saturno per non riemergere più, il 15 settembre, consegnerà alla storia una delle missioni più gloriose dell’esplorazione spaziale, per i risultati ottenuti ma soprattutto per i nuovi interrogativi che ha saputo generare. Un successo possibile grazie alla collaborazione internazionale tra 27 Paesi. In prima fila la Nasa, l’Esa (l’Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale italiana, assieme ai nostri istituti di ricerca e aziende, che hanno dato un fondamentale contributo, in termini di studio e strumenti scientifici, per scrivere questa pagina della storia, un altro passo verso la comprensione del nostro posto nell’Universo.

Il viaggio della sonda

La sonda Cassini, assieme al suo compagno, il lander Huygens dell’Esa, è decollata il 15 ottobre 1997 da Cape Canaveral, in Florida. Ha attraversato il Sistema solare compiendo diversi passaggi ravvicinati su pianeti per sfruttare la cosiddetta fionda gravitazionale e ricevere la spinta necessaria verso il suo obiettivo finale. Ha sorvolato Venere il 25 aprile del 1998 e il 24 giugno 1999. Poi è stata la volta del ritorno verso il nostro pianeta, che ha ‘salutato’ per l’ultima volta il 17 agosto 1999 passando ad appena 1.100 chilometri sopra le nostre teste.

Le tappe del lungo viaggio di Cassini

Il 30 dicembre 2000 Cassini ha incontrato Giove, la sonda ha trascorso circa sei mesi a fotografare e studiare il pianeta più grande del Sistema solare

Prove di messa a fuoco per Cassini: la sonda ha immortalato, in questo scatto, Saturno quando era ancora a circa 285 milioni di chilometri dal pianeta

Il primo incontro ravvicinato: Cassini ha incontrato Phoebe, una delle lune del gigante gassoso, ancor prima di entrare nell'orbita di Saturno

Ben quattro mesi ci sono voluti per attraversare la fascia di asteroidi tra la Marte e Giove, tra il dicembre 1999 e l’aprile 2000. Il 30 dicembre ha incontrato il pianeta più grande del Sistema solare, attorno al quale ha trascorso circa sei mesi studiandolo e fotografandolo, per poi dirigersi verso il “Signore degli anelli”. È arrivata in orbita attorno a Saturno il 1 luglio 2004 dopo un viaggio di tre miliardi e mezzo di chilometri.

La timeline di Cassini



L’esperimento sulla Relatività
Nel settembre 2002, mentre viaggiava verso Saturno, Cassini ha contribuito anche a dare un’ulteriore conferma a uno degli aspetti della teoria della Relatività generale di Einstein, inviando un segnale radio verso Terra mentre era dalla parte opposta del Sole. Una radiazione elettromagnetica (anche la luce) viene deviata da un corpo molto massiccio che abbia una grande forza gravitazionale, come il Sole. Misurando il tempo impiegato al segnale per giungere a noi, gli scienziati italiani hanno stimato questa deviazione con una precisone 50 volte più grande rispetto agli esperimenti precedenti.

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La scienza in orbita

Il Sistema di Saturno è un grande ‘parco’ nel quale gli scienziati hanno trovato un mucchio di scienza su cui lavorare, come un Sistema solare in miniatura. Gli obiettivi e le rivelazioni di Cassini sono stati molteplici. La sonda ha esplorato, analizzato e fotografato tutto ciò che ha potuto, aggirandosi tra le lune (se ne contano oltre 60, 13 con un diametro superiore ai 50 chilometri), scoprendone di nuove e mostrandoci cose che nemmeno gli scienziati si sarebbero mai aspettati.



Il pianeta e i suoi anelli

Da quando la missione di Cassini ha preso forma, oltre tre decenni anni fa, su Saturno è passato poco più di un anno. Ne impiega quasi 30, infatti, per compiere una rivoluzione completa attorno al Sole. Ma quanto dura un giorno su Saturno? Un mistero che Cassini ha contribuito a risolvere. Anche se ancora c’è un margine di errore di circa un quarto d’ora, sappiamo che tra un’alba e l’altra, tra le nubi del gigante gassoso passano circa 10 ore e mezzo.


Visitando da vicino Saturno, Cassini è stato testimone di eventi mai osservati così in dettaglio. Come una rara tempesta, di quelle che si verificano ogni 30 anni. Lunga 300.000 chilometri e larga 15.000, abbracciava quasi tutto il pianeta. Le immagini di Cassini ci hanno poi mostrato le aurore e i vortici che stazionano sui poli, occhi di ciclone grandi 50 volte quelli di un uragano terrestre con venti furiosi che soffiano a oltre 1.500 chilometri all’ora. E ha osservato da vicino il caratteristico esagono del polo nord, visto per la prima volta dalla sonda Voyager 1. Ma ci ha anche svelato l’invisibile, come le caratteristiche della sua magnetosfera, una gigantesca bolla che estende la sua influenza ben oltre l’orbita di Titano.

Le ultime orbite di Cassini lo hanno portato a sfiorare e ‘annusare’ proprio l’atmosfera. I suoi strumenti erano all’erta per catturare parte dei gas e analizzarli. Il 14 agosto 2017 è diventata dunque anche la prima sonda atmosferica di Saturno. Il suo ultimo compito sarà proprio quello di inviare dati mentre sprofonderà tra le spesse nubi durante l’ultimo tuffo, fino a quando non verrà distrutta.

Il gigantesco esagono, più largo di due Terre, che staziona al polo nord di Saturno e l’uragano al suo centro

La gigantesca tempesta su Saturno, iniziata nel 2010 nel suo emisfero settentrionale: Cassini è stato testimone di un evento che si verifica sul pianeta ogni 30 anni circa e che ha coperto una superficie pari a otto volte quella terrestre.

Gli anelli di Saturno sono più dinamici di quello che si pensava. Cassini ha immortalato diverse perturbazioni di piccole lune inserite all’interno e strutture verticali alte come montagne

L’occhio di Cassini ha permesso di fotografare i laghi, le isole e i fiumi di metano su Titano, la luna più grande di Saturno

Cassini ha scoperto che Encelado, il sesto satellite naturale in ordine di grandezza, espelle intensi getti di vapore acqueo, una prova del criovulcanismo e di un possibile oceano sotto la sua superficie

Saturno è per tutti il “pianeta con gli anelli”, che gli conferiscono l’aspetto peculiare tanto da essere diventata la più comune immagine dei pianeti extraterrestri anche nei disegni dei bambini. Sono sottilissimi, appena dieci metri di ghiaccio, polvere e pietrisco. All’apparenza fissi e immutabili. Invece al suo interno Cassini è riuscito a scorgere particolari molto interessanti come piccole lune che ne perturbano la regolarità con la loro pur piccola attrazione gravitazionale. E strutture verticali che si ergono per chilometri in altezza.



Il pianeta e i suoi anelli

Ma le scoperte più sorprendenti di Cassini riguardano i suoi satelliti naturali. Nel gennaio 2005 le foto della sonda hanno mostrato per la prima volta getti di vapore provenienti da fessure sulla superficie di Encelado. Per studiarle, gli ingegneri del Jet propulsion laboratory della Nasa hanno deciso che Cassini ci sarebbe passato attraverso. Ci ha trovato acqua ed elementi organici, indizi importanti della presenza di un oceano sotto la sua superficie, e di calore. Sarà su questo piccolo mondo (ha un raggio di appena 252 chilometri), probabilmente, che punterà una delle prossime spedizioni di esplorazione spaziale, alla ricerca della vita fuori dal nostro pianeta.


Titano è stata l’altra grande rivelazione per gli scienziati che hanno esplorato grazie a Cassini i misteri di questo angolo di Sistema solare. Le foto dei laghi e dei fiumi di metano ed etano lo rendono l’unico altro posto, oltre alla Terra, dove sappiamo esistere un “ciclo” di liquidi con evaporazione e piogge che si alternano durante le stagioni, ognuna delle quali dura sette anni e mezzo. Solo che al posto dell’acqua ci sono idrocarburi che sul nostro pianeta troviamo in forma gassosa e qui, data la temperatura media di circa 180 gradi sotto zero, sono allo stato liquido.

I bacini di idrocarburi e la complessa composizione della sua atmosfera rendono questa luna di Saturno un laboratorio ideale per esplorare la chimica che potrebbe dare origine alla vita, nonostante le condizioni estreme, per come noi la conosciamo.



Gli anelli di Saturno

Gli anelli di Saturno

L'ultimo bacio

L’11 settembre Cassini ha compiuto l’ultimo flyby su Titano che ha già incontrato ben 127 volte a testimonianza di quanto interesse abbia suscitato questa luna negli scienziati. Questo passaggio è stato ribattezzato “Il bacio d’addio”.

Titano

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La strumentazione a bordo

La sonda porta il nome di uno degli astronomi italiani più famosi, Giovanni Domenico Cassini, vissuto tra il XVII e il XVIII secolo. A lui si devono alcune importanti osservazioni su Saturno: scoprì quattro satelliti (Giapeto, Rea, Dione e Teti), e individuò la separazione scura tra gli anelli, visibile anche con un piccolo telescopio.

Durante i 13 anni in orbita attorno a Saturno, Cassini si è dimostrata essere una delle più affidabili avanguardie dell’esplorazione spaziale. Equipaggiata con strumenti costruiti a metà degli anni ’90, comprese le fotocamere con una risoluzione pari a un megapixel, ha svolto diligentemente il suo compito fino alla fine. Una missione che doveva durare fino al 2008 ma è stata prolungata due volte, fino al 2010 e poi fino al 2017.

Cassini è una delle più grandi sonde mai spedite nello spazio. Alta più di sei metri e mezzo e larga quattro, al lancio pesava 5,7 tonnellate con il lander Huygens.

Cassini


Il giorno in cui la Terra sorrise

Il 19 luglio 2013 Cassini si voltò per fotografare Saturno in controluce e incluse nell’inquadratura alcuni pianeti del Sistema solare, anche il nostro da quasi un miliardo e mezzo di chilometri di distanza. Nacque così lo scatto “The day the Earth smiled” (“Il giorno in cui la Terra sorrise”) per iniziativa della image scientist della missione, Carolyn Porco. La Nasa invitò tutti a scattarsi una foto mentre salutavano verso il cielo, in direzione di Saturno, per una sorta di ritratto collettivo. L’appello ricevette una grande risposta sui social network.

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La storica discesa su Titano

Cassini ha portato con sé un compagno di viaggio. Il lander Huygens dell’Agenzia spaziale europea ha attraversato il Sistema solare attaccato alla sonda fino a quando non si è sganciato per planare su uno degli obiettivi più interessanti della missione: Titano. Come Cassini, deve il suo nome a un astronomo, Christiaan Huygens, olandese, che scoprì proprio Titano e per primo formulò l’ipotesi che attorno a Saturno ci fossero degli anelli.



Eco radar dalla superfice di Titano

Questo audio è stato prodotto convertendo in un audio gli echi radar ricevuti dal lander Huygens durante gli ultimi chilometri della sua discesa su Titano.



Mai così lontano

Il 14 gennaio 2005 il robot dell’Esa ha toccato il suolo del satellite scendendo lentamente grazie a un paracadute. È stata la prima e finora unica sonda a visitare la superficie di un corpo del Sistema solare esterno, il più lontano atterraggio mai effettuato nella storia.

Titano è il secondo satellite naturale più grande del Sistema solare dopo Ganimede (che orbita attorno a Giove), è poco più grande (anche se di massa inferiore) di un pianeta come Mercurio ed è l’unico satellite naturale ad avere un’atmosfera significativa. Una specie di fratello giovane della Terra. Prima dell’arrivo della missione Cassini-Huygens si sapeva poco delle sue caratteristiche ma dalle osservazioni da Terra e dai dati inviati dalla sonda Voyager 1, la prima a sorvolarlo nel 1980, si mostrava come un luogo molto interessante con un’atmosfera dalla chimica complessa, ricca di azoto. Proprio per studiare la chimica e la fisica di questo piccolo mondo lontano è stato inviato questo pioniere robotico.



La discesa su Titano, le foto del lander Huygens

Durante la sua discesa su Titano, il lander dell'Esa Huygens ha scattato numerose immagini del pianeta dall'alto, fino a quando non si è posato al suolo dopo aver attraversato la coltre di nubi a una velocità di circa 50 metri al secondo, rallentando a 5,4 metri al secondo. Fino a toccare morbidamente il suolo, tanto che gli scienziati pensano che sia atterrato su qualcosa simile a fango. Huygens ha anche fotografato il terreno e le rocce che lo circondavano, illuminati con una lampada che è rimasta accesa da quando si trovava a 700 metri di quota fino a un'ora dopo l'atterraggio

Lo scatto dell'Esa. Il lander ha attraversato la coltre di nubi di Titano a una velocità di circa 50 metri al secondo, rallentando poi a 5,4 metri al secondo

Titano: le immagini del pianeta dall’alto

Durante la discesa, Huygens ha attivato i suoi sei strumenti per analizzare l’atmosfera (una parte importante del lavoro è stata svolta dallo strumento italiano Hasi), la sua densità e le eventuali correnti, la pressione e la temperatura e anche la composizione del suolo sul quale si è posato. Ha scattato numerose foto dell’ambiente sotto di sé e intorno, una volta arrivato a destinazione. La misurazione dei segnali radio di Huygens, assieme ai dati della gravità forniti da Cassini, fanno pensare che anche sotto la superficie di Titano (tra i 55 e gli 80 chilometri di profondità) possa esserci un oceano di acqua e ammoniaca.

Huygens ha continuato a lavorare e inviare dati a Cassini, che li ha trasmessi a terra, per un’ora dopo essere atterrato, fino a quando le sue batterie non si sono esaurite.

Le nuove scoperte, grazie a Cassini e Huygens, hanno reso Titano, assieme a Encelado, un altro luogo su cui tornare per studiare se e come la vita si è formata, anche in condizioni così difficili.

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Il “Grand Finale”

Il 15 settembre Cassini chiuderà la sua avventura. Lo farà in maniera spettacolare, come nel suo stile, immergendosi e sparendo nell'atmosfera di Saturno.

Perché Cassini ‘deve morire’

Dopo 20 anni nello spazio e 13 attorno a Saturno, la sonda ha quasi terminato il carburante per le manovre e gli aggiustamenti delle orbite. Diventerà quindi presto incontrollabile. La sua fine è stata decisa nel 2010, all’inizio della missione “Solstizio” per evitare che si possa schiantare su Encelado o Titano. Una eventualità remota ma possibile.

Cassini non è stato progettato e ‘ripulito’ per entrare in contatto con la superficie di un pianeta. Alcuni microrganismi potrebbero essere sopravvissuti al pur lunghissimo viaggio, esistono infatti forme di vita microscopiche che resistono anche in condizioni proibitive, esposti allo spazio e alle radiazioni, e che potrebbero contaminare uno di questi due satelliti, considerati ambienti potenzialmente ospitali per una qualche forma di vita



La vista ravvicinata degli anelli di Saturno ripresi da una distanza di circa 76.000 chilometri: è l'immagine più dettagliata mai scattata

La gigantesca tempesta sul polo nord di Saturno, ripresa da Cassini nel giorno in cui sono cominciate le folli orbite del “Grand finale”



Orbite da brivido

Dalla fine di aprile 2017 la sonda ha seguito orbite spericolate che lo hanno portato ad avventurarsi in una zona mai esplorata prima. Ogni sei giorni Cassini ha sfrecciato tra Saturno e i suoi anelli, uno spazio di 'appena' 2.500 chilometri, a una velocità superiore ai 120.000 chilometri all'ora. Ad agosto è arrivato talmente vicino che ha potuto raccogliere e 'annusare' un po' di quei gas.

L’ultima discesa sarà il capitolo finale, Cassini verrà lasciato precipitare ma mentre lo farà, continuerà a fare il suo lavoro fino a che potrà, inviando dati e informazioni verso Terra in tempo reale. Non sarà facile, perché mano a mano che entrerà nell’atmosfera la sonda dovrà lottare contro le turbolenze sempre più violente per mantenersi in assetto con l’antenna in direzione del nostro pianeta.

Ore 13.55, fine delle trasmissioni


Alle 12.32, secondo i calcoli della Nasa, il segnale da Saturno si interromperà. Arriverà sulla Terra, viaggiando per un miliardo e mezzo di chilometri alla velocità della luce, 83 minuti dopo. Sarà l’ultimo, ‘eroico’ sforzo di uno dei più grandi pionieri della conoscenza umana. E anche se è fatto di metallo e circuiti, in molti in tutto il mondo piangeranno al momento di dargli l’addio, mentre brucerà nell’ultimo folle volo, diventando lui stesso parte del pianeta di cui ci ha svelato tanti segreti.

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