Mariner e Pioneer: alle origini dell'esplorazione spaziale

I due programmi spaziali che, con le loro incertezze e i loro successi, gettarono le basi per i futuri, grandi passi verso i confini del Sistema Solare

Mariner e Pioneer: alle origini dell'esplorazione spaziale
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Nelle ultime settimane abbiamo iniziato un viaggio nella storia delle missioni spaziali che negli ultimi cinquant'anni ci hanno permesso di esplorare il nostro Sistema Solare.
Abbiamo ripercorso la storia del programma Voyager, ma anche il romantico finale della missione Cassini-Huygens.
Di notevole importanza storica e scientifica anche il "lungo e freddo" viaggio della sonda New Horizons, ma prima del Pale Blue Dot, prima delle spettacolari foto degli uragani su Saturno e delle immagini della fredda superficie di Plutone, ci furono due programmi spaziali che per la NASA costituirono le basi su cui costruire le successive missioni: i programmi Pioneer e Mariner.

Un inizio travagliato

La storia dell'esplorazione spaziale è ricca di successi memorabili, cui fanno da contraltare dei fallimenti che in alcune circostanze hanno purtroppo comportato la perdita di vite umane. Per quanto riguarda i programmi Pioneer e Mariner la storia non fu differente, fatta eccezione per l'assenza di vittime, in quanto le missioni non prevedevano equipaggio.

Diversi furono gli imprevisti e gli errori che portarono diverse sonde a non svolgere il compito loro assegnato. Ma fu proprio grazie a questi errori e ai perfezionamenti da essi derivati che la NASA poté sviluppare e migliorare quelle tecnologie che si rivelarono fondamentali anche nei futuri piani dell'Agenzia.

Veri pionieri

Fu Stephen A. Saliga, incaricato dalla Marina degli Stati Uniti d'America di curare le esibizioni con protagonista l'Aviazione Americana, a scegliere il nome per il programma Pioneer.

Quando, durante una riunione, gli venne illustrato il progetto e gli venne spiegata la struttura delle sonde, si rese conto che il nome da attribuire doveva essere qualcosa di evocativo, e così indicò "Pioneer" come un modo per esaltare lo spirito pionieristico americano.
Il programma prevedeva una serie di missioni, senza equipaggio, con lo scopo di esplorare il Sistema Solare. Tra il 1958 e il 1960 vennero lanciate 10 sonde: la prima fu nominata Pioneer 0 mentre le successive seguirono una numerazione che si fermò alla 5.
Questa prima generazione di veicoli spaziali, nominata Able, si rivelò tuttavia fallimentare: diverse missioni si conclusero con sconfitte legate a guasti tecnici, errori umani o addirittura con l'esplosione delle sonde stesse. Gli scarsi risultati ottenuti portarono, di fatto, il programma ad essere chiuso, una scelta comprensibile se si calcola che soltanto due sonde riuscirono a raggiungere l'obiettivo prefissato.

Passarono cinque anni prima che una nuova generazione di veicoli potesse ottenere nuovamente l'approvazione per poter far ripartire il programma Pioneer. L'obiettivo prefissato fu, almeno inizialmente, l'esplorazione del Sistema Solare Interno.

Tuttavia, nonostante una serie di successi raggiunti come ad esempio l'avvicinamento a Venere compiuto da Pioneer 12, sicuramente le due missioni che vengono maggiormente celebrate e ricordate sono la Pioneer 10 e la Pioneer 11, le quali si spinsero fino a Giove e Saturno e successivamente verso lo spazio interstellare.

Oltre alla strumentazione di bordo, su entrambe le sonde fu installata una placca di alluminio anodizzato con oro sulla quale vennero incise le figure di un uomo e di una donna, la posizione del Sole rispetto al centro della galassia e a quattordici pulsar ed uno schema stilizzato del Sistema Solare. Queste targhe, studiate da Eric Burgess, giornalista scientifico, Carl Sagan, scienziato e divulgatore, e dal fisico Frank Drake vennero aggiunte alle sonde con lo scopo di inviare un messaggio ad una possibile razza extraterrestre nell'eventualità di un contatto con i due veicoli spaziali.

Pioneer 10

Partita da Cape Canaveral il 3 marzo 1972 a bordo di un razzo Atlas a tre stadi, Pioneer 10 divenne l'oggetto più veloce a lasciare la Terra grazie ad una velocità di circa 52.000 Km/h, raggiunta grazie al terzo stadio del razzo utilizzato per il lancio. In poco più di 11 ore riuscì a superare la Luna e Marte in appena 12 settimane. Superata la Fascia Principale degli Asteroidi, un'area del nostro Sistema Solare che si estende per circa 280 milioni di Km e che contiene oggetti che si muovono a più di 20 Km/s, la sonda compì il lungo tragitto verso il pianeta Giove e lo raggiunse il 3 dicembre del 1975.

Il contributo che Pioneer 10 diede alla conoscenza del grande gigante gassoso fu di grande importanza: al di là di una serie di immagini ravvicinate, che di fatto furono le prime mai scattate, durante l'analisi del pianeta la sonda raccolse dati sulla radioattività di Giove, sul suo campo magnetico e sulla sua struttura che si scoprì essere in larga parte liquida. Grazie all'effetto fionda gravitazionale, la sonda venne accelerata fino all'impressionante velocità di 132.000 Km/h, che utilizzò per dirigersi verso le regioni più esterne del Sistema Solare.

Nel suo viaggio, gli strumenti di Pioneer 10 le permisero di analizzare il Vento Solare, l'insieme delle particelle emesse dal Sole ed effettuare studi sui raggi cosmici.
La sonda continuò a comunicare con la Terra per diversi anni, fino all'ultimo contatto avuto il 27 aprile 2002.

Pioneer 11

Quanto fatto da Pioneer 10 fu sicuramente importante per la storia dell'esplorazione spaziale, ma senza dubbio Pioneer 11 riuscì a ritagliarsi uno spazio di tutto rispetto. La sonda venne lanciata il 2 dicembre 1974 e puntò direttamente verso Giove, che avvicinò per scattare alcune foto della Grande Macchia Rossa e delle sue regioni polari. In seguito analizzò Callisto, una delle principali lune del pianeta, prima di intraprendere un ulteriore viaggio verso Saturno.
L'incontro con il pianeta avvenne l'1 settembre 1979, e per la prima volta gli scienziati ebbero la possibilità di osservarlo da vicino: Pioneer 11 passò a circa 20000 Km dal pianeta, dalla densa e tumultuosa atmosfera e dai suoi anelli.

L'osservazione portò alla scoperta proprio di un ulteriore anello mai visto prima, ed evidenziò come essi fossero scuri a dispetto di quanto fino ad allora osservato.
Terminato il periodo necessario allo studio di Saturno, la sonda si diresse anch'essa verso le zone più periferiche del Sistema Solare e nel settembre del 1995 raggiunse la ragguardevole distanza di 6,5 miliardi di Km di distanza dal Pianeta Terra, e poco dopo le comunicazioni diventarono sempre più difficili e sporadiche, fino al loro termine nel dicembre dello stesso anno.

Il programma Pioneer continuò con due ulteriori sonde che si dedicarono all'osservazione ravvicinata di Venere, denominate Pioneer 11 e Pioneer 12. I dati raccolti dalle due diverse missioni permisero di ottenere informazioni inedite sul pianeta e sulla sua atmosfera, mentre l'esplorazione del suolo venusiano rimase un traguardo non raggiunto a causa delle notoriamente avverse condizioni del suolo di Venere, che di per sé fu raggiunto da alcune delle sonde rilasciate da Pioneer 12, che però non furono in grado di restituire dati degni di nota.

Il Programma Mariner

Nato con lo scopo di esplorare i pianeti del Sistema Solare, il programma Mariner ebbe inizio nel 1963 e nell'arco di dieci anni inviò altrettante sonde verso Mercurio, Venere e Marte. Al di là di alcuni fallimenti, Mariner 1,3 e 8 non riuscirono a raggiungere gli obiettivi prestabiliti a causa di guasti o incidenti: le sonde permisero un enorme passo avanti per la NASA nell'ambito della programmazione delle successive missioni che si alternarono negli anni successivi alla chiusura del programma spaziale.

Tra i pianeti scelti come target sicuramente fu Marte quello cui venne data maggiore attenzione. Mariner 4, 6, 7, 8 e 9 furono dedicate all'analisi del Pianeta Rosso, del quale ottennero dati scientifici ed immagini di grande importanza: vennero ottenute foto inedite del pianeta e dei suoi satelliti, Deimos e Phobos, e venne analizzata la superficie che si rivelò essere diversa da quanto precedentemente ipotizzato, un suolo che si riteneva essere costellato di crateri e che invece si rivelò ricoperto da catene montuose e vasti deserti.

Vennero studiate le tempeste di sabbia che ciclicamente coinvolgono l'intero pianeta e gli effetti del vento solare sull'atmosfera marziana.
Come detto in precedenza, gli altri obiettivi delle missioni Mariner furono Venere e Mercurio. Il primo venne analizzato da Mariner 2 e 10, che attraverso diversi flyby ricavarono informazioni rilevanti sull'atmosfera del pianeta, in termini di composizione e temperature raggiunte, e sul suo campo magnetico, il quale si rivelò essere piuttosto debole e poco degno di nota.

Mercurio fu analizzato per la prima volta da Mariner 10, che confermò la teoria secondo la quale il pianeta fosse privo di atmosfera, ed inviò immagini di una superficie che per il suo essere costellata di crateri ricorda molto quella della Luna.
Il programma comprendeva inizialmente ulteriori due missioni, Mariner 11 e 12, che però non videro mai la luce e vennero riconvertite nelle due missioni Voyager.

Primi passi verso il futuro

Osservare quanto ottenuto da Pioneer e Mariner ci riporta indietro ad un'epoca in cui l'uomo muoveva dei passi decisi nel suo tentativo di allontanarsi dal suo pianeta natale, passi verso nuovi mondi da esplorare che hanno sempre suscitato fascino e curiosità.

E furono proprio quei faticosi, incerti, a tratti vincenti e a tratti disastrosi passi che gettarono le basi per quelle conquiste che abbiamo potuto ammirare con orgoglio e stupore. E ci auguriamo che, dopo questo nostro breve racconto, d'ora in avanti si aggiunga anche un po' di gratitudine verso quanto fatto dalle sonde che hanno fatto parte di questi programmi spaziali.

Image credits: NASA, SPACE.COM