Perché ci vuole tanto tempo per arrivare alla luna di Giove, Europa?

Lunedì 14 Ottobre, la sonda Europa Clipper ha ufficialmente iniziato il suo viaggio verso Europa , uno dei principali satelliti di Giove , con l’obiettivo di raccogliere informazioni sulla possibile esistenza di vita al suo interno. Il lancio, inizialmente ritardato di quattro giorni a causa dell’uragano Milton , ha subito solo una piccola deviazione rispetto ai tempi previsti, considerati i cinque anni e mezzo necessari affinché la sonda raggiunga l’orbita attorno a Giove. Da lì, servirà ancora un anno affinché la sonda possa avvicinarsi sufficientemente a Europa per cominciare la sua fase di osservazioni cruciali.

Nonostante la grande distanza tra Giove e la Terra – fino a sette volte quella tra la Terra e Marte – la durata della missione di Europa Clipper sarà notevolmente più lunga rispetto alle missioni verso Marte, che impiegano circa sei mesi. Tuttavia, il fattore determinante non è la massa della sonda, che pesa circa 3.241 kg , significativamente più della Voyager , che pesava un quarto di tale massa e impiegò tra i 18 e i 23 mesi per raggiungere Giove. In effetti, Europa Clipper trasporta una maggiore quantità di carburante , che le permetterebbe di mantenere velocità simili, se seguisse una traiettoria diretta.

La ragione principale del prolungamento del viaggio è legata alla traiettoria scelta: invece di dirigersi immediatamente verso Giove, Europa Clipper utilizzerà un’ assistenza gravitazionale passando prima per Marte . Questa tecnica, che sfrutta la forza gravitazionale del pianeta per “rubare” una piccola quantità della sua velocità orbitale, consentirà alla sonda di accelerare senza dover consumare ingenti quantità di propellente. Sebbene la massa di Marte sia notevole, la perdita di velocità per il pianeta è così piccola da essere impercettibile agli strumenti attuali.

Dopo il passaggio vicino a Marte , Europa Clipper tornerà verso la Terra, dove sfrutterà nuovamente la sua gravità per aumentare ulteriormente la velocità e dirigersi definitivamente verso Giove. Questo percorso indiretto farà sì che la sonda percorra un totale di circa 2,9 miliardi di chilometri , ben venti volte la distanza tra la Terra e il Sole, nonostante la distanza massima tra Giove e la Terra sia di circa 590 milioni di chilometri .

Le manovre gravitazionali si sono dimostrate essenziali nelle missioni spaziali, come quella della sonda JUICE lanciata nell’aprile del 2023 con una destinazione simile, ma su un vettore meno potente come Ariane 5 , rispetto al Falcon Heavy utilizzato per Europa Clipper. Anche missioni precedenti come Cassini o Juno hanno sfruttato questa tecnica per raggiungere orbite stabili intorno ai loro obiettivi senza consumare quantità eccessive di carburante, un aspetto cruciale per missioni di lunga durata e con masse iniziali elevate.

Questa strategia diventa ancora più importante quando si pianificano missioni verso i pianeti esterni come Urano o Nettuno , i quali presentano velocità orbitali molto diverse da quelle terrestri. Le missioni dirette verso questi pianeti richiedono una quantità ancora maggiore di propellente , rendendole estremamente complesse e costose da finanziare, anche a causa della lunga durata temporale prevista per raggiungerli.

Le tecniche di assistenza gravitazionale rimangono quindi fondamentali per esplorazioni spaziali di successo e per ridurre i costi e le complessità tecniche legate all’esplorazione dei corpi celesti più lontani del Sistema Solare .