Io Volcano Observer
Io Volcano Observer (IVO) è una proposta di missione spaziale a basso costo della NASA per l'esplorazione di Io, satellite naturale di Giove. Il principale obiettivo scientifico è ottenere una miglior comprensione dei processi che avvengono all'interno di Io, che le forze mareali dovute alla vicinanza con Giove e della rotazione sincrona con Europa e Ganimede, hanno reso la luna il mondo più vulcanico del sistema solare.[1] Uno studio dettagliato di Io potrebbe avere implicazioni dirette per la storia termica di Europa e Ganimede, oltre a fornire approfondimenti su altri mondi riscaldati dalle maree come Titano ed Encelado. I dati di IVO potrebbero anche migliorare, in generale, la comprensione degli oceani di magma e quindi la prima evoluzione della Terra e della Luna.
| Io Volcano Observer (IVO) | |||||
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| Immagine del veicolo | |||||
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| Dati della missione | |||||
| Operatore |  NASAApplied Physics Laboratory Università dell'Arizona | ||||
| Destinazione | Io | ||||
| Lancio | Gennaio 2029 (proposto) | ||||
| Durata | 5 anni (prevista) | ||||
| Proprietà del veicolo spaziale | |||||
| Potenza | 300 W (tramite ASRG) | ||||
| Massa | 2000 kg (al lancio), di cui 1200 kg di propellente | ||||
| Sito ufficiale | |||||
| [[Programma Discovery]] | |||||
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IVO è simile al concetto di Io Orbiter suggerito per il Programma New Frontiers dal Planetary Science Decadal Survey 2013-2022 del National Research Council degli Stati Uniti.[2] La missione è stata proposta al Programma Discovery della NASA dall'Università dell'Arizona e dall'Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University nel 2010, nel 2015 e nel 2019.
Nel 2020, IVO è stata selezionata tra le quattro finaliste del Programma Discovery per ulteriori studi,[3] tuttavia, nella fase di selezione di Discovery 15 e 16 sono state scelte DAVINCI+ e VERITAS, entrambe missioni per l'esplorazione di Venere.[4]
Se fosse lanciata nel 2029 IVO, assieme a Europa Clipper e JUICE formerebbe negli anni 2030 un autentico osservatorio spaziale nel sistema gioviano.[1]
Profilo della missione
La proposta prevede un lancio che consenta una traiettoria MEGA (Mars-Earth Gravity Assist), utilizzando sia su Marte che la Terra per eseguire fionde gravitazionali e raggiungere Giove nell'agosto 2033.[1] Dopo un sorvolo di Io appena arrivata nel sistema gioviano, la sonda si inserirà in un'orbita inclinata attorno a Giove di 45 gradi. Durante il resto della missione primaria, IVO sorvolerebbe Io nove volte in 4 anni. Durante ciascuno di questi incontri, la sonda si avvicinerebbe alla luna dalla sua regione polare nord, attraverserebbe il suo equatore a un'altitudine compresa tra 200 e 500 chilometri, allontanandosi passando sopra la sua regione polare meridionale. La sonda effettuerebbe dei veloci fly-by alla velocità di 18 km/s con una frequenza tra un sorvolo all'altro che va dai 78 a ai 260 giorni, e ciò, unito all'orbita inclinata, consentirebbe di limitare le radiazioni di Giove, che sarebbero solo la metà di quelle ricevute dalla sonda Juno durante la sua missione.[1]
Il tempo e la posizione dell'approccio più vicino sono accuratamente ottimizzati per ottenere le migliori osservazioni del campo magnetico indotto, dell'ampiezza di librazione e del campo gravitazionale di Io. I vulcani in eruzione sarebbero osservati sia alla luce solare che al buio, per limitare al meglio le composizioni laviche. La distribuzione del calore emanato da Io sarà misurata da prospettive polari, non eseguite dalla sonda Galileo e che non possono essere osservate dalla Terra. IVO campionerà anche il complesso mix di molecole ionizzate e neutre di plasma e gas attorno alla luna. Il veicolo spaziale è stato progettato per sopravvivere alla missione primaria e avrebbe probabilmente molte possibilità di poter compiere missioni estese.
Obiettivi
Il vulcanismo su Io fu scoperto dalle sonde Voyager nel 1979, la Galileo esplorò il sistema gioviano e nonostante alcune buone riprese le intense radiazioni di Giove mandarono in modalità safe mode i suoi strumenti causando diversi malfunzionamenti, inoltre la sua strumentazione risaliva a un progetto degli anni ottanta. Il Principal Investigator di IVO, il geologo planetario Alfred McEwen, ha in diverse occasioni sottolineato l'importanza di una missione dedicata per comprendere meglio gli effetti che le forze mareali hanno sull'interno di corpi rocciosi. Io è sottoposto a un'immensa forza gravitazionale da Giove, e dall'altra parte, si trova in rotazione sincrona con le più esterne Europa e Ganimede in un rapporto di 4:2:1. I materiali volatili ricchi di composti chimici eruttati da Io si sono sparsi nell'intero sistema gioviano, Europa compresa, e potrebbero aver nutrito l'oceano sottostante di ingredienti per la vita. Esiste un dibattito principale tra gli scienziati a proposito della struttura interna di Io: alcuni sostengono che l'interno di Io, al di sotto della fredda e rocciosa superficie, sia prevalentemente solido e il calore venga generato nel mantello superficiale, mentre altri ritengono che il calore sia ampiamente distribuito e al suo interno si nasconda un oceano di magma globale.[5]
In breve, i principali obiettivi della missione sono:[1]
- Determina il grado e la distribuzione della fusione nel mantello di Io
- Determina la struttura litosferica di Io
- Determina dove e come Io sta perdendo calore
- Misurare l'evoluzione orbitale di Io
- Determinare il tasso attuale di perdita di elementi volatili da Io
Strumenti
Il carico utile scientifico di IVO è tutto basato su strumenti che sono stati sviluppati per altre missioni.[1]
- Narrow-Angle Camera (NAC): Fotocamera CMOS, immagini in 12 diverse bande passanti. Derivato dalla fotocamera EIS NAC di Europa Clipper.
- Thermal Mapper (TMAP): Derivato dallo strumento MERTIS di BepiColumbo, include un microbolometro e un radiometro per mappatura termica e composizioni di silicati.
- Dual Fluxgate Magnetometers (DMAG): due unità di magnetometri fluxgate con una sensibilità di 0,01 nT. Relativo ai magnetometri su InSight.
- Planetary Instrument for Magnetic Sounding (PIMS): Derivato dallo strumento PIMS di Europa Clipper, per caratterizzare gli strati interni elettronicamente conduttivi di Io.
- Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS): Spettrometro di massa, derivato dal sensore NIM dello strumento PEP di JUICE.
- Nello studio di fase A viene presa in considerazione anche una fotocamera grandangolare (WAC) costruita dagli studenti basata sulla fotocamera EIS WAC di Europa Clipper.
Note
- ^ a b c d e f A. S. McEwen, The Io Volcano Observer (IVO) (PDF), Lunar and Planetary Science Conference, 2021, Abstract #1352.
- ^ Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022, su solarsystem.nasa.gov, Space Studies Board, National Research Council, 2011.
- ^ NASA Selects Four Possible Missions to Study the Secrets of the Solar System, NASA, 13 febbraio 2020.
- ^ Sean Potter, NASA Selects 2 Missions to Study 'Lost Habitable' World of Venus, su nasa.gov, NASA, 2 June 2021.
- ^ Io Volcano Observer: Following the Heat and Hunting Clues to Planet Evolution, su nasa.gov, 18 marzo 2021.
