L'esplorazione di Venere attraverso le sonde
La superficie di Venere è coperta da una densa e spessa coltre di nubi che la rendono completamente invisibile e quindi impossibile da studiare con normali telescopi ottici.
La conoscenza del pianeta era dunque un mistero, tanto che prima degli anni ’70 numerosi scienziati speculavano liberamente ipotizzando che su Venere esistessero misteriose forme di vita che prosperavano in un ambiente caldo - umido. Si pensava infatti che, siccome Venere è più vicino al sole e intercetta una maggior quantità di radiazione solare, doveva sussistere un clima più caldo rispetto a quello della Terra. Ma questa romantica visione di Venere è stata drasticamente mutata dall’avvento delle sonde spaziali e dei nuovi strumenti di analisi spettrale.
Grazie a questi nuovi mezzi è stata possibile una conoscenza molto ampia di Venere e per certi versi maggiore anche rispetto alla stessa Terra.
Prima del lancio delle sonde vennero impiegati
potenti segnali radar per una stima esatta della rotazione di
Venere. Non si era infatti in grado di risalire in altro modo a
questa basilare informazione per il lancio delle sonde dato che
con strumenti ottici si poteva solamente riscontrare il periodo
rotatorio della parte esterna dell’atmosfera, essendo il
pianeta completamente ricoperto di nubi.
Le prime sonde furono lanciate dall’Unione Sovietica all’inizio degli anni sessanta e continuarono successivamente per oltre un ventennio (‘61- ‘83). Le prime sonde sovietiche, la classe delle Venera, incontrarono subito molte difficoltà dovute alla discesa nell’atmosfera ostile del pianeta. Solo alla fine del 1965 la progettazione delle sonde acquisì la piena affidabilità. La Venera-4 trasmise per la prima volta notizie sulla composizione chimica dell’atmosfera (non erano ancora stati inventati strumenti in grado di eseguire una corretta analisi spettrale del minuscolo disco del pianeta) e sulle condizioni di pressione citerea. Dopo la Venera-4 tutte le altre sonde sovietiche lavorarono sempre in coppia, sia in orbita attorno al pianeta sia facendole atterrare su punti diversi della superficie. Si venne a conoscenza così delle condizioni infernali della superficie e di un elevato effetto serra che concorre al mantenimento della stessa temperatura su tutto il pianeta (sia ai poli che all’equatore, sia durante il dì che durante la notte la temperatura è sempre costante sui 465°C, in media, a quota zero). Le Venera 9 e 10 trasmisero fotografie del suolo riscontrando che dalle dense nubi filtra solamente un piccolo spicchio delle frequenze nel visibile (l’arancione) e che il suolo sembra formato da pietre di origine basaltica.
Con l’aiuto del radar di Venera 15 e 16 si
riuscì ad ottenere anche una buona immagine di una parte di
superficie. Le sonde Venera annoverarono così ben 22 missioni.
Nell’’85 fu varata una nuova classe di sonde: le Vega.
Furono utilizzate per lo studio di Venere e della cometa di
Halley. Sganciarono sul pianeta moduli dotati di pallone frenante
per recuperare una maggior quantità di dati sulla struttura e
sulla chimica dell’atmosfera citerea.
Anche gli Stati Uniti entrarono nella corsa a Venere nel ‘78 grazie alla sonda Pioneer 12 che orbitò attorno al pianeta fornendo per la prima volta la prova che con il radar si sarebbe potuta studiare la superficie di Venere. Per superare la grande barriera delle nubi citeree e per osservare il pianeta è necessario infatti disporre di onde con una lunghezza d’onda molto maggiore di quelle ottiche.
Per una buona visione della superficie citerea dobbiamo però aspettare l’avvento della sonda Magellano conosciuta anche come Venus Radar Mapper realizzata dalla NASA e lanciata dallo shuttle Atlantis nell’’89. Magellano era sostanzialmente una grande antenna parabolica che veniva utilizzata alternativamente per l’emissione e la ricezione di onde radio. I suoi obiettivi principali furono: la mappatura radar della superficie citerea e l’acquisizione dei dati gravimetrici. Queste operazioni sono state compiute nell’arco di circa quattro anni tramite sei cicli osservativi che hanno richiesto anche modifiche sostanziali dell’orbita della sonda.
I primi tre cicli di osservazione sono stati
dedicati alla mappatura radar. L’orbita scelta per queste
operazioni era fortemente ellittica, ciò per permettere due fasi
di volo: la prima in cui la sonda emetteva (verso il pianeta) e
riceveva onde radar (dalla superficie), la seconda
sostanzialmente era una fase di trasmissione dei dati alle
stazioni terrestri e di preparazione dell’antenna per
un’altra orbita. In otto mesi si riuscivano ad ottenere
delle immagini di tutta la superficie. Le immagini radar non
vanno comunque intese come vere e proprie fotografie, ma come uno
strumento per visualizzare la maggiore o la minore capacità del
terreno di riflettere le radioonde verso l’antenna
emittente: così, le superfici piatte appaiono scure perché il
raggio incidente, lanciato obliquamente, subisce una riflessione
totale in direzione opposta ; invece, le superfici rugose
appaiono chiare perché, oltre alla riflessione, esse producono
anche una diffusione di parte del raggio incidente verso la
sorgente. Grazie a queste accortezze tecniche si sono riuscite ad
ottenere delle immagini della superficie con una risoluzione
ottima, senza contare che per certe strutture citeree di
particolare interesse si sono riuscite a ricostruire mappe a tre
dimensioni con l’utilizzo di speciali strumenti, per la
determinazione dell’altezza, che misuravano il tempo
trascorso tra l’emissione di una radioonda e la sua
ricezione.
Durante gli ultimi tre cicli, a seguito anche di un guasto agli strumenti destinati alla mappatura radar, si è deciso di studiare con maggior specificità la variazione dei dati gravimetrici sulle diverse zone del pianeta. La tecnica utilizzata per l’acquisizione dei dati gravimetrici è semplice: ogni volta che la sonda veniva a transitare su porzioni di superficie con leggeri aumenti o diminuzioni della gravità, subiva un’accelerazione o una decelerazione immediatamente percepibile a terra sotto forma di spostamenti (causati dall’effetto Doppler) della frequenza del segnale di guida. Durante questa operazione si è dovuta cambiare l’orbita lungo la quale transitava la sonda fino a renderla quasi circolare, questo per una migliore determinazione della variazione della gravitazione. E’ noto, infatti, che quanto più si è vicini al pianeta tanto maggiormente le discrepanze degli effetti gravitazionali si fanno sentire.
La Magellano ha chiuso la sua brillante carriera il 12 ottobre 1994 quando si è deciso di spedirla dentro l’atmosfera citerea in seguito all’esaurimento dei fondi, del carburante e al malfunzionamento di certi strumenti. Nonostante questo, dai dati sulla caduta del satellite si sono potute determinare certe variabili sul potere frenante dell’atmosfera citerea in grado di permettere, in futuro, di costruire mezzi di atterraggio più affidabili.