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Intervista al Prof. Marco Velli

Il Prof. Marco Velli

Rilasciata direttamente a www.astronautica.us il 5 settembre 2010

Dopo aver riportato la notizia degli esperimenti scelti per la Solar Probe Plus (vedi l'articolo nella nostra pagina delle News del terzo trimestre 2010) ho deciso di chiedere direttamente al Prof. Marco Velli la cortesia di concedere un’intervista ad astronautica.us. Il Prof. Velli è stato veramente gentilissimo ed ecco le sue risposte alle domande che gli sono state fatte e relative alla missione Solar Probe Plus e non solo.



Ecco una breve biografia del Prof. Velli:


Marco Velli ha studiato a Pisa, alla Scuola Normale, dove si é laureato con lode su problemi di stabilità del plasma di fusione nucleare controllata. Ha passato poi dei periodi di ricerca all'estero, in Scozia e all'Osservatorio di Parigi, Meudon, dove ha iniziato a lavorare alla fisica del plasma dello spazio e all'origine della corona e del vento solare. Nel 1993 é diventato ricercatore all'Universita' di Firenze e poi nel 1998 Professore Associato alla stessa universita'. Dal 1998 ha iniziato a collaborare al Jet Proulsion Laboratory, Pasadena, dove dal 2004 ha avviato ricerche sulla sonda solare.

Ed ora le domande:


1) - La prima domanda che Le faccio sarà senza dubbio scontata e me ne scuso in anticipo ma sono curioso… il motivo per il quale sta lavorando presso la NASA negli Stati Uniti e non per l'ESA o l'ASI qui in Europa?

Il lavoro per la NASA nasce intorno a questa missione, Solar Probe Plus, ma la NASA non e' l'unico ente a cui presentiamo progetti o con cui collaboriamo. Presso l'Agenzia Spaziale Europea ho presentato, assieme al collega M. Maksimovic di Parigi, una proposta di sonda solare molto simile a quella attuale della NASA nel 2007 (anzi, questa missione e' stata la prima a proporre un'orbita simile a quella della sonda americana attuale). Nel programma Cosmic Visions tuttavia per quanto riguarda le ricerche solari ha prevalso un'altro satellite Solar Orbiter, cui collaboro e che ho avuto l'onore di presentare a Parigi il 1 dicembre 2009.

La traccia audio del mio intervento per Orbiter e' presente qui:

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=44880

Un sommario della Cosmic Visions ESA invece si trova qui:

http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=45

Con i colleghi italiani a Firenze, all'Università di Roma Tor Vergata e a Perugia abbiamo proposto una piccola missione all'agenzia spaziale italiana, ADAHELI, (Advanced Astronomy for Heliophysics), che ha completato la fase A. Purtroppo il programma piccole missioni ASI e' stato cancellato dal nuovo presidente in favore di collaborazioni con altre Agenzie. Quindi, il lavoro viene svolto laddove ci sono le opportunità: l'Italia e' coinvolta in Solar Orbiter, una missione che potremmo definire gemella del Solar Probe. Infatti Solar Orbiter si avvicinera' solo fino a 70 Raggi solari (appena entro l'orbita di Mercurio), ma non solo misurera' in situ le particelle del vento solare, ma portera' telescopi che osservano il sole nel visibile, nell'ultravioletto e nei raggi X ed un coronografo di fabbricazione italiana. Solar Orbiter fornira' il contesto per Solar Probe, che viaggiando molto piu' velocemente ed entrando nella corona solare avra' bisogno, perche' si interpetino correttamente i dati, delle osservazioni di Orbiter. Questi Icaro e Dedalo dell'esplorazione dell'atmosfera estesa del sole, detta Eliosfera, faranno in modo che si possa ricostruire per intero il cammino delle particelle emesse dal sole fino alla terra.

2) - Leggendo le Sue pubblicazioni scientifiche credo di aver capito che Lei è un vero e proprio esperto nella magnetosfera e nel vento solare. Che cosa c'è di più interessante da svelare in questi fenomeni ?

Inviare Solar Probe verso il sole, insieme a Solar Orbiter, ci permettera' di capire come i campi magnetici riescano a creare quel gas caldissimo e ionizzato che e' la corona solare, a piu' di 2 milioni di gradi, che poi si espande supersonicamente fino a colpire la magnetosfera terrestre. Ci permettera' di capire anche l'origine delle tempeste magnetiche solari, e forse di inizare a poterle prevedere, cosa essenziale per proteggere i satelliti intorno alla terra nonche' potenziali esplorazioni umane nello spazio interplanetario. Le tempeste magnetiche causano sciami di particelle di alta energie estremamente ionizzanti e pericolosoe sia per gli strumenti che per l'uomo. Le variazioni del campo magnetico terrestre indotte dalle tempeste, causano correnti indotte che possono anche bruciare centrali di energia elettrica di grande potenza.

3) - La sonda Solar Probe Plus dovrà recarsi in un luogo "dove nessuna sonda è mai andata prima…" tanto per parafrasare una famosa fase di Star Trek. Quali sfide scientifiche e tecnologiche dovrete affrontare per far si che la missione abbia successo ?

Le sfide tecnologiche sono molte ma si riassumono nel seguente problema: a una distanza di 10 raggi solari le parti della sonda esposte al sole arriveranno a temperature dell'ordine di 6000 gradi, mentre la strumentaizione che misura il gas ionizzato emesso dal sole lavora a temperatura ambiente. Di conseguenza occorre un "parasole" o scudo termico che nasconda la strumentazione, che pero' deve poter misurare comunque le particelle dell'ambiente coronale. Questo avviene grazie al veloce moto che la sonda avra' Schema della sonda Solar Probe Plus al perielio, quasi 200 km/s, l'oggetto piu' veloce mai lanciato dall'uomo, e che fara' in modo che il gas della corona intercetti gli strumenti provenendo di fianco (come le gocce d'acqua cadono inclinate sui vetri di un'auto in moto). D'altra parte, anche l'energia per gli strumenti proviene dal sole, mediante pannelli fotovoltaici che anch'essi dovranno resistere a un ambiente molto ostile. Per non parlare di possibili effetti dovuti a fenomeni sconosciuti, impatti con grani di polvere imprevisti, e altro ancora.

4) . Che cosa ancora la scienza solare deve comprendere del funzionamento del Sole in generale ?

Una delle sfide che riguardano il sole si concentra proprio sul comprenderne l'attivita' magnetica e tutti i fenomeni energetici che ne risultano. Il sole e' una stella abbastanza tipica, e capendo il sole capiremo anche il funzionamento di altre stelle, ma non solo. Le trasformazioni di energia nell'universo coinvolgono fenomeni universali, come l'accelerazione di particelle che da origine ai raggi cosmici, che avvengono introno a buchi neri o intorno a galassie attive o nel fenomeno di supernova. Ma nell'ambiente solar possiamo misurare e capire direttamente questi fenomeni, come le onde d'urto o la riconnessione magnetica.

5) - L'influenza della nostra stella sulla Terra e sul Sistema Solare in generale sembra acquisire un'importanza sempre maggiore. Le scoperte che potremmo fare ci potranno dare un maggior aiuto nel salvaguardare il nostro pianeta?

Capire l'attivita' magnetica del sole aiutera' a capire anche gli effetti di questa attivita' sul clima terrestre, che non sono trascurabili, anche se minori di quelli dovuti all'attivita' umana in generale. Sappiamo che quando, sporadicamente, l'attivita' magnetica diminuisce fino a quasi scomparire, il clima terrestre si raffredda, come avvenuto a meta' del seicento. Oggi paradossalmente la diminuzione dell'attivita' magentica potrebbe mascherare l'aumento di temperatura antropomorfico, fino a portare alcuni a dubitare del ruolo umano nel cambiamento del clima.

6) - Tanto per tornare in ambiente astronautico, gli studi sulle emissioni solari potranno aiutare le future missioni spaziali abitate nello spazio profondo?

Riuscire a prevedere le tempeste magnetiche (solar flares, coronal mass ejections) con un'avvertimento anche di 24 o 48 ore potrebbe permettere astronauti di mettersi in salvo in apposite capsule protettive. Ci sono molte idee su come proteggere gli umani dagli effetti delle eruzioni solari, ma ancora nessuno sviluppo tecnologico sicuro.

7) - Sono stato un astrofilo che ha seguito l'attività solare per diversi anni (negli anni '80) ed ovviamente riportavo l'andamento delle macchie. Come sappiamo questa attività è legata al campo magnetico. Gli studi della sonda in preparazione seguiranno anche questo aspetto?

La sonda solare ci aiutera' a capire come l'energia dei moti turbolenti della fotosfera solar viene assorbita dal campo magnetico e poi liberata nella corona e nel vento solare. Assieme a solar orbiter avremo anche risposte sul problema della formazione delle macchie e la generazione del campo magnetico solare (la dinamo solare).

8) - Le sonde Voyager e Pioneer sono ormai presso i confini del Sistema Solare. L'influenza del Sole a queste distanze come viene percepita? C'è un vero e proprio confine?

Le sonde Voyager 1 e 2 hanno attraversato prima volta l'onda d'urto che segna il confine fra l'eliosfera, il guscio di plasma nel quale siamo immersi creato dal vento solare, per penetrare il mezzo interstellare vero e proprio. Quest' onda d'urto si trova fra le 90 e le 100 unita' astronomiche di distanza dal sole, ovvero 100 volte la distanza sole- terra, e si muove in relazione all'attivita' magentica del sole. In altre parole l'eliosfera "respira", allontanandosi e avvciinandosi a seconda di quante macchie solari ci sono con un periodo di 11 anni, come il ciclo solare.

9) - Uno dei grandi misteri del Sole è la differenza di temperatura fra la sua superficie, la fotosfera, e la sua atmosfera, la corona. Cosa ci può dire in proposito?

Capire come nasce la corona solare, e quindi anche il vento solare e l'eliosfera stessa e' l'obiettivo primo del Solar Probe Plus. Ci sono varie teorie, ma le interazioni del campo magnetico col plasma che riusciamo a osservare lontano dal sole non sono sufficienti a spiegare l'origine della corona. Per intenderci, fino ad oggi abbiamo osservato il vento solare, che e' un flusso supersonico caldo e turbolento con velocita' dell'ordine di 700 km/s. Ma come funziona il motore che crea la spinta per questo flusso non lo possiamo osservare, perche' l'evoluzione dalla corona a noi e' non-lineare ed irreversibile. Solar Probe entrera' nella corona, osservera' direttamente i campi magnetici ed elettrici che scaldano la corona ed accelerano il vento solare.

10) - Quali studi solari si possono ancora fare da osservatori terrestri? Il futuro è solo nelle sonde spaziali o osservatori in orbita?

La presenza di strumentazione in orbita non rende affatto obsoleta l'osservazione del sole da terra. Capire la turbolenza in fotosfera e la struttura interna del sole richiede osservazioni ad altissima risoluzione e di lungo periodo. La strumentazione terrestre permette una misura continua del campo magnetico fotosferico, su periodi di molti cicli, cosa che la durata limitata delle missioni spaziali non permette. Cosi' come le misure radio da terra consentono risoluzioni e sensitivita' inaccessibili dallo spazio. Nuovi osservatori in costruzione in europa e negli usa di telescopi ottici con strumentazione adattiva (l'advanced technology solar telescope, lo european solar telescope) daranno un contributo fondamentale alla fisica del sole.

Ringraziamo ancora il Prof. Valli per la sua estrema cortesia nel concederci questa interessante intervista e speriamo di poter avere ulteriori notizie di prima mano direttamente dallo scienziato che si occupa di queste due missioni spaziali che hanno per obiettivo lo studio del Sole, la nostra stella.





Aggiornato il 5 settembre 2010

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a cura di

Maxi

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