Sette satelliti per studiare la magnetosfera, l’impatto del vento solare e lo spazio che circonda il nostro pianeta. Tutto questo è Plasma Observatory, la missione selezionata dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) che vede coinvolta in prima linea l’Università della Calabria. Uno dei responsabili dell’importante progetto, infatti, è Francesco Valentini, docente del dipartimento di Fisica dell’Unical. Si tratta di una delle tre missioni individuate per l’avvio della fase di studio di fattibilità tecnica e scientifica (phase A), nell’ambito del bando proposto da ESA per missioni spaziali (classe Medium).

I lavori di progettazione della missione sono iniziati nel 2021 e solo dopo ben tre fasi di valutazione – e due anni di duro lavoro e di ricerca scientifica – ESA ha selezionato tre dei circa quaranta progetti presentati: THESEUS, incentrato sullo studio dei lampi di raggi gamma (GRB, dall’inglese gamma ray bursts) nell’Universo, M-MATISSE, che studierà l’atmosfera, la ionosfera e la magnetosfera di Marte e, appunto, Plasma Observatory.

Plasma observatory e il ruolo dell'Unical

Lo scienziato Francesco Valentini è membro dello scientific core team di sviluppo del progetto, nel quale coordina il gruppo di lavoro incaricato di condurre simulazioni numeriche di supporto alla scienza di Plasma Observatory. Un ruolo di assoluto rilievo per l’Unical – che avrà potere decisionale e di gestione delle fasi di studio di fattibilità – ma anche un prestigioso riconoscimento per la ricerca svolta nel dipartimento di Fisica. Valentini, in particolare, era già stato scelto dall’ESA per il Solar System and Exploration Working Group (SSEWG) e recentemente è stato nominato tra i responsabili del progetto AutomaticS in spAce exPloration che usa l’intelligenza artificiale per le missioni spaziali.

La cabina di regia di Plasma Observatory, in cui sono coinvolte centinaia di ricercatori e ricercatrici di tutto il mondo, è in gran parte italiana: Maria Federica Marcucci, ricercatrice dell’Istituto nazionale di astrofisica, è la Lead Proposer ed è affiancata da Alessandro Retinò (Co-leader), attualmente ricercatore del “Centre National de la Recherche Scientifique” in Francia.

L'interazione tra vento solare e campi magnetici

La magnetosfera è una sorta di scudo che protegge la Terra dalle particelle cariche e altamente energetiche (principalmente elettroni e protoni) continuamente espulse dagli strati più esterni dell’atmosfera solare, consentendo così la vita come la conosciamo sul nostro pianeta. Questo flusso di particelle, chiamato vento solare, viaggia a grandissima velocità nello spazio e interagisce con i campi magnetici dei pianeti e, in particolare, con quello della Terra. Quando il vento solare investe il campo magnetico terrestre, si genera un’onda d’urto (shock) e le particelle cariche sono deviate intorno all’“ostacolo”, così come l'acqua scorre intorno a un masso lungo il corso di un fiume.

La missione spaziale Plasma Observatory ha lo scopo di compiere sofisticate misure in situ dei campi elettrici e magnetici e delle proprietà del plasma (l’insieme delle particelle cariche che costituiscono il vento solare), attraverso una costellazione di sette satelliti (una madre e sei figlie), in modo da consentire una ricostruzione tridimensionale e a due scale spaziali diverse (simultaneamente) della magnetosfera terrestre, dello shock terrestre e dello spazio intorno alla Terra.

Perché studiare la magnetosfera?

Se la magnetosfera non esistesse, l'atmosfera terrestre verrebbe irrimediabilmente erosa dal vento solare e le radiazioni dannose renderebbero impossibile la vita sulla Terra. Pertanto, lo studio di questo sistema fisico estremamente complesso è di grande rilevanza: non solo aiuta a comprendere meglio il pianeta Terra per proteggerlo, ma offre anche un'ampia gamma di benefici scientifici, tecnologici ed educativi che influenzano positivamente la comprensione dell'Universo e il nostro modo di vivere.

Monitorare la magnetosfera, per esempio, consente di prevedere e comprendere meglio le tempeste solari, contribuisce allo sviluppo di tecnologie spaziali avanzate e può innescare un processo di innovazione in numerosi altri campi, come l’ingegneria e la medicina.

L’esplorazione della magnetosfera, infine, può essere fondamentale anche nella ricerca di vita extraterrestre. La presenza di un campo magnetico – cruciale per preservare condizioni favorevoli alla vita – può essere un importante indice di abitabilità di un altro pianeta.

Leone: «Ruolo primario dell'Unical nella fisica spaziale»

«L’Unical riveste un ruolo ormai consolidato nel campo della fisica spaziale – ha dichiarato il rettore Nicola Leone – grazie ad un gruppo di docenti e ricercatori di cui siamo orgogliosi e che, negli ultimi anni, ha assicurato una crescente partecipazione del nostro ateneo in diversi progetti di missioni spaziali, dimostrando competenza in questo settore affascinante e di grande rilevanza scientifica. Non a caso l’Unical, infatti, fa parte del partenariato Spazio del Pnrr nell’ambito del progetto Space it Up».

Valentini: «Un'avventura mozzafiato»

Francesco Valentini si è detto entusiasta del prestigioso risultato raggiunto: «Con Plasma Observatory – ha dichiarato – l’Unical è in prima linea in un’avventura scientifica mozzafiato. Ci aspetta un periodo intenso di studio e ricerca, che siamo pronti ad affrontare con entusiasmo e determinazione; fra tre anni scopriremo se la nostra missione partirà per il suo viaggio nello spazio, portando con sé anche un pezzo di Calabria».

Al termine della phase A, infatti, che durerà circa tre anni, una sola missione verrà selezionata per essere lanciata nello spazio nel 2037 con un budget, messo a disposizione da ESA, di circa 600 milioni di euro. Nel frattempo, con la fase di studio di fattibilità finanziata dalle agenzie nazionali, l’ateneo di Rende riceverà le risorse necessarie per condurre le ricerche e far crescere giovani scienziati nei prossimi 36 mesi.