Chiunque abbia mai lavorato in team sa che la loro forza risiede nel coordinamento e in una visione condivisa. Tuttavia, non è sempre facile fornire quel coordinamento e quella visione condivisa, e qualsiasi squadra che manca di quella coesione diventa più un ostacolo che un aiuto.
La scienza non è immune alle difficoltà di gestire squadre efficaci. C'è molto da guadagnare da un maggiore coordinamento tra i diversi silos e luoghi fisici. Recentemente un incontro in Cile ha spinto un gruppo di scienziati a proporre un piano per cambiare la situazione. Il risultato è un white paper che sottolinea i potenziali vantaggi del coordinamento di terra, orbitale esul postoosservazioni basate sugli oggetti. Ma, cosa più importante, suggerisce un diverso percorso in avanti in cui tutta la comunità della scienza spaziale può beneficiare del tipo di output coordinato che può provenire solo da un team coeso.
Il percorso suggerito, tracciato nel white paper, è iniziato alle Pianeti2020 conferenza in Cile, ospitata dal Osservatorio ALMA . L'incontro si è svolto a marzo, poco prima che l'epidemia di Coronavirus iniziasse a limitare i viaggi. Alla conferenza, c'è stata una notevole quantità di discussioni incentrate sulle capacità delle diverse piattaforme di osservazione terrestri e spaziali. L'intenzione era quella di saperne di più sulle missioni che coordinavano le osservazioni terrestri e spaziali e di elaborare idee future su come replicare tale coordinamento con piattaforme nuove ed esistenti per sfruttare al meglio le loro diverse capacità. L'autore principale del white paper, Vincent Kofman , un chimico di ricerca presso Centro di volo spaziale Goddard , ha assunto il compito di coordinare quella squadra e ha prodotto un documento che illustra chiaramente un modo migliore per eseguire le osservazioni.
Lo spettro elettromagnetico completo con le diverse sottobande etichettate. Credito: NASA
Il motivo principale per cui tale coordinamento è importante dipende dal modo in cui i sistemi di imaging interagiscono con le diverse lunghezze d'onda della luce. Il spettro elettromagnetico è estremamente grande. Include tutti i tipi di luce, come radio, infrarossi, raggi X, ultravioletti e luce visibile. Non esiste un singolo sensore in grado di raccogliere dati in tutte queste diverse lunghezze d'onda contemporaneamente. Pertanto, gli scienziati hanno sviluppato una pletora di strumenti estremamente bravi a raccogliere dati in uno spettro specifico, come la radio (ALMA) o l'infrarosso a medio raggio ( James Webb ).
Il James Webb Space Telescope all'interno di una camera bianca presso il Johnson Space Center della NASA a Houston. Credito: NASA/JSC
Il lato negativo di questa specializzazione è che quegli strumenti sono ciechi in altre gamme spettrali. Se un team scientifico sta osservando solo in un tipo di luce, c'è la possibilità che possano perdere aspetti importanti di un fenomeno che stanno studiando che sono visibili solo in una diversa banda spettrale.
Gran parte dei dati di scienza planetaria raccolti sono il risultato di veicoli spaziali inviati a un sistema planetario per eseguiresul postoosservazioni. Tuttavia, a causa dell'alto costo dello sviluppo di sistemi spaziali e del loro successivo lancio in orbita, i pianificatori di missione per questisul postole missioni devono essere molto selettive su quali tipi di strumenti consentono a bordo della loro navicella spaziale. Ciò che normalmente significa è che non sono in grado di portare imager in grado di coprire l'intero spettro elettromagnetico.
È qui che entra in gioco il coordinamento con i telescopi terrestri e vicini alla Terra. Ci sono molti telescopi in quei luoghi, come il deserto di Atacama o alle Hawaii Montagna Bianca , che sono estremamente grandi e possono fornire immagini ad altissima risoluzione in specifiche bande spettrali, come radio, microonde o infrarossi. Infrarossi è particolarmente utile in quanto vi sono molti punti di dati fisici che possono essere ottenuti in una singola misurazione, come pressione, temperatura e abbondanze molecolari. Se un pianificatore di missione di una missione spaziale di esplorazione planetaria può coordinare le osservazioni con questi osservatori specializzati molto più grandi, non sarà più necessario includerli sulla propria navicella spaziale. Tuttavia, se non sono in grado di coordinare le osservazioni simultanee, perderebbero gli spettri che gli osservatori più vicini a casa possono fornire.
La cima del Mauna Kea è un sito privilegiato per i telescopi, come mostrato in questa immagine. Immagine per gentile concessione di Mauna Kea Observatories
Un altro vantaggio che gli osservatori terrestri hanno sul lorosul postocontroparti è la loro capacità di immaginare un intero pianeta in una volta. Molte missioni orbitanti o di volo sono in grado di misurare solo una parte del loro soggetto in un singolo punto nel tempo. Ciò si traduce in una perdita di comprensione contestuale, come fenomeni dinamici che potrebbero essere osservati in un unico luogo dalsul postola navicella spaziale potrebbe non essere presente sull'intera superficie del pianeta o della luna. Il supporto dei telescopi terrestri, sia a terra che nello spazio, potrebbe fornire quel contesto più ampio che manca alla navicella spaziale.
Questo tipo di coordinamento per coprire tutte le basi spettrali è già stato realizzato con unosul postomissione planetaria: il Giunone veicolo spaziale attualmente in orbita attorno a Giove. Il coordinamento risultante tra il veicolo spaziale Juno e una serie di osservatori terrestri ha prodotto oltre 40 documenti che utilizzavano dati provenienti da più di una fonte di osservazione del sistema di Giove durante quel periodo.
Tre immagini separate catturate come parte del sondaggio multispettrale Juno. Mostra lo stesso segmento di Giove contemporaneamente in tre diverse lunghezze d'onda. L'immagine all'estrema sinistra è stata scattata in luce visibile, il centro nel medio infrarosso e la destra è stata scattata a una diversa lunghezza d'onda dell'infrarosso. Questa immagine mostra caratteristiche importanti che possono essere viste solo in una banda spettrale pur rimanendo invisibili nelle altre due. Credito: Chris Moeckel / The Astrophysical Journal
Ci sono molti altri frutti osservativi a bassa pendenza disponibili per sforzi coordinati come quelli di Giunone. Marte è di particolare interesse, in quanto è il pianeta più studiato al di fuori della Terra e l'unico con rover fisicamente attivi sulla sua superficie. Scienziati interessati a capire dove il metano dall'atmosfera di Marte trarrebbe sicuramente beneficio da una campagna di osservazione coordinata tra molti degli orbitanti attorno a Marte ( TGO e ESPERTO DI ), e telescopi terrestri come quello della NASA Impianto di telescopi a infrarossi alle Hawaii.
Gli orbiter attorno a Marte forniscono eccellenti sezioni bidimensionali di dati spettrali mentre passano su una specifica striscia del pianeta. Tuttavia, gli osservatori più vicini alla Terra possono fornire dati sull'intero emisfero del pianeta che li sta di fronte e aggiungere uno strato di profondità che consentirebbe agli scienziati di ricostruire un'immagine tridimensionale che sarebbe impossibile utilizzando solo i dati degli orbiter.
L'Infrared Telescope Facility della NASA potrebbe essere particolarmente utile per coordinare l'osservazione con le missioni di esplorazione planetaria. Credito: NASA / JPL
Ci sono ancora alcune limitazioni alle osservazioni terrestri, come il fatto che il metano è presente anche nell'atmosfera terrestre, che potrebbe alterare i dati quando si osserva Marte. Per aggirare questo problema, gli scienziati hanno escogitato un metodo ingegnoso per osservare solo Marte mentre si allontana dalla (o si avvicina) alla Terra a più di 13 km al secondo. Questa velocità differenziale netto- (o blu-) sposta la firma spettrale del metano marziano abbastanza da poterlo differenziare da quello semplicemente presente nell'atmosfera terrestre.
Un altro obiettivo particolarmente interessante di osservazioni congiunte è Titano , che è stato oggetto di attento esame negli ultimi anni a causa dei suoi laghi di idrocarburi e del suo sistema a base di metano/etano ciclo idrologico .
La luna è così interessante che sta per ricevere la suasul postovisitatore sotto forma di Libellula missione. Quando Dragonfly atterrerà nel 2034, il team del white paper spera che molti telescopi terrestri volgano gli occhi su Titano, poiché i dati raccolti dalla superficie possono essere coordinati con osservazioni più remote. La libellula sarà equipaggiata a spettrometro di massa , che permette di rilevare molecole impossibili da vedere a distanza, e rivela l'intera composizione dell'atmosfera. L'osservazione basata sulla Terra potrebbe a sua volta fornire un contesto per queste misurazioni.
Illustrazione artistica del lander Dragonfly sulla superficie di Titano. La missione si rivelerà un'eccellente opportunità per osservazioni coordinate. Può fornire dati sul campo che possono essere contestualizzati con altri osservatori più grandi. Credito: NASA / JHU-APL
Queste osservazioni combinate si concentreranno sulla chimica organica che sta avvenendo sulla luna. Uno strumento terrestre particolarmente utile è ALMA, l'osservatorio che ha tenuto la conferenza che ha dato il via al white paper. ALMA è una serie di radiotelescopi , che sono particolarmente abili nell'osservare i composti organici e nel creare mappe dettagliate dei suoi soggetti di osservazione. Entrambe le capacità sarebbero particolarmente utili per aiutare la missione Dragonfly e gli operatori di ALMA hanno già molta familiarità con Titan.
L'array ha effettivamente utilizzato Titano come obiettivo di calibrazione per un certo numero di anni dopo il suo primo lancio, a causa della sua luminosità e apparente stabilità. La ricchezza di osservazioni ha permesso ai ricercatori di studiare Titano e l'evoluzione della sua atmosfera, rivelando processi dinamici e portando a una migliore comprensione della luna. Sfortunatamente, ha anche rivelato che Titan sta cambiando attivamente, rendendolo meno adatto come target di calibrazione del flusso. Il team di ALMA è quindi passato all'utilizzo di una pulsar per le calibrazioni future.
Solo alcuni dei 66 radiotelescopi giganti (NRAO) di ALMA
Tutti i dati che il team di ALMA ha raccolto, così come quasi tutti i dati astronomici da tutti gli osservatori che potrebbero essere arruolati negli sforzi di osservazione congiunti, alla fine vengono resi pubblici. Tuttavia, a meno che i dati su un dato oggetto non siano stati raccolti contemporaneamente da più di un osservatorio, i benefici della coordinazione si perdono poiché i fenomeni transitori non sarebbero presenti in entrambi questi insiemi di dati. Potrebbero esserci alcuni dati simultanei di un oggetto raccolti da più di una piattaforma di osservazione sepolta nei loro archivi di dati. Tuttavia, è molto più probabile che coordinare i futuri sforzi di osservazione porti a nuove scoperte piuttosto che a cercare vecchi dati a strascico. Osservazioni concertate possono rivelare fenomeni che non sarebbero visibili senza combinare i set di dati, rivelando scorci nuovi ed emozionanti in mondi stranieri.
Coordinare il maggior numero possibile di questi futuri sforzi di osservazione è l'intento principale del nuovo white paper. Quando l'indagine decennale che il documento intende affrontare si riunirà tra qualche anno, quella squadra avrà l'opportunità di coordinare un futuro molto più luminoso per l'osservazione planetaria.
Per saperne di più:
Archivio: Sinergie tra osservazioni terrestri e spaziali nel sistema solare e oltre
ANIMA: Conferenza Pianeti2020
Il Giornale Astrofisico: Imaging UV/Ottico/IR ad alta risoluzione di Giove nel 2016-2019