Nello spazio profondo non sono solo i robot di superficie, come Curiosity e Perseverance di Nasa in esplorazione su Marte, a utilizzare le ruote per muoversi, ma anche alcune sonde orbitali: queste si affidano, infatti, alla rotazione dei loro ‘pneumatici’ per ruotare lungo le loro traiettorie orbitali attorno al corpo da indagare.

Queste ‘gomme spaziali’, che permettono a un robot di roteare in volo senza dover toccare alcun terreno, vengono chiamate ruote di reazione.
Quattro di queste sono state appena montate dai tecnici del Jet Propulsion Laboratory sull’orbiter Europa Clipper di Nasa. La sonda, ancora in fase di assemblaggio e il cui lancio è previsto nel 2024, ne farà uso durante la sua esplorazione di Europa, il quarto satellite naturale più grande di Giove.

Europa è particolarmente interessante da studiare in quanto si ritiene che questa luna ghiacciata ospiti un vasto oceano interno che potrebbe avere condizioni adatte a sostenere la vita.
La comprensione dell’abitabilità di Europa potrebbe aiutare gli scienziati a capire meglio come si è sviluppata la vita sulla Terra.

Dopo averla raggiunta nel 2030, la sonda Nasa sorvolerà decine di volte in prossimità della luna gioviana per raccogliere informazioni scientifiche sui diversi aspetti di questo sistema: dall’atmosfera e la superficie, fino all’interno della luna. Analizzerà quindi anche la crosta ghiacciata, compresi i potenziali pennacchi di vapore o ghiaccio fluido che potrebbero sfogare l’acqua del sottosuolo nello spazio.

Le quattro ruote di reazione installate su Europa Clipper della NASA sono visibili in questa foto, scattata da sotto il corpo principale del veicolo spaziale mentre viene assemblato presso il Jet Propulsion Laboratory. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Per effettuare le osservazioni scientifiche e poi trasmettere le informazioni raccolte, Europa Clipper dovrà continuamente ruotare mentre sarà in orbita, in modo da orientare prima gli strumenti e le camere verso il suo bersaglio e dopo, quando necessario, le sue antenne per inviare i dati alla Terra.

Larghe un metro e mezzo e realizzate in acciaio, alluminio e titanio, le quattro ruote appena installate permetteranno a Europa Clipper di effettuare migliaia di giri durante i suoi voli orbitali.
Questo sarà possibile grazie al terzo principio della dinamica, o terza legge di Newton, secondo cui per ogni azione c’è una reazione uguale e contraria.

Per comprendere come si manifesta questo principio è sufficiente pensare a quando si rema in barca o si nuota in piscina: con la spinta indietro effettuata sull’acqua dai remi o dalle braccia si ottiene una spinta in avanti della barca o del corpo.
Allo stesso modo, quando si è seduti su una sedia girevole con i piedi sollevati dal pavimento, se si scuote il busto in una direzione, la sedia e le gambe ruotano nella direzione opposta.
Questo secondo esempio è assolutamente analogo al funzionamento delle ruote di reazione di una sonda nello spazio, dove il terzo principio della dinamica rimane valido.

Dunque, quando le ruote accelereranno in una direzione, Europa Clipper subirà un’accelerazione nella direzione opposta. Un fenomeno che permette alle sonde dotate di ruote di reazione di evitare ulteriori manovre con i propri propulsori e permettere così un risparmio di carburante. Le ruote sono alimentate, infatti, dall’energia elettrica della navicella.

Questa tecnologia è, tuttavia, limitata: le ruote impiegheranno circa 90 minuti per ruotare la navicella di 180 gradi e, inoltre, possono usurarsi nel tempo.  Per risolvere questo problema, sono state installate su Europa Clipper 4 ruote di reazione, anche se le manovre sono realizzabili con sole tre ruote. Questo permetterà una forma di ‘maggese’ per cui ci sarà sempre, a rotazione, una ruota a riposo e disponibile come scorta se una delle altre si dovesse danneggiare.

Immagine in evidenza: Ingegneri installano le ruote di reazione sulla navicella Europa Clipper di Nasa presso il Jet Propulsion Laboratory. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech