Dopo oltre due anni di attività operativa, la missione Awe (Atmospheric Waves Experiment) della Nasa ha concluso ufficialmente la propria fase scientifica sulla Stazione Spaziale Internazionale (Iss). I controllori di missione hanno spento da poche ore lo strumento installato nel novembre 2023 all’esterno della stazione, chiudendo un programma che ha superato la durata prevista iniziale e che ha prodotto uno dei più vasti set di osservazioni mai raccolte sulle onde gravitazionali atmosferiche.
Nel corso della missione, infatti, Awe ha registrato oltre 80 milioni di immagini infrarosse notturne della Terra, acquisite con una frequenza di quattro al secondo. Una mole di dati impressionante, necessaria per riuscire a cogliere un fenomeno difficile da studiare direttamente. Le onde gravitazionali atmosferiche sono perturbazioni generate nella bassa atmosfera da eventi meteorologici intensi o dall’interazione dei venti con le catene montuose più imponenti, e si propagano fino a raggiungere gli strati più esterni dell’atmosfera terrestre.
Lo strumento Awe, (evidenziato dal cerchio), montato all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale (Crediti: Nasa)
L’interesse scientifico verso questo fenomeno nasce dal ruolo che le onde svolgono nel trasferire energia tra diverse regioni atmosferiche, anche molto distanti tra loro. Un temporale, un uragano o un sistema convettivo possono infatti produrre perturbazioni che riescono a propagarsi verso l’alto fino a toccare la ionosfera, la regione dell’alta atmosfera composta da particelle ionizzate, influenzando la propagazione delle onde radio e, più in generale, il funzionamento delle comunicazioni satellitari. Le variazioni nella densità del plasma ionosferico possono disturbare i segnali radio che i satelliti si scambiano tra loro, o con il controllo di terra, riuscendo in molti casi anche a interromperli, creando di conseguenza seri problemi ai sistemi di comunicazione, puntamento e sincronizzazione.
Awe è stato progettato proprio per misurare il legame fisico tra fenomeni meteorologici terrestri e modifiche osservabili nell’ambiente spaziale vicino alla Terra. Per riuscirci, lo strumento ha osservato l’airglow, una debole emissione luminosa naturale che si produce nell’alta atmosfera. Il fenomeno, invisibile a occhio nudo nella quasi totalità dei casi, rappresenta un indicatore estremamente utile per tracciare il passaggio delle onde atmosferiche. Analizzando le deformazioni e le variazioni di queste bande luminose, i ricercatori possono ricostruire la struttura, la direzione e intensità delle perturbazioni.
Tra gli eventi osservati da Awe ci sono alcuni dei fenomeni meteorologici più intensi avvenuti durante la missione. Awe ha monitorato, ad esempio, le perturbazioni atmosferiche associate all’ondata di tornado che ha colpito gli Stati Uniti centrali nel maggio 2024, o quelle generate dall’uragano Helene nel settembre dello stesso anno. Le osservazioni hanno evidenziato come sistemi atmosferici differenti producano onde con geometrie e comportamenti molto diversi tra loro.
Uno degli aspetti più rilevanti emersi dalle prime analisi riguarda proprio le differenze sulla forma e dimensione di queste strutture. I dati indicano che le onde con maggiore influenza sull’alta atmosfera possiedono lunghezze orizzontali relativamente ridotte, comprese tra 30 e 300 chilometri. Si tratta di un intervallo utile per capire gli effetti che ne scaturiscono e che fino a oggi era stato osservato solo in modo limitato, pur rappresentando il principale obiettivo scientifico della missione.
Il lavoro che ha svolto Awe contribuisce inoltre a modificare il modo in cui viene interpretato il rapporto tra atmosfera terrestre e spazio circumterrestre. Tradizionalmente questi due ambienti vengono considerati distinti, ma grazie alle osservazioni raccolte dalla missione scopriamo un sistema molto più interconnesso, nel quale fenomeni meteorologici originati vicino alla superficie terrestre possono produrre effetti misurabili e incidenti fino alle quote orbitali percorse dai satelliti.
Con la conclusione della fase operativa, la strumentazione verrà rimossa dalla stazione usando il braccio robotico Canadarm2. Successivamente verrà caricata a bordo di una capsula cargo Dragon di SpaceX, finendo distrutta durante il rientro atmosferico.
La fine di questa missione, tuttavia, non coincide con la fine della ricerca. La mole di dati raccolti nel tempo verrà analizzata e progressivamente distribuita alla comunità scientifica internazionale. Al momento, parte delle osservazioni è già disponibile attraverso le piattaforme sviluppate dalla Utah State University, dove le misurazioni di Awe possono essere visualizzate direttamente sulle mappe orbitali della Terra.
Awe ha svolto un lavoro egregio, lasciandoci in eredità una quantità importante di dati sul modo in cui l’atmosfera terrestre trasferisce energia verso lo Spazio vicino alla Terra. Il tema non riguarda soltanto la fisica dell’atmosfera, ma anche la tutela e protezione della crescente quantità di tecnologia e infrastrutture spaziali orbitanti che si trova e opera in prossimità del pianeta.
Foto in cima all’articolo: Concept artistico che mostra l’attività di scansione dell’atmosfera svolta da Awe durante la missione, per ricostruire come le onde gravitazionali atmosferiche raggiungono lo Spazio, partendo dagli strati più bassi dell’atmosfera
Crediti: Utah State University Space, Dynamics Laboratory
