Dove termina l’atmosfera terrestre e inizia lo spazio esterno? Dov’è il confine tra i moderati venti stratosferici e gli impetuosi flussi di particelle cariche che sfiorano l’involucro gassoso del nostro pianeta raggiungendo velocità dell’ordine dei 1.000 km/h? Un problema difficile da risolvere, finora, perché quella zona è troppo elevata per andarla a misurare con i palloni sonda ma è troppo bassa per tenervi in orbita dei satelliti. Bisognava quindi escogitare qualche altro sistema. E ci hanno pensato i geofisici dell’università di Calgary (Canada) guidati dal direttore dell’Institute for Space Imaging Sciences David Knudsen, che hanno progettato uno strumento in grado di individuare con precisione la linea di transizione fra la Terra e lo spazio. Lo strumento, denominato Supra-Thermal Ion Imager cioè visualizzatore di ioni sopra-termici, era stato lanciato nel gennaio 2007, a bordo del razzo Joule-II e ha viaggiato a 200 chilometri di altitudine, intersecando più volte la linea di confine e permettendo agli scienziati di raggiungere il verdetto: per uscire dalla Terra si deve salire in quota fino a 118 chilometri, dopodiché inizia la navigazione spaziale.
Il risultato chiude un dibattito che ha visto alternarsi fisici, astronauti e industria aerospaziale con risposte altalenanti: se gli astronauti si considerano nello spazio quando oltrepassano gli 80 chilometri, i costruttori di astronavi stabiliscono il confine alla cifra tonda di 100 chilometri, supportati in questo dalla FAI (Federation Aeronautique Internationale): a quella altitudine l’atmosfera è così sottile che nessun aeromobile convenzionale può funzionare in quanto non riesce a sviluppare una portanza adeguata. Gli USA da canto loro hanno preferito non fissare un limite standard per non invischiarsi in complessi problemi di “diritto spaziale” riguardanti i satelliti e i vari oggetti orbitanti; la NASA stabilisce come altitudine di rientro delle missioni i 122 chilometri, perché è quello il livello al quale lo Shuttle passa dalla spinta dei propulsori alla manovra controllata dalle superfici di volo.
È un dibattito che comunque potrebbe non concludersi mai, in quanto c’è chi ritiene che il cartello “qui si entra nello spazio” vada collocato molto più in là, cioè a 21 milioni di chilometri che è il limite al quale l’attrazione gravitazionale terrestre non è più dominante.
Knudsen e i suoi sono comunque soddisfatti del risultato raggiunto, che hanno illustrato nei dettagli nell’articolo Rocket-based measurements of ion velocity, neutral wind, and electric field in the collisional transition region of the auroral ionosphere pubblicato la scorsa settimana sul Journal of Geophysical Research. Il loro Supra-Thermal Ion Imager, il cui sviluppo è costato all’Agenzia Spaziale Canadese 422.000 dollari, si basa in effetti su un principio abbastanza semplice: sfruttare l’effetto di riscaldamento che si verifica quando un oggetto pesante striscia su una superficie; in questo caso l’oggetto in movimento è la ionosfera e la superficie è quella superiore dell’atmosfera terrestre. Così per la prima volta è stato possibile misurare accuratamente i flussi di particelle cariche che si agitano in quelle regioni e analizzare gli scambi di materia ed energia tra lo spazio esterno e il nostro pianeta.
La misura del confine ha una notevole importanza per completare la mappa astro-geo-fisica del nostro universo periferico, oltre che un innegabile valore simbolico. Ma le misure compiute dal Joule II hanno anche una loro rilevanza per molti altri aspetti. Aiutano infatti a comprendere meglio le interazioni tra lo spazio e l’ecosistema terrestre; permettono di studiare meglio l’influenza delle macchie solari sul riscaldamento, o sul raffreddamento, del clima della Terra. Come pure consentono di conoscere l’impatto delle condizioni ambientali spaziali sui satelliti, sulle telecomunicazioni, sui sistemi di navigazione satellitare, sui sistemi energetici.
La strumentazione utilizzata da questa missione è parte di un vasto programma di ricerche di questo tipo, che saranno intensificate nei prossimi anni: sono almeno cinque i voli in programma per il prossimo biennio.