Perché una sonda spaziale possa svolgere al meglio la sua missione, gli strumenti di bordo devono essere perfettamente operativi. Nell’era digitale in cui viviamo, ciò significa che un velivolo spaziale deve essere dotato di uno o più computer e di un’elettronica che sovrintendano, in ogni istante, alle funzioni degli strumenti scientifici e dei sistemi di supporto (pannelli solari, retrorazzi, antenne, regolatori termici ecc.).
Benché oggi i computer e i sistemi elettronici siano ubiquitariamente diffusi e dotati di potenza più che sufficiente a gestire le funzioni degli strumenti di una sonda spaziale, i computer che si trovano in vendita in una qualsiasi catena di distribuzione come Euronics o MediaWorld non sono per nulla adatti allo scopo. Più della mera potenza di calcolo, infatti, un computer installato su una sonda spaziale deve possedere due doti che i computer commerciali non hanno: affidabilità nel tempo e resistenza alle radiazioni.
Raggi cosmici e fotoni particolarmente energetici possono danneggiare l’elettronica di bordo, sia mettendo fuori uso i componenti più fragili sia, in modo più subdolo, inducendo cambiamenti di valore — cioè bit che passano da 1 a 0 e viceversa — nelle celle di memoria. Quest’ultimo è un danno di tipo software: provoca l’impossibilità di eseguire correttamente i programmi che gestiscono le funzioni degli strumenti scientifici e di navigazione, mettendo in serio pericolo il raggiungimento degli obiettivi della missione.

Agli albori dell’era spaziale, in verità, le radiazioni al di fuori della bassa orbita terrestre potevano fare pochi danni all’elettronica di bordo. I transistor (che sono tra i componenti più piccoli e numerosi dei computer attuali) erano giganteschi, visibili a occhio nudo come si può vedere nell’immagine qui a sinistra. Il componente mostrato è una porta NOR del sistema di guida computerizzato della missione Apollo. È così grande e richiede tanta energia per farla funzionare, che servirebbe probabilmente il campo magnetico di una stella di neutroni per metterla fuori uso.
Ma i computer odierni sono molto diversi: letteralmente miliardi di transistor sono stipati in pochi centimetri quadrati. Il livello di miniaturizzazione è così elevato che bastano minuscoli sbalzi di tensione per cambiare il contenuto di una cella di memoria. Ecco dunque la necessità di dotare le sonde spaziali di computer e sistemi elettronici costruiti appositamente per essere il più possibile refrattari all’effetto perverso di raggi cosmici, vento solare e campi magnetici.
Un lavoro di schermatura particolarmente accurato e complesso è stato necessario per proteggere l’elettronica della sonda Juno, che si trova da luglio in orbita intorno a Giove. La missione scientifica di Juno prevede una serie di passaggi ravvicinatissimi, che la porteranno a sfiorare quasi le nuvole di Giove. Si troverà così immersa nella più potente fascia di radiazioni del sistema solare.
Una scheda madre molto simile a quella del computer che gestisce le operazioni di volo della sonda è visibile nell’immagine seguente.

È un processore di volo chiamato RAD750. Lavora a 200 megahertz, possiede 256 megabyte di memoria flash e 128 megabyte di DRAM ed è in grado di gestire un flusso di dati fino a 100 megabit per secondo: una dotazione che può far sorridere, di fronte alla potenza nettamente superiore di computer commerciali da poche centinaia di euro.
Ma il punto di forza di questa scheda, costruita dalla società BAE Systems, è la capacità di resistere alle avverse condizioni ambientali che Juno sperimenterà in prossimità di Giove: è in grado, infatti, di sopportare una dose di radiazioni un milione di volte maggiore di quella che sarebbe letale per un essere umano. L’affidabilità nel tempo è inoltre a prova di bomba. Specifici contratti stipulati con la NASA prevedono che il computer non vada incontro a più di un fallimento ogni 15 anni: l’equivalente del “blue screen of death” (il famigerato schermo blu della morte, a cui gli utenti di alcuni sistemi operativi Microsoft erano tristemente abituati) — un evento che richiede l’intervento di operatori da Terra per il reset delle funzioni del computer — nella RAD750 installata su Juno può verificarsi non più di una sola volta nell’ambito dell’intera missione.
Ma le precauzioni non sono mai troppe. Tutti i principali strumenti elettronici di Juno sono chiusi in cassaforte. Letteralmente. Quella che si vede calare dall’alto appesa a dei cavi nella foto di apertura del post è una cassa in titanio con le pareti spesse 1 centimetro, del peso complessivo di 180 kg. La cassa è stata installata su Juno e avvolge come un sudario l’elettronica di bordo, limitando l’esposizione alle radiazioni del suo contenuto a 25.000 Krad (1.000 rad, equivalenti a 1 Krad, possono uccidere un essere umano). Poiché quell’elettronica è testata per sopportare fino a 50.000 Krad, la precauzione dovrebbe essere più che sufficiente a garantire che Juno possa portare a termine con successo la sua pericolosa missione.