La conquista dello spazio

Qualche cenno al Sole
Corso di Astronomia
Daniele Gasparri
Lezione 7, 27/01/2012: La conquista dello
spazio
L’uomo sulla Luna
- L’esplorazione del sistema solare
- Curiosità
-
1
Una domanda di tanto tempo fa
In astronomia dobbiamo limitarci a studiare i corpi con i telescopi perché
sono tutti troppo lontani per essere raggiunti.
Ma proprio tutti?
L’astronautica
I corpi del sistema solare, benché estremamente lontani secondo i nostri
standard, possono essere raggiunti con l’attuale tecnologia
Astronautica: materia che descrive le imprese umane al di fuori della Terra
L’astronautica: nascita
Il sogno dell’uomo di viaggiare tra le stelle non ha età, ma solo dalla seconda
guerra mondiale in poi si è potuto lentamente realizzare.
Per lasciare la superficie della Terra servono motori molto potenti e affidabili: i
razzi
Storia dell’astronautica
Dopo la seconda guerra mondiale solamente
due potenze avevano le risorse economiche e
le conoscenze per esplorare lo spazio: Stati
Uniti e Unione sovietica
Vennero investite risorse economiche senza
precedenti che in 12 anni portarono l’uomo a
camminare sulla Luna, dando vita alla più
grande rivoluzione tecnologica della storia
dell’umanità
Breve cronologia
4 Ottobre 1957: I Russi stupiscono il
mondo con il lancio e la messa in orbita
del primo satellite della storia, lo Sputnik
1.
Il 3 Novembre 1957 sempre i Russi
annunciano di aver mandato con
successo nello spazio il primo essere
vivente, la cagnolina Laika, dimostrando
che le fasi di lancio e l’assenza di gravità
sono sostenibili dagli esseri viventi
Il 12 Aprile 1961 Yuri Gagarin (Unione
Sovietica) diventa il primo uomo ad
entrare nello spazio ed orbitare attorno
alla Terra (Vostok2)
L’esplorazione dello spazio era ufficialmente iniziata
Il programma Apollo
Nel 1963 lo storico discorso del
presidente Kennedy in cui
affermava che gli Stati Uniti
sarebbero andati sulla Luna
Fu ideato il programma Apollo
che in appena 4 anni avrebbe
portato il primo uomo a
camminare sulla Luna.
Il programma fu finanziato con
oltre 25 miliardi di dollari (degli
anni 60!), circa 170 miliardi di
dollari del 2005.
Le difficoltà nella conquista della Luna
Raggiungere la Luna e ritornare sani e salvi era ed è ancora una sfida
tecnologica davvero imponente.
Perché?
1) Contrariamente alle sonde automatiche, servono sistemi di supporto
per la vita: ossigeno, riscaldamento, smaltimento gas e rifiuti, cibo
2) Per lasciare il campo di gravità della Terra bisogna raggiungere una
velocità pari a circa 11 km/s, contro i 7-8 necessari per andare in
orbita
3) Contrariamente alle sonde automatiche, lasciate morire nello spazio,
l’astronave doveva tornare sana e salva
4) Gli standard di sicurezza dovevano essere molto più elevati rispetto
ai voli automatici.
Il razzo Saturn V
Il razzo che doveva portare gli astronauti sulla Luna fu chiamato Saturn V, il
più potente mai costruito dall’uomo.
Alto oltre 100 metri, è composto da diversi stadi e brucia con la massima
spinta 20 tonnellate di carburante al secondo!
Fasi di una missione lunare
Il razzo Saturn V era fatto a diversi
stadi, come un grande puzzle.
Dei 113 metri di altezza, 88
servivano solamente per lasciare
l’orbita terrestre. Gran parte era
costituita dall’enorme quantità di
carburante necessaria.
Solamente 25 metri raggiungevano
la Luna e alla fine una piccola
capsula di 2 metri ammarava,
senza alcun motore, nell’oceano
pacifico.
Il modulo Lunare
Per la discesa sulla superficie
selenica veniva utilizzato un
piccolo modulo chiamato LEM,
simile ad un ragno.
Due astronauti scendevano
sulla superficie, mentre il terzo
aspettava dentro il modulo di
servizio in orbita attorno alla
Luna
Il sacrificio dell’Apollo 1
Il primo test della nuova astronave, l’Apollo 1, portò alla morte dei tre
astronauti. Un incendio divampò a bordo, mentre stavano facendo una
simulazione sulla rampa di lancio.
Tutto il progetto doveva venir rivisto da zero (siamo già nel 1965)
Apollo 11: un piccolo passo per l’uomo….
….un passo gigantesco per
l’umanità.
L’astronauta Neil Armstrong il
20 Luglio 1969 mise per primo
piede sulla superficie lunare,
dopo un viaggio durato circa 72
ore.
La Luna era finalmente
conquistata, nei tempi auspicati
dall’assassinato presidente
Kennedy
La gara allo spazio con i russi
era vinta
Video
Apollo 13: Un fallimento di gran successo
Apollo 13 partì da Terra il’11 Aprile
1970 alle 13:13
Nell’avvicinamento alla Luna
esplose uno dei serbatoi di
ossigeno che dovevano garantire
la sopravvivenza degli astronauti
L’atterraggio sulla Luna fu
annullato e l’impresa di riportare
sani e salvi i tre astronauti si
trasformò in uno dei momenti più
alti della storia della NASA
Bilancio del programma Apollo
Apollo 17 il 7 Dicembre 1972 fu l’ultima missione lunare della storia del
genere umano.
Solamente 12 esseri umani hanno potuto camminare sulla superficie della
Luna
Il programma Apollo rappresentò la più grande sfida per l’intera umanità.
Sulla Luna ci siamo andati davvero?
Nel corso degli anni alcuni non addetti ai lavori, analizzando soprattutto le
immagini, hanno sostenuto la tesi che sulla Luna non ci siamo mai andati o
almeno non nel Luglio 1969
La bandiera si muove?
Dove sono le stelle?
Le ombre sono sbagliate?
Sulla Luna ci siamo andati davvero?
Certo che ci siamo andati!
Non c’è alcuna prova contraria allo sbarco sulla Luna!
Ci sono ancora strumenti lasciati dagli astronauti che funzionano
Gli amatori del tempo intercettavano facilmente le trasmissioni provenienti
dalla Luna
Gli stessi russi, in competizione, non ebbero nulla da obiettare
Le foto mostrano quello che devono mostrare: non c’è niente di anomalo!
Sulla Luna ci siamo andati davvero…
….e questo è il nostro bellissimo pianeta visto dalla sua superficie
E questo è qualcosa di divertente
L’esplorazione del sistema solare
Le missioni lunari furono le uniche umane a visitare un altro corpo celeste, ma
centinaia di sonde automatiche, russe e americane, hanno visitato tutti i pianeti
del sistema solare, dandoci un quadro completo e davvero unico dei nostri
vicini cosmici
L’esplorazione di Venere
Pianeta più vicino alla Terra, quindi il primo ad essere raggiunto ed il più
esplorato.
I Russi furono gli unici ad atterrare sul Pianeta, ma su oltre 40 missioni
solamente 18 raggiunsero l’obiettivo
Agli americani la missione più longeva: la sonda Magellano orbitò attorno al
pianeta per 13 anni!
L’esplorazione di Marte
Marte è il pianeta più interessante perché simile alla Terra.
Solamente gli americani e ultimamente gli europei hanno raggiunto il
pianeta.
Le 18 missioni russe sono tutte fallite.
Solo gli americani sono atterrati con successo sul pianeta, inviando,
ultimamente, dei piccoli rover radiocomandati.
Spirit e Opportunity hanno camminato su Marte per quasi 8 anni
L’esplorazione dei pianeti gassosi
Le missioni Voyager 1 e 2
sono le prime ad aver visitato
Giove, Saturno, Urano e
Nettuno.
Voyager 2 è l’unica ad aver
raggiunto Urano e Nettuno
Voyager 1 è la sonda più
longeva della storia: ad ormai
oltre 20 miliardi di km ancora
risponde ai comandi e
trasmette dati a Terra!
Recentemente la sonda
Galileo ha orbitato per oltre
10 anni attorno a Giove,
mentre la Cassini è in orbita
attorno a Saturno dal 2006
L’esplorazione dello spazio vicino: lo space
Shuttle
Primo ed unico veicolo spaziale
riutilizzabile (in parte), adatto per
raggiungere la bassa orbita
terrestre
La flotta degli space shuttle,
composta inizialmente da 4
navette, ha effettuato 135 missioni
ed è stata operativa dal 1981 al
2011
Lo space Shuttle
Lo space Shuttle ospitava di media 7
astronauti e la particolare forma lo
faceva decollare come un razzo ed
atterrare, a motori spenti, come un
aereo!
I grandi serbatoi di carburane sono
necessari per dare i circa 90 secondi
di spinta per far raggiungere l’orbita
terrestre
Video
La stazione spaziale internazionale
Il più grande manufatto mai posto nello spazio, orbita a circa 400 km di
quota ed è sempre abitato
Primo progetto di lunga durata con collaborazione internazionale.
Grande più di un campo da calcio, sempre abitata
Messa in orbita nel 1998, ancora in fase di ampliamento
Lo stato attuale dell’esplorazione spaziale
Terminata la corsa allo spazio, ora le missioni spaziali
civili hanno come obiettivo unico la scienza,
principalmente con missioni automatiche.
Solamente i russi al momento hanno la possibilità di far
volare nello spazio uomini, dopo il ritiro dello Shuttle
1) Rover e satelliti sulla superficie di Marte
2) Missione verso Plutone
3) Missione verso Giove
4) Sonda Cassini attorno a Saturno
5) Venus express attorno a Venere
6) Messenger su Mercurio
7) 5 sonde che studiano il Sole
8) Numerosi satelliti scientifici:
Hubble, Kepler, Spitzer
Un campo ancora pericoloso
Mandare oggetti e soprattutto uomini
nello spazio è ancora rischioso.
Circa l’1% delle missioni umane ha
perso gli astronauti: disastri del
Challenger (1986) e del Columbia
(2003)
Mandare sonde su altri pianeti è
difficilissimo: il più piccolo errore si
paga con la perdita del prezioso
materiale: Beagle 2, mars Polar
Lander, Phobos grunt.
Il futuro dell’esplorazione spaziale
Mars curiosity arriverà su Marte tra pochi mesi e studierà a fondo il pianeta
rosso dalla sua superficie
Sono allo studio alcune sonde per raggiungere Europa, satellite di Giove,
che potrebbe ospitare acqua, quindi anche vita
L’agenzia spaziale cinese sta facendo passi da gigante e tra 15-20 anni
potrebbe tornare sulla Luna
Gli americani stanno progettando una nuova astronave per raggiungere la
Luna verso il 2020
Come si viaggia nello spazio
Viaggiare nello spazio non è come guidare un’automobile o pilotare un
aereo.
Nello spazio non c’è attrito, quindi qualsiasi oggetto continua a muoversi a
motori spenti fino a quando non decide di frenare o incontra un ostacolo,
come un pattinatore sul ghiaccio
Bisogna programmare accuratamente il percorso, il programma, il piano di
volo: non ci sono missioni di salvataggio, se qualcosa va storto bisogna
saper risolvere i problemi da soli
Come si viaggia nello spazio
Spesso la via più breve non è mai la più conveniente
Per risparmiare sul carburante, quindi sui costi, alle sonde, soprattutto
automatiche, vengono fatte fare delle rotte ingegnose che permettono di
guadagnare velocità gratis
Perché andare nello spazio?
Esplorare e conoscere luoghi sconosciuti è un istinto insito nell’essere
umano
L’esplorazione dello spazio, poi ha pesanti ricadute anche sul nostro tenore
di vita e sullo sviluppo tecnologico
Volete degli esempi?
Lo spin-off
Molte tecnologie sviluppate per i
viaggi spaziali sono ormai
importantissime nella nostra
vita.
Medicina:
1) Sviluppo della tecnologia a
diodi per alleviare dolori
muscolari
2) Sviluppo dei termometri ad
infrarosso
3) Le moderne protesi artificiali
derivano dai materiali che la
NASA ha utilizzato per le
passeggiate spaziali
Lo spin-off
Trasporti:
1) Sistemi anti ghiaccio per le ali degli aerei:
direttamente dai sistemi antighiaccio delle
sonde automatiche
2) Pneumatici di ultima generazione con materiali
studiati appositamente per far atterrare negli
anni 70 le sonde Wiking su Marte
Sicurezza:
1) Sistemi ignifughi: maschere, bombole, tute
ignifughe derivano dagli studi sulla sicurezza
dei razzi e sulla protezione delle astronavi
2) Radio usate dai pompieri (almeno quelli
americani)
Lo spin-off
Vita quotidiana:
1) Teflon: sviluppato dalla
NASA come parte del
rivestimento termico delle
navicelle
2) Aerogel: materiale
leggerissimo e resistente
3) Cibo liofilizzato: il cibo degli
astronauti
4) Sistemi di depurazione delle
acque: sviluppati per
riciclare quelle degli
astronauti
5) Energia solare: tecnologia
usata per la prima volta e
sviluppata fino agli attuali
livelli di eccellenza con le
sonde automatiche
Lo spin-off
Informatica:
1) Sviluppo di computer
potenti e leggeri da
utilizzare entro le
astronavi del
programma Apollo
2) Sistemi di controllo
remoto di apparecchi
elettrici, utilizzati per
controllare tutte le sonde
automatiche ed i rover
sulla superficie
marziana
3) Sviluppo dei sistemi
digitali per le riprese: i
primi sensori digitali
furono usati e sviluppati
per le sonde
automatiche della NASA
Dei costi veramente astronomici?
Costo attuale del programma
Apollo, il più costoso della
storia: 170 miliardi
Costo della guerra in Iraq: circa
2500 miliardi di dollari
Costo di tutto il programma
Shuttle: 4 navicelle, 135 voli:
196 miliardi di dollari
Costo della guerra in Afghanistan:
circa 2000 miliardi di dollari
Costo della stazione spaziale:
150 miliardi di dollari
Costo di una missione
automatica su Marte o
Venere: tra i 150 ed i 200
milioni di dollari
Costo di un caccia bombardiere: circa
140 milioni di euro (l’Italia ne ha
commissionati 131 per i prossimi anni)
Costo auto blu in Italia: 4 miliardi di
euro l’anno
In conclusione
Ora che l’esplorazione dello spazio come prova di forza è finita, tutte le
missioni si sono specializzate nel creare vera scienza e progresso
tecnologico
A bordo della stazione spaziale si effettuano decine di esperimenti al giorno
in assenza di gravità
Nuove tipologie di motori vengono sperimentate (motori a ioni, vele solari)
La verità è che il denaro speso per l’esplorazione spaziale è un
investimento nel nostro futuro e nel nostro benessere.
Prima di dire che tutto questo è superfluo, meglio pensarci su.