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Poste Italiane Spa - Sped. Abb. Post. - D.L. 353/03 (conv. in L. 27/2/04) art. 1, comma 1 EURO 20,00
1
Anno II
Marzo
2010
salveranno
IL PIANETA terra
I SATELLITI
Editoriale
Costi/benefici: determinanti
per le future missioni
I
Piero Benvenuti
Dipartimento di Astronomia
dell’Università di Padova
e componente del CdA dell’ASI
vantaggi offerti dall’ambiente spaziale al progresso della conoscenza o al
miglioramento delle nostre condizioni di vita si possono raggruppare in
quattro categorie: la possibilità di osservare la Terra globalmente “dal di
fuori”; l’accesso all’osservazione di tutta la radiazione elettromagnetica; la
possibilità di eseguire esperimenti quasi in assenza di gravità (microgravità); e la possibilità di esplorare in situ il sistema solare, sia con attività robotica che
con l’intervento degli astronauti. Tutte queste potenzialità sono state messe a frutto,
ma il rapporto tra utilità “applicativa” e utilità “scientifica” varia notevolmente.
Per esempio, la prima è stata soprattutto utilizzata per rivoluzionare il sistema di
telecomunicazioni, per migliorare le predizioni meteo e il monitoraggio dell’ambiente, per la localizzazione e la navigazione: una forte valenza applicativa che
continuerà ad essere sfruttata evolvendo verso servizi “globali” sempre più sofisticati
ed efficaci.
Risultati puramente scientifici sono invece derivati dall’accessibilità all’intero spettro elettromagnetico. Un balzo di conoscenza era facilmente prevedibile – si apriva
una finestra di osservazione enormemente più ampia dello spiraglio di luce visibile
da terra – ma il Cosmo e i suoi fenomeni si sono rivelati molto più complessi ed
inattesi di quanto si potesse ragionevolmente prevedere. Nessuno avrebbe sospettato, per esempio, che la maggior parte delle galassie ospitasse un gigantesco “buco
nero” – una quantità di materia pari a centinaia di milioni di “Soli” concentrata
in un diametro inferiore alle dimensioni del nostro Sistema Solare – che gioca un
ruolo determinante nella formazione della galassia stessa. I dati spaziali hanno
poi permesso di ricostruire le prime fasi dell’evoluzione dell’Universo e di scoprire e
quantificare la presenza della materia oscura e dell’energia oscura, entità inattese
che ci impongono, per comprenderne la natura, di modificare radicalmente i
programmi di ricerca. Conseguentemente, le missioni spaziali astronomiche si sono
sempre più specializzate, dedicate alla risoluzione di problemi specifici; questo mutamento ha avuto l’effetto positivo di costringere la comunità scientifica mondiale
ad individuare le domande prioritarie cui cercare di dare risposta con missioni
spaziali che, sempre più, si realizzano in collaborazioni internazionali – un circolo
virtuoso non ancora riscontrabile con la stessa evidenza e rilevanza in altre aree
della ricerca spaziale. Possiamo senz’altro affermare che lo spazio ha fatto compiere
un salto quantico all’astrofisica e alla cosmologia.
Altrettanto non possiamo dire delle altre due “condizioni” offerte dallo spazio e
non riproducili sulla Terra: l’esplorazione umana e la microgravità. In questi casi
il mix tra risultati applicativi e scientifici è più variato e forse manca un elemento
di unificazione, ma al momento sarebbe difficile individuare un vero e proprio
salto di conoscenza derivante dagli esperimenti umani e della Stazione Spaziale
Internazionale. Esiste una grande quantità di singoli risultati, che genereranno
“applicazioni” utili, ma la dispersione è ancora grande e rende problematica la
definizione di una priorità condivisa degli esperimenti da realizzare.
Bisognerebbe infine paragonare i costi di una missione scientifica “osservativa” o di
“esplorazione robotica” con quelli globali di esperimenti di microgravità e di esplorazione umana e, sulla base dei risultati sinora ottenuti e del rapporto costi/benefici, delineare la strategia per la scienza spaziale dei prossimi decenni. Le conclusioni
sembrano evidenti e le lasciamo volentieri al lettore.
1
Piero Benvenuti
2010
Numero 1
SPACEMAG
N° 1 • Anno II
Marzo 2010
Trimestrale iscritto al tribunale
di Roma n° 340/2009
in data 10/06/2009
Direttore responsabile
Marcello D’Angelo
Summary
Costi/benefici: determinanti
per le future missioni................................................... 1
Direttore editoriale
Mariano bizzarri
Il clima cambia e i satelliti
stanno a guardare..................................................... 9
Redattori
Andrea Drudi
Angelo MAuri
Claudio Camerino
Our planet is in danger?................................................. 14
Editoriale Trasporti Srl
Presidente
PAOLO Silvestri
2
Sommario
Terremoti: l’occhio dei satelliti
per le operazioni di soccorso.................................. 18
Earthquakes: satellites vital in aid operations. .................. 20
Amministratore delegato
Laura Di Perna
Sarà possibile in futuro
prevedere i terremoti?.............................................. 21
Sede legale
16129 GENOVA
Viale Brigata Bisagno, 14/4
Direzione e Redazione
00187 ROMA
Piazza San Silvestro, 13
Tel. +39 06 99330133
Fax +39 06 99330134
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Poste italiane Spa
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Italia € 50,00
Estero € 80,00
Bonifico bancario:
Earthquakes can be foreseen?....................................... 22
Editoriale Trasporti Srl
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www.spacemag.it
[email protected]
SPACEMAG
Numero 1
2010
Cosmo-Skymed tra presente e futuro.................... 23
Cosmo-Skymed between past and future....................... 25
L’ASI non è un ente di ricerca................................. 26
Cosmic Vision e il piano
nazionale per la scienza.......................................... 27
A Cosmic Vision and the Italian space plan .................... 29
Persi nello spazio: quo vadis, USA?......................... 30
Lost in space: quo vadis, USA?........................................ 34
Stazione Spaziale Internazionale:
un laboratorio di ricerca sotto le stelle.................. 36
A laboratory among the stars......................................... 40
Comitato scientifico
Presidente
Mariano Bizzarri
Un ingegnere decisamente
con la testa tra le stelle ........................................... 42
An engineer over the clouds, among stars. ..................... 44
I nuovi protagonisti dello spazio. ........................... 46
Newcomers to the Space Race...................................... 49
Tecnologia italiana
a caccia delle origini dell’universo....................... 52
Pulsar hunting................................................................ 54
Una boarding card per lo spazio........................... 56
A space ticket............................................................... 57
Avatar: molta high-tech
per dire no alla… tecnologia................................. 58
“Lo spazio oltre la terra”........................................... 59
Lo spazio a portata di click..................................... 60
Componenti
Roberto Battiston
Piero Benvenuti
Antonello Biagini
Mario Cosmo
Fulvio Drigani
Franco giannini
Margherita Hack
Sergio Marchi
Silvano Moffa
Viviana Panaccia
ettore petraroli
Giuseppe Reibaldi
Roberto Vittori
3
In prima:
The most detailed portrait ever
of the Earth’s land surface is
being created with ESA’s Envisat
environmental satellite.
Image Credit:
NASA
Special thanks to:
NASA, ASI, ESA, ISRO, CNSA,
ROSCOSMOS for images
and illustrations
Le Parole dell’Universo............................................. 61
“Astri e particelle” ..................................................... 61
In collaborazione con:
Glossario.................................................................... 62
Indice dei nomi. ....................................................... 64
2010
Numero 1
SPACEMAG
News
4
Herschel torna a
riveder le stelle
L’ESA conclude un
contratto per Vega
Il satellite Herschel è
di nuovo pienamente
operativo dopo 160 giorni
di black-out. Gli ingegneri
sono riusciti a risolvere
il problema che aveva
messo fuori gioco lo spettrografo HIFI uno dei tre
strumenti di osservazione
a bordo del telescopio
dell’ESA lanciato con
Planck il 14 maggio 2009.
HIFI, costruito appositamente per ricercare la
presenza di acqua nel
cosmo, aveva improvvisamente subito un guasto
all’impianto elettrico lo
scorso 3 agosto, probabilmente a causa delle radiazioni cosmiche. In seguito all’incidente, i tecnici
del team ESA che gestiscono l’apparato hanno
attivato uno dei circuiti
elettronici di riserva che
controllano lo spettrografo e hanno messo in
sicurezza lo strumento da
un’ulteriore anomalia dello
stesso genere
Lo scorso fine gennaio Markus
Bertschi, Capo del Dipartimento Programma Lanciatori
dell’ESA, e Jean-Yves Le Gall,
di Arianespace, hanno firmato
un contratto che definisce i
servizi di supporto di AriaMarkus Bertschi,
nespace per la campagna di
dipartimento lanciatori ESA
qualifica e test combinati del
lanciatore leggero Vega. Il contratto con l’ESA definisce le responsabilità legali di Arianespace e i servizi
operativi da fornire durante i test combinati e l’iniziale
campagna di integrazione e lancio di Vega. Markus
Bertschi ha spiegato: “Questa è una parte del programma di sviluppo VERTA. Il contratto quadro, che copre
cinque missioni Vega, è stato firmato da Arianespace e
dall’ESA a dicembre”.
Agenzia Spaziale Italiana
China Plans to
launch 3rd moon
probe in 2013
Chang’e-3, around 2013
and expects to complete
the three-phase moon
mission in 2017, an
official said. The remarks by Ye Peijian, chief
designer of Chang’e-1,
the country’s first moon
probe, and chief commander of Chang’e-2
and Chang’e-3, followed
presentations by two
space exploration experts
last week. The Chang’e-3
mission will include an
unmanned soft landing on
the moon and the release of a moon rover to
prospect the surface and
interior of the moon.
Numero 1
Slovenia becomes sixth ESA European
Cooperating State
2010
NASA and European Space Agency (ESA) want to
be part of Chandrayaan-II,
the next Indian mission
to Moon, by sending their
instruments, ISRO Chairman K Radhakrishnan
said. Replying to a query
whether NASA and ESA
have sent proposals to
ISRO to be part of Chandrayaan-II, expected in
2012 or 2013, by sending
their instruments, Radhakrishnan told reporters,
“They are all there actually
(they have sent proposals).” NASA and ESA are
among “several candidates” who have evinced
interest in Chandrayaan-2,
he said.
Slovenia becomes the sixth European country to sign
the European Cooperating State Agreement with ESA.
ESA’s Director of Legal Affairs and External Relations,
National Aeronautics and
Peter Hulsroj, and Slovenian Minister of Higher EducaSpace Administration
tion, Science and Technology, Gregor Golobic, signed
the agreement at ESTEC, Noordwijk, The Netherlands,
European Space Agency
on 22 January. This agreement strengthens Slovenia’s
relations with ESA and defines the legal basis for developing a Plan for European Cooperating State (PECS)
Charter, describing activities, projects and budget for Slovenia’s cooperation with
ESA. Following the signing ceremony, Mr Golobic visited the ESTEC Test Centre, the
Concurrent Design Facility and the Erasmus Centre.
ESA and NASA celebrate the fifth anniversary
of Titan landing, in the Saturnian system
Five years ago the European Space Agency’s Huygens Probe made history when it
landed on Titan, the largest moon in the Saturnian system. The touchdown on the
surface of Titan marked the first, and so far only, landing of a man-made probe in
the outer Solar System. Many of the scientists and engineers that worked on the
mission celebrated this anniversary in the science museum Cosmocaixa in Barcelona, Spain. They shared their memories with the public and reveal future projects,
“much work remains to be done”, sayd ESA’s Huygens Project Scientist JeanPierre Lebreton, “Titan has many different environments to explore further with in
situ probes”. The Cassini-Huygens spacecraft, consisting of NASA’s Cassini orbiter
and ESA’s Huygens Probe was launched on 15 October 1997. After six and a half
years of interplanetary voyage Cassini-Huygens went into orbit around Saturn, and
on 25 December 2004 the Probe was released on a ballistic trajectory to Titan. On
14th January 2005 the Huygens Probe made an historic journey through Titan’s
hazy atmosphere carrying a suite of six scientific instruments that performed
measurements and obtained images during the decent. Following a gentle landing
the Huygens Probe continued to function for several hours with the six instruments
performing well.
National Aeronautics and Space Administration
China National
Space Administration
SPACEMAG
NASA, ESA Want
To Be Part Of
Chandrayaan-II
Mission
News
Il programma
TESEO
Promuovere lo sviluppo di
sinergie altamente specializzate per implementare
il controllo dei flussi di
traffico e a vantaggio del
monitoraggio ambientale, attraverso l’utilizzo di
tecnologie satellitari. È
l’obiettivo del programma
Teseo firmato dal Comune di Roma e l’Agenzia Spaziale Italiana. Il
protocollo di intesa nasce
nell’ambito del nuovo
piano di sviluppo di Roma
Capitale, che crea per la
città l’esigenza di dotarsi di risorse gestionali e
tecnologiche innovative,
più adeguate all’obiettivo
di fornire applicazioni e
servizi di pubblica utilità,
caratterizzati da migliore
efficacia, disponibilità, trasparenza ed aderenza alle
reali necessità del cittadino. A seguito della firma
del protocollo, l’Agenzia
Spaziale Italiana mette a
disposizione della città di
Roma le sue tecnologie
ed in particolare il satellite
COSMO-Skymed.
New Executive Agency for UK
A new executive agency will be created to take the
UK’s recession-busting space and satellite sector into a new space age, Science and Innovation
Minister Lord Drayson said. This new bureaucracy busting agency will replace the British National
Space Centre, and bring together for the first time the
six Government departments, two research councils,
the Technology Strategy Board and the Met Office
that currently
oversee the
organisation
of UK space
activities to
enhance
efficiencies.
The Government’s ambitious plans
to accelerate
growth and
jobs within
our worldleading space
industry
were set
out in Lord
Lord Drayson, minister of
Drayson’s
speech at
science and innovation
the Appleton
Space Conference. Space has been one of the nation’s unsung
economic success stories in recent years – and a
thriving sector will be vital in building Britain’s future.
The UK space and satellite sector has grown in real
terms by around 9 percent a year since 1999. These
recession-busting trends are testament to the type of
businesses that will generate the jobs of the future. It
currently contributes £6.5bn a year to the UK economy and supports 68,000 jobs. The new agency will
allow the UK to take full advantage of the opportunities offered by a world increasingly dependent on
advances in space innovations and science.
Thales Alenia
Space to
built Jason-3
operational
oceanographic
satellite
Thales Alenia Space
announced to have
signed with French Space
Agency, the contract to
build the Jason-3 satellite.
The Jason-3 operational
oceanographic mission
involves a quadripartite
collaboration between
the two meteorological
organizations Eumetsat
and NOAA, acting as the
leaders of the program,
and CNES and its
American counterpart
NASA. Jason-3 will
allow the continuity
of high precision
ocean topography
measurements beyond
TOPEX/Poseidon,
Jason-1 and Jason-2,
which are now operational
in orbit.
British National
Space Center
Centre National
d’Études Spatiales
Planck traccia la polvere fredda della Galassia
Il satellite Planck dell’ESA ha iniziato la seconda di quattro osservazioni complete del
cielo, che alla fine produrranno le stime più precise mai ottenute di dimensioni, densità, età, geometria, composizione e destino del nostro Universo. Sebbene l’obiettivo
principale di Planck sia di realizzare una mappa dell’intero cielo, con una combinazione senza precedenti di copertura di frequenze, risoluzione angolare, e sensibilità, è in
grado di fornire anche dati importanti per moltissime altre applicazioni astrofisiche.
Infatti una nuova immagine del satellite ha rivelato filamenti giganti di polveri fredde
che attraversano la nostra galassia, L’analisi di queste strutture potrebbe aiutare a
determinare le forze che formano la Via Lattea e che sono all’origine della formazione delle stelle. Questa nuova immagine estende il campo di ricerca nelle strutture di
polvere fredda della nostra galassia.
Il colosseo fotografato da
Cosmo-Skymed
Record storico di dati per MRO
Alla vigilia del suo quarto anno di servizio, Mars Reconaissance Orbiter, l’ultimo satellite della NASA dedicato allo
studio di Marte, ha tagliato un traguardo decisamente storico nella cattura dati: 100 terabit, cento mila miliardi di bit.
Oltre tre volte la quantità di dati raccolta da tutte le missioni spaziali messe insieme, non solo quelle su Marte, ma
da ogni missione che ha oltrepassato l’orbita della Luna. Basti pensare che in 100.000 miliardi di bit sono racchiuse
più informazioni che in 35 ore di video non compresso e ad altissima risoluzione o in 30.000 canzoni in formato mp3.
“Ciò che colpisce di più la qualità di ciò che essi ci dicono circa i nostri pianeti vicini”, ha detto il Project Scientist del
Mars Reconnaissance Orbiter, Rich Zurek, del Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, in California.
2010
Numero 1
SPACEMAG
5
News
Lockheed Martin
wins contract
to build GeoEye-2
Lockheed Martin Space
Systems Company has
been selected by GeoEye, Inc. to build the
company’s next-generation, high-resolution Earth
imaging satellite system
known as GeoEye-2.
Financial terms are not
being disclosed at this
time. Lockheed Martin
has begun start-up activities and procurement
of long-lead components
to support the earliest
possible launch date for
GeoEye-2. This effort will
lead to a contract award
for the design, engineering and manufacturing
of the satellite and the
associated command and
control system.
Satellite Imaging
Corporation
6
India tests
cheaper rocket
to reduce launch
vehicle cost
India successfully conducted the flight test of
a new rocket that will
drastically reduce the
cost of its launch vehicles
by using oxygen in the
atmosphere to propel the
spacecraft. “The flight
test of the advanced
sounding rocket Wednesday demonstrated our
capability to reduce the
cost of launch vehicles by
using oxygen to propel a
spacecraft at high speed
into space”, ISRO director S. Satish said. The
new propulsion technology will put India into the
elite club of a few spacefaring countries that are
conducting similar tests
and experiments.
Indian Space
Research Organisation
SPACEMAG
Numero 1
2010
New lunar images and data
available to public
The seven instruments aboard the Lunar Reconnaissance Orbiter provide varied and unique datasets. This
photo album published in concert with the first major
public data release, gives a small taste of each instrument’s measurements and highlights some of the notable early achievements of the mission. The public can
follow along with NASA on its journey of lunar discovery. ByMarch 15, the publicly accessible Planetary Data
System release data sets from the seven instruments
on board NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter. “The
Planetary Data System is a NASA funded program to archive data from past and present planetary missions as
well as astronomical observations and laboratory data,”
said Dr. John Keller, LRO Deputy Project Scientist from
NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.
ISRO launches rockets to study
solar eclipse
The Indian space agency is launching five rockets
on Friday to study the effects of the millennium’s
longest annular solar eclipse in the southern part
of the country, an official said. The Annular solar
eclipse is seen formed over the skies of Ranchi, the
capital of Jharkhand, on Friday. AP The millennium’s
longest solar eclipse gave a unique chance to
ISRO scientists and astronomy lovers to study the
event with the space agency launching rockets
and celestial gazers
aiming telescopes
at the sky to watch
the moon’s shadow
covering the sun.
Vikram Sarabhai
Space Centre (VSSC),
Thiruvananthapuram
launched a series
of Rohini Sounding
Rockets from
TERLS, Thumba,
to investigate the
Eclissi solare
effects of the solar
eclipse on the
atmosphere. “We recorded the event in special
filters and obtained pictures to study the various
aspects of the celestial event,” said R C Kapoor, a
scientist with the Bangalore-based Indian Institute of
Astrophysics. As the moon started covering the sun,
astronomers from Varkala tried to capture the special
phenomenon during the eclipse known as ‘Baily’s
Beads’, which occurs when sunlight passes through
the moon’s uneven surfaces, appearing as ‘beads
of lights’. These stunning bead like light formations
are created due to light filtering through the hills and
valleys of the uneven surface of the moon and are
crucial observations which can only be made during
eclipses that can help define the solar diameter.
La decima
missione di
“Leonardo”
Con il volo Shuttle STS
131 si è compiuta la
decima missione di un
Multipurpose Pressurized
Logistic Module. Il modulo Leonardo (il primo dei
tre realizzati a Torino da
Thales Alenia Space Italia)
ha trasportato equipaggiamenti da Terra alla
Stazione Spaziale e dalla
Stazione Spaziale a Terra,
con un carico al rientro record, di oltre cinque tonnellate. E’ stato il settimo
volo di Leonardo, l’ultimo
prima di evolvere in PMM,
Pressurized Multi-purpose
Module e diventare parte
integrante della Stazione
Spaziale Internazionale.
Leonardo è stato connesso alla Stazione, consentendo agli astronauti
di trasferire il suo carico
di circa 8 tonnellate tra
importanti esperimenti
scientifici, rifornimenti e
materiali necessari per
la vita dell’equipaggio,
in particolare i nuovi
“sleeping quarter” personali per gli astronauti
che consentono loro di
riposare in condizioni
migliori, rimanendo isolati
dal resto dell’equipaggio.
Al termine della missione STS 131 Leonardo è
stato nuovamente posto a
bordo dello shuttle per far
ritorno a Terra.
Tutte le missioni MPLM
sono supportate dai tecnici di ALTEC, la Società
partecipata dall’Agenzia
Spaziale Italiana, che operano nella Sala Supporto
Missione in Torino.
Gli MPLM sono moduli
utilizzati per il trasporto di
rifornimenti e materiali tra
la Terra e la Stazione Spaziale. Progettati e costruiti
da Thales Alenia Space
per l’Agenzia Spaziale
Italiana (ASI), nell’ambito
di un accordo bilaterale
tra NASA e ASI.
Indian Space Research Organisation
News
Russia launches
three new
navigation
satellites
A Russian Proton-M
rocket was launched into
space in 1 march with
three new satellites for
Moscow’s GLONASS
navigation system, aimed
at competing with US
and European systems,
a report said. The
satellites were placed
into orbit after the rocket
blasted off from Russia’s
Baikonur launch pad
in Kazakhstan at 2119
GMT, a Russian space
agency spokesman said,
according to the RiaNovosti news agency.
The 1.4-tonne satellites
join 22 others that are
part of the GLONASS
system, which fell
into disrepair after the
collapse of the Soviet
Union but which Russia
had hoped to restore
completely by last year.
Russian Federal
Space Agency
Il terzo ATV si chiamerà “Edoardo Amaldi”
L’Agenzia Spaziale Italiana è da tempo tra i protagonisti coinvolti nello sviluppo e
utilizzazione della Stazione Spaziale Internazionale, attraverso la collaborazione con
l’Agenzia Spaziale Europea. Il programma industriale dell’ESA ha visto sin dall’inizio
il fattivo contributo dell’ASI anche nel programma ATV (Automatic Transfer Vehicle),
veicolo di trasporto cargo destinato alle operazioni di supporto logistico alla Stazione
Spaziale. L’ATV è una navetta di trasferimento, priva di equipaggio, capace di raggiungere la Stazione in modo del tutto automatico trasportando circa 6 tonnellate di carico
utile. Attualmente sono 2 gli ATV già realizzati, il Jules Verne ed il Johannes Kepler.
Il terzo veicolo è attualmente in fase di costruzione per con dell’ASI e sarà chiamato
Edoardo Amaldi, in onore del fisico italiano, allievo di Enrico Fermi e fondatore del
Cern di Ginevra. L’investimento complessivo del nostro continente in questo programma è di circa 1,3 miliardi di euro da spendere in 11 anni di lavoro per realizzare e
lanciare almeno 5 ATV.
ISS serviceable through 2020
The heads of space agencies from Canada, Europe,
Japan, Russia and the United States involved in the
ISS project met in Tokyo to review the prospects for
cooperation over the next decade. “The heads of the
agencies expressed their strong mutual interest in
continuing operations and utilization for as long as
there are demonstrable benefits to using the ISS,” the
Russian Federal Space Agency Roscosmos said on
its website. Roscosmos said the participants in the
project “emphasized their common intent to undertake the necessary procedures within their respective
governments to reach consensus later this year on
the continuation of the ISS until the next decade.”
Russian Federal Space Agency
7
La Stazione Spaziale Internazionale
in orbita attorno alla terra
Ufo un po’ più terrestri:il programma Seti dichiara “forfait”
Da più di un secolo, dalle rivelazioni di Schiapparelli e Flammarion, gli scienziati
passano al setaccio la spazio profondo alla ricerca di forme di vita extraterrestre. Il
successo, si dice, è stato scarso. Per non dire nullo. Né i programmi che prevedono
l’uso di radiotelescopi, né le missioni su Marte, né tantomeno le analisi molecolari sui
residui di asteroidi precipitati a terra, hanno finora consentito di appurare alcunché.
A dispetto dell’evidenza negativa fin qui accumulata, alcuni scienziati – soprattutto i
fisici – continuano imperturbabili a proclamare una incrollabile fede nell’esistenza di
vita al fuori della Terra. Fede che, invero, sarebbe degna di ben altro.
A margine di un simposio organizzato dalla Royal Society sulla esobiologia, Paul
Davies, fisico illustre ed ancor più illustre sostenitore della tesi dell’esistenza di forme
di vita aliena, nel corso del suo intervento ha riconosciuto – bontà sua! - che, a
cinquanta anni dall’avvio del progetto SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence), il programma deve ormai considerarsi “fallimentare”. A suo parere “dobbiamo
mettere da parte la teoria secondo cui ET ci stia mandando messaggi dallo spazio
Mariano Bizzarri
e intraprendere un nuovo approccio […] concentrandoci sugli extraterrestri che già
popolano il nostro pianeta”. Davies è convinto che «strani microbi» appartenenti ad
un diverso albero della vita (definito «biosfera ombra») sarebbero osservabili in alcune nicchie ecologiche isolate
(deserti, vulcani, laghi salati e valli dell’Antartide), giunti sulla Terra dalle profondità siderali. Dubitiamo molto che tali
asserzioni possano essere condivise dai biologi. Auguriamo al Professor Davies buona fortuna, a lui così come ad
altri illustri scienziati impegnati a cercare forme di vita “altrove”: sugli asteroidi, su Marte o chissà, su Titano. Come
a suo tempo aveva ricordato Lovelock – incaricato dalla NASA di programmare i primi studi di esobiologia – è certo
difficile pianificare ricerche volte a trovare un “qualcosa” – come la “vita” - di cui ancor oggi non sapremmo fornire
una definizione soddisfacente. Auguriamoci anche che progetti di tal fatta, in un periodo di vacche magre per un
po’ tutte le Agenzie Spaziali, non finiscano con il sottrarre fondi preziosi per soddisfare discutibilissime teorie.
(Mariano Bizzarri)
2010
Numero 1
SPACEMAG
Storia di copertina
8
SPACEMAG
Numero 1
2010
Storia di copertina
Il clima
cambia
e i satelliti
stanno a
guardare
Un pianeta in pericolo:
il ruolo dell’osservazione
terrestre nella lotta ai
cambiamenti climatici
9
di Volker Liebig*
I
dati raccolti dimostrano che la Terra ha sempre subito grandi
trasformazioni. Il cambiamento è una proprietà naturale del
sistema Terra, ma ci sono prove sempre più schiaccianti che
i cambiamenti imposti al sistema nel corso degli ultimi 150 anni
non siano assolutamente confrontabili con quelli avvenuti in precedenza. Nell’ultimo secolo, l’umanità ha spinto le concentrazioni
dei gas serra ben oltre i massimi raggiunti durante l’ultimo milione di anni. Per determinare se questi recenti cambiamenti indotti
dall’uomo possano destabilizzare definitivamente il sistema Terra,
bisogna comprendere a fondo e quantificare sia la naturale variabilità di questo sistema, sia le conseguenze delle attività umane.
Le conseguenze di un riscaldamento del clima sono di vasta portata, con potenziali ricadute negative sulle falde acquifere e sulla
produzione agricola mondiale. Si prevede che le temperature globali continueranno ad aumentare, con conseguente mutamento
dei fenomeni atmosferici, innalzamento del livello dei mari e un
incremento della frequenza e dell’intensità di eventi climatici estremi quali tempeste, inondazioni, siccità e ondate di calore.
2010
Numero 1
SPACEMAG
Storia di copertina
Comprendere il nostro pianeta e individuarne
le tendenze
I componenti fondamentali del pianeta Terra sono numerosi
- atmosfera, terra, mare e ghiaccio. Le loro complesse interazioni creano e mantengono le condizioni che consentono la
vita. Per fare in modo che gli scienziati possano comprendere
i fenomeni collegati al mutamento climatico, è vitale poter
osservare il quadro complessivo e determinare come questi processi si influenzano reciprocamente e sono influenzati
dal sempre maggiore impatto delle attività umane.
I dati dei satelliti hanno migliorato la nostra capacità di monitorare e comprendere questi effetti, nonché di mostrare
in che modo l’accumulo in atmosfera
di gas serra varia nel tempo. Analizzando i dati raccolti dal satellite Envisat
dell’ESA dal 2003 al 2005, gli scienziati
hanno prodotto la prima serie temporale che mostra la distribuzione globale dei
più importanti gas serra antropogenici CO2 e metano - che contribuiscono al
riscaldamento globale. Dati come questi
sono cruciali per stabilire basi concrete
per misurare i programmi di riduzione
delle emissioni.
Per fare in modo che gli scienziati siano
in grado di identificare e analizzare tendenze e cambiamenti
climatici di lungo periodo, è importante avere accesso a dati
continui su lunghi periodi di tempo. ESA offre agli scienziati
proprio questo, grazie a un archivio di dati di quasi venti
anni. Per esempio, i dati acquisiti dai satelliti dell’ESA ERS-2
ed Envisat mostrano che i livelli del mare sono saliti di tre
millimetri l’anno a partire dai primi anni novanta.
Monitoraggio dei principali indicatori climatici
La temperatura della superficie dell’oceano è una tra le più
stabili delle diverse variabili geografiche che, se determinate globalmente, caratterizzano lo stato
del sistema climatico della Terra. La
misurazione della temperatura superficiale marina (SST) per lunghi periodi
è uno dei mezzi più affidabili per stabilire il livello del riscaldamento globale.
I dati che i satelliti di tutto il mondo
stanno fornendo rientrano in un piano ambizioso per realizzare una nuova
generazione di prodotti per la misurazione della SST in tempo reale da più
sensori e in alta risoluzione. In futuro,
questo piano offrirà una registrazione
rigorosa dei dati climatici dell’SST.
L’ESA sponsorizza il piano assieme all’
Ufficio Meteorologico Britannico e
contribuisce al suo successo offrendo
i dati del suo progetto Medspiration,
che combina le informazioni raccolte
da più sistemi satellitari per produrre
una serie affidabile di dati sulla superficie marina per le acque circostanti il continente europeo e
per l’intero oceano Atlantico. Una mappa dell’SST ad altissima risoluzione di tutti i 2 965 500 kilometri quadrati del
mare Mediterraneo viene resa disponibile quotidianamente.
Analizzando i
dati raccolti da
diversi satelliti
ESA gli scienziati
hanno prodotto
la prima
mappa globale
della Co2
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Storia di copertina
La quantificazione degli incendi è anch’essa importante per lo
studio continuativo del cambiamento climatico, dato che gli
incendi non si limitano a distruggere antiche foreste ricolme
di preziose forme di vita vegetale e animale, ma sono anche
una delle principali cause di inquinamento atmosferico globale. Circa 130.000 kilometri quadrati di foresta (quasi metà
delle dimensioni dell’Italia) vengono inghiottiti dalle fiamme
ogni anno, pompando miliardi di tonnellate di fumo e di gas
serra nell’atmosfera. Nel 1998, ad esempio, El Niño alimentò
gli incendi nella regione del Borneo portando a un’emissione di ben 2,5 miliardi di tonnellate di CO2 nell’atmosfera,
equivalenti all’emissione totale di carbonio dell’Europa in
quell’anno. Da decenni i satelliti sorvegliano continuamente
gli incendi che scoppiano sulla superficie della Terra. L’ESA
ha sviluppato il primo atlante pluriennale degli incendi globali e rende disponibili online i dati quasi in tempo reale,
tramite il proprio servizio ATSR World Fire Atlas. L’atlante,
che è utilizzato anche per studi atmosferici, fornisce dati circa
sei ore dopo l’acquisizione e rappresenta un’importante risorsa scientifica. La banca dati online copre il periodo compreso
tra il 1995 e oggi, mentre i dati completi iniziano a partire dal
1997. Dal momento che i ghiacciai sono tra gli indicatori più
affidabili del cambiamento climatico e poiché possono avere
effetti importanti sulla disponibilità di acqua dolce, la conoscenza dei cambiamenti recenti e del comportamento futuro
sono di grande interesse per i climatologi e gli organismi governativi. L’intenso dibattito pubblico in corso sulla effettiva
rapidità con cui i ghiacciai dell’Himalaya si stanno ritirando
sottolinea la necessità di un costante monitoraggio dei ghiacciai di tutto il mondo. A questo scopo, l’ESA ha fatto partire
il progetto GlobGlacier nel 2007 come iniziativa di spicco
finalizzata allo sviluppo e all’applicazione delle metodologie
esistenti al monitoraggio di 20 000 ghiacciai, contribuendo
cosí alla realizzazione di un inventario globale dei ghiacciai
tramite osservazioni satellitari.
Risposte efficaci alle esigenze degli scienziati
Sebbene i dati satellitari forniscano un’immagine sempre più
nitida del nostro pianeta, la comunità scientifica ha identificato le aree nelle quali la mancanza di serie di dati precisi rende ancora difficile una reale comprensione della Terra come
sistema globale.
Le esigenze sottolineate dagli scienziati includono l’ottenimento di dati sul campo gravitazionale terrestre, sulla quantità di umidità presente al suolo, sulla salinità degli oceani e
sullo spessore delle calotte di ghiaccio terrestri e marine. In
risposta a queste esigenze, l’ESA ha concepito una nuova famiglia di satelliti chiamati Earth Explorer sin dal 1999.
Nel 2009, il satellite Gravity field and steady-state Ocean
Circulation Explorer (GOCE) è stato il primo degli Earth
Explorer a entrare in orbita. GOCE sta raccogliendo dati gravitazionali tridimensionali da tutto il globo per produrre la
mappa più precisa del campo gravitazionale terrestre mai ricavata finora e per raffinare il modello del geoide. Una conoscenza precisa del geoide giocherà un ruolo molto importante
nello studio del nostro pianeta, dei suoi oceani e della sua
atmosfera. Servirà da modello di riferimento per le misurazioni e per i modelli di previsione del cambiamento del livello
del mare, della circolazione oceanica e delle dinamiche delle
calotte polari. Il satellite Soil Moisture and Ocean Salinity
(SMOS) è stato il secondo Earth Explorer a entrare in orbita,
alla fine del 2009. SMOS è il primo satellite progettato per
mappare la salinità della superficie marina e per monitorare
l’umidità del suolo su scala globale.
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SPACEMAG
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Storia di copertina
Questi dati contribuiranno a migliorare la capacità di previsione delle evoluzioni meteorologiche e degli eventi estremi,
ma anche a rendere più precise le previsioni climatiche stagionali. CryoSat-2, il terzo Earth Explorer a essere lanciato
in orbita, misurerà con precisione le variazioni di spessore del
ghiaccio galleggiante sugli oceani polari e le variazioni dello
spessore delle vaste calotte di ghiaccio che coprono la Groenlandia e l’Antartide, portando a una
migliore comprensione del ruolo giocato dal ghiaccio nel sistema Terra. Oltre
a questi, sono stati selezionati e sono in
corso di sviluppo altri tre satelliti Earth
Explorer.
I climatologi hanno inoltre espresso preoccupazione in merito alla possibilità che
carenze nelle osservazioni satellitari possano introdurre elementi di incertezza e
portare a dei modelli erronei. Per rispondere a questa esigenza, l’ESA sta attualmente sviluppando cinque satelliti, chiamati Sentinel, dedicati alla sostituzione
dei satelliti per i quali è programmato il
ritiro dal servizio. I Sentinel vengono sviluppati nel contesto dell’iniziativa Global Monitoring for Environment and Security (GMES) dell’Unione Europea, che unisce la capacità
dell’Europa di raccogliere e gestire i dati satellitari insieme ai
dati raccolti in-situ relativi a problematiche ambientali e di
sicurezza civile. Il GMES è uno dei programmi più ambiziosi
e di più ampia portata mai intrapresi, una pietra miliare per
le ambizioni spaziali dell’Europa. L’ESA è responsabile dello
sviluppo e della gestione della sua componente spaziale.
Pronti alla sfida
La Convenzione dell’ONU sui cambiamenti climatici (UNFCCC) - un trattato ambientale internazionale per stabilizzare le concentrazioni di gas serra in atmosfera - ha da lungo
tempo riconosciuto la necessità di osservazioni globali delle
variabili climatiche per quantificare lo stato del nostro clima. Di conseguenza, nel 1992 si è istituito il Global Climate
Observing System (GCOS) per garantire che le osservazioni di alta qualità
necessarie per rispondere ai problemi
correlati al clima venissero realizzate e
rese disponibili a tutti gli utenti. Per
raggiungere questo obiettivo, il GCOS
ha definito una serie di variabili climatiche essenziali e ha richiesto alle agenzie
spaziali di tutto il mondo di fornire per
queste variabili una serie di dati climatici affidabili e di alta qualità.
L’ESA ha risposto a questa chiamata con
la sua nuova Climate Change Initiative.
I dati archiviati dei satelliti dell’ESA
vengono combinati con i dati delle nuove missioni per produrre informazioni
su una vasta gamma di variabili climatiche, quali ad esempio le concentrazioni
di gas serra, l’estensione e lo spessore delle calotte di ghiaccio marine, nonché la temperatura e l’altezza della superficie
marina. L’iniziativa fornisce alla comunità scientifica internazionale un potente strumento per monitorare e comprendere
appieno lo stato del sistema climatico e contribuire alla previsione dei possibili effetti di un cambiamento climatico.
I satelliti
hanno un
ruolo cruciale
nelle politiche
ambientali
internazionali
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Sostegno alle politiche ambientali internazionali
Oltre che per la climatologia, i dati satellitari giocano un ruolo potenzialmente cruciale nell’attuazione delle politiche di
risposta al cambiamento climatico. L’importanza di tagliare
le emissioni di questi gas ‘antropogenici’, o di origine umana,
è stata sottolineata dalla conferenza UNFCCC, il COP15,
svoltasi a Copenaghen, (Danimarca) dal 7 al 18 dicembre
2009. I rappresentanti di vari governi del mondo hanno
partecipato all’evento per decidere sulla portata delle future
riduzioni delle emissioni di gas serra lavorando alla stesura
di un nuovo accordo internazionale prima della scadenza del
Protocollo di Kyoto, nel 2012. Si è raggiunto un accordo su
un processo secondo il quale i paesi indicheranno i propri
obiettivi su base volontaria. Seguirà un lungo negoziato per
cercare di rendere vincolanti questi obiettivi e per includerli
in un trattato internazionale.
Ogni anno circa 13 milioni di ettari di foresta pluviale un’area delle dimensioni della Grecia - vengono disboscati
rilasciando milioni di tonnellate di emissioni di carbonio in
atmosfera. Secondo la nuova politica dell’UNFCCC, i paesi intenzionati e pronti a ridurre le emissioni derivate dalla
deforestazione riceveranno incentivi economici in cambio di
questo loro impegno. Per sostenere questa politica, l’ESA ha
avviato il progetto Forest Monitoring. Per misurare la riduzione di emissioni derivanti dalla deforestazione, è necessario
rilevare le variazioni di superficie e densità delle aree forestali, nonché stimare i cambiamenti risultanti nel volume di
carbonio in atmosfera, confrontando i dati con un livello di
riferimento storicizzato o una proiezione. I dati storici dei
satelliti verranno forniti dagli archivi dell’ESA che partono
dal 1991, mentre i dati futuri verranno forniti dai prossimi
satelliti Sentinel.
Il legame con la realtá quotidiana
È molto importante rendere le immagini satellitari e le applicazioni più facilmente accessibili e comprensibili ai cittadini.
Questo consente di far capire al pubblico l’effettivo impatto
del cambiamento climatico a livello locale. L’ESA concentra i
suoi sforzi in questo senso a Frascati, presso l’Earth Observation Centre (ESRIN). L’ESRIN è responsabile della raccolta,
archiviazione e distribuzione dei dati satellitari di osservazione della terra agli utenti di tali servizi. I dati che i ricercatori
dell’ESRIN ricavano dai satelliti dell’ESA consentono loro di
condurre una vasta gamma di analisi. Per esempio, sono in
grado di indagare sui cambiamenti dei livelli marini su lunghi
orizzonti temporali e - piú vicino a noi - di stabilire di quanto
si alzi e si abbassi il monte Etna a seconda del livello di attività sismica e vulcanica che si registra nel sottosuolo. Il Centro ha stretti collegamenti con l’industria europea, l’Unione
Europea e i ministeri della protezione civile, dell’agricoltura
e dell’ambiente degli stati membri dell’ESA, oltre che con le
università, gli istituti di ricerca e le autorità locali. L’ESRIN,
che dà lavoro a oltre 600 persone, coopera anche con organizzazioni internazionali, fra cui le agenzie dell’ONU e la
Commissione Europea, e gioca un ruolo importante in numerosi progetti internazionali, fra cui l’International Charter
on Space and Major Disasters.
Su scala locale, l’ESRIN sorveglia 8000 aree ‘a rischio sismico’
in Italia, quali ad esempio l’Etna e il golfo di Napoli, mappando le variazioni del rischio. Si tratta di una parte cruciale della
strategia di allarme preventivo per gli eventi sismici e vulcanici della regione. Dopo il terremoto da 6,3 gradi Richter che
ha colpito L’Aquila e l’Italia centrale nell’aprile del 2009, gli
scienziati dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico
dell’Ambiente (IREA-CNR) e dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) sono stati in grado di mappare
Una visione del Nord Italia ripresa da COSMO-SkyMed
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L’immagine COSMO-SkyMed a 1 metro di risoluzione spaziale
riprende la sommità dell’Etna
Un satellite della costellazione di COSMO-SkyMed
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le deformazioni della superficie e di notare immediatamente
lo schema dello sciame sismico studiando dati radar del satellite Envisat dell’ESA e della costellazione COSMO-SkyMed
dell’Agenzia spaziale italiana (ASI). Comprendere gli sciami
sismici e i meccanismi di movimento delle faglie getta luce
sui rischi sismici futuri dell’area interessata.
Gli scienziati e le agenzie italiane sono state rapide a concretizzare i vantaggi offerti dai dati satellitari. Gli scienziati
dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
hanno utilizzato i dati dell’Envisat per mappare i cambiamenti nella caldera dei Campi Flegrei - una regione ad anello
che include diversi vulcani - e hanno scoperto che l’area si è
sollevata di circa 2,8 centimetri dal 2005 al 2006. Dal 2002,
l’osservatorio vesuviano dell’Istituto Nazionale di Geofisica e
Vulcanologia (INGV) ha incluso nei suoi rapporti di sorveglianza i dati ricavati dai satelliti,, un’innovazione seguita a
un progetto con l’ESA denominato MINERVA (Monitoring
by Interferometric SAR of Environmental Risk in Volcanic
Areas).
Risposte efficaci
Da più di quarant’anni i satelliti forniscono dati preziosi sul
nostro pianeta, aumentando la nostra conoscenza delle modalità con cui la Terra agisce come sistema complesso e interattivo e migliorando la nostra fiducia nelle previsioni relative
ai cambiamenti climatici.
La richiesta di dati di questo tipo aumenta quotidianamente
dato che i governanti si trovano a fronteggiare la sfida del
cambiamento ambientale, la gestione di uno sviluppo sostenibile e la risposta alle catastrofi naturali e ai problemi della
sicurezza civile. Proprio per questo, l’incisivo programma di
Osservazione della Terra dell’ESA prevede il lancio di ben 17
satelliti nei prossimi sette anni □
*Direttore Osservazione della Terra dell’ESA
Our planet is in danger?
14
In order to analyse long-term climatic trends and
changes, scientist need a continous flow of data
R
ecords show that the Earth has always undergone
major changes. Change is a natural property of
the Earth System, but there is mounting evidence
that those imposed on the system during the last 150
years cannot be compared with any previous changes. In
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concentrations far beyond the maxima reached during
the last million years. To determine whether these humaninduced recent changes could ultimately destabilise the
Earth System, both natural system variability and the
consequences of human activities have to be fully under-
Cover story
The consequences of a warming climate are far-reaching,
potentially affecting fresh water resources and global food
production. Global temperatures are predicted to continue rising, bringing changes in weather patterns, rising sea
levels and increased frequency and intensity of extreme
weather events such as storms, floods, droughts and heat
waves.
Understanding our planet and detecting trends
Planet Earth is made up of many components – atmosphere, land, sea and ice. Their complex interactions
create and maintain conditions that support life. In order
for scientists to understand phenomena linked to climate
change, it is vital to be able to see the big picture and to
determine how these processes influence each other and
are also increasingly influenced by human activity.
Satellite data have improved our ability to monitor and
understand this influence and show how atmospheric
accumulations of greenhouse gases (GHGs) change over
time. Analysing data from ESA’s Envisat satellite from
2003 to 2005, scientists produced the first time series
showing the global distribution of the most important anthropogenic greenhouse gases – CO2 and methane – that
contribute to global warming. Data like these are critical
for establishing baselines by which to measure emission
reduction programmes.
For scientists to be able to identify and analyse long-term
climatic trends and changes, it is important to have access to continuous data over long periods of time. ESA
affords this to scientists by providing an archive of data
going back nearly 20 years. For example, data acquired
by ESA’s ERS-2 and Envisat show sea levels have been
rising by three millimetres a year since the early 1990s.
Monitoring key climate indicators
The temperature of the surface of the ocean is one of
the most stable of several geographical variables which,
when determined globally, characterises the state of the
Earth’s climate system. Measuring sea surface temperature (SST) on a long-term basis is one of the most reliable
ways to establish the rate of global warming. Satellite
data from around the world are feeding into an ambitious
scheme to deliver a new generation of multi-sensor, highresolution SST products in real time. In the future, this
scheme will deliver a rigorous SST climate data record.
ESA is sponsoring the scheme along with the UK Met
Office and is contributing to it with data from its Medspiration project, which combines data from multiple satellite systems to produce a robust set of sea surface data
for the waters around Europe and also the whole of the
Atlantic Ocean. An ultra high-resolution SST map of all 2
965 500 square kilometres of the Mediterranean Sea is
being made available daily.
Quantifying fire is also important for the ongoing study of
climate change as fires not only destroy ancient forests
full of valuable plants and wildlife but are also a major cause of global air pollution. Some 130,000 square
kilometres of forest (almost half the size of Italy) are burnt
each year, pumping billions of tonnes of smoke and
GHGs into the atmosphere. The 1998 El Niño, for example, helped encourage fires across Borneo that emitted up
to 2.5 billion tonnes of CO2 into the atmosphere, equivalent to Europe’s entire carbon emissions that year.
Satellites have been continuously surveying fires burning
across the Earth’s surface for decades. ESA developed
the first multi-year global fire atlas and makes the data
available to users online in near-real time through its ATSR
World Fire Atlas. The atlas, which is also used to feed atmospheric studies, provides data approximately six hours
after acquisition and represents an important scientific
resource. The online database covers 1995 to present,
with complete yearly coverage beginning in 1997.
Since glaciers are among the most reliable indicators
of climate change and because they can have a major
influence on water availability, knowledge of the recent
changes and future behaviour is of great interest for
climate scientists and governing bodies. The ongoing
intense public debate on how rapidly the Himalayan
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Cover story
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glaciers are retreating highlights the necessity for the constant monitoring of glaciers worldwide. To this end, ESA
started the GlobGlacier project in 2007 as a major effort
to develop and apply existing methodologies to monitor
20 000 glaciers and contribute to a global glacier inventory using satellite observations.
Responding to the needs of scientists
Although satellite data have provided an ever-clearer
picture of our planet, the scientific community has identified areas where precise data sets are still needed to gain
a better understanding of the Earth as a global system.
The needs outlined by the scientists included obtaining
data on Earth’s gravitational field, the amount of moisture
in soil, the salinity of the oceans and the thickness of land
and sea ice. Responding to these needs, ESA adopted a
new family of satellites called Earth Explorers in 1999.
In 2009, the Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) satellite became the first Earth
Explorer in orbit. GOCE is collecting 3D gravity data all
over the globe to produce the most accurate map of
the Earth’s gravitational field to date and to refine the
geoid. Precise knowledge of the geoid will play a very
important role in the study of our planet, its oceans and
atmosphere. It will serve as the reference model for our
measurement and modelling of sea-level change, ocean
circulation and polar ice cap dynamics. The Soil Moisture
and Ocean Salinity (SMOS) satellite became the second
Earth Explorer in orbit in late 2009. SMOS is the first
satellite designed both to map sea surface salinity and to
monitor soil moisture on a global scale. These data will
contribute to better weather and extreme-event forecasting as well as seasonal-climate forecasting. CryoSat-2,
the third Earth Explorer put into orbit, will accurately
measure the changes in the thickness of floating ice in the
polar oceans and variations in the thickness of the vast
ice sheets that overlie Greenland and Antarctica, leading
to a better understanding of the role ice plays in the Earth
system. In addition to these, three other Earth Explorers
have been selected and are under development.
Climate scientists have also expressed concerns that
gaps in satellite observations can introduce uncertainties and lead to erroneous modelling. In response, ESA is
currently developing five dedicated satellites, called the
Sentinels, to replace the satellites
View of a hurricane from the
International Space Station
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scheduled to go out of service. The Sentinels are being
developed within the European Union’s Global Monitoring for Environment and Security (GMES) initiative, which
brings together the capacity of Europe to collect and
manage satellite and in-situ data on the environment and
civil security. GMES is one of the most ambitious and encompassing programmes ever undertaken, and a cornerstone of European space ambitions. ESA is responsible
for developing and managing its space component.
Rising to the challenge
The United Nations Framework Convention on Climate
Change (UNFCCC) – an international environmental treaty
to stabilise greenhouse gas concentrations in the atmosphere – has long recognised the need for global observations of climate variables in order to quantify the state
of our climate. As a result, the Global Climate Observing
System (GCOS) was established in 1992 to ensure that
the high-quality observations needed to address climaterelated issues are obtained and made available to all
users. To meet this goal, GCOS defined a set of Essential
Climate Variables and called on space agencies worldwide to deliver high-quality reliable climate data sets of
them.
ESA has responded to this call with its new Climate
Change Initiative. Archived ESA satellite data is being
combined with data from new missions to produce information on a wide range of climate variables such as GHG
concentrations, sea-ice extent and thickness, and seasurface temperature and height. The initiative provides
the international scientific community with a powerful tool
to monitor and understand better the state of the climate
system and help to predict the effects a changing climate
may bring.
Supporting international environmental policies
Beyond climate science, satellite data play a potentially
critical role in the implementation of policies that address
climate change. The importance of cutting emissions from
these ‘anthropogenic’, or manmade, gases was highlighted at the UNFCCC Conference, COP15, in Copenhagen,
Denmark, from 7–18 December 2009. Government representatives from around the world gathered at the event to
decide on the future extent of reductions in greenhouse
Cover story
gas emissions by working out a new international agreement before the Kyoto Protocol expires in 2012. What
was agreed upon was a process whereby countries will
list their targets voluntarily. A long negotiation will follow
to try to make these binding and included in an international treaty.
Every year some 13 million hectares of rainforests — an
area the size of Greece — are cut down releasing millions of tonnes of carbon emissions into the atmosphere.
Under a new policy of the UNFCCC, countries that are
willing and able to reduce emissions from deforestation
would be financially compensated for doing so. To support the policy, ESA has started the Forest Monitoring
project. In order to measure reduction of emissions from
deforestation, it is necessary to detect changes in forest
area and density and estimate resulting carbon stock
changes, in comparison with a historical reference level
or projection. Historical satellite data will be supplied from
ESA archives dating back to 1991, and future data will be
provided by the upcoming Sentinel satellites.
Making the connection
Making satellite imagery and applications more easily accessible and understandable to the general public is very
important, so they can see the impact that climate change
has at the local level. This undertaking is being carried
out in Italy at ESA’s Earth Observation Centre (ESRIN) in
Frascati. ESRIN is responsible for collecting, storing and
distributing EO satellite data to those who use its services. The data that ESRIN researchers capture from the
ESA satellites enables them to conduct a range of analyses. For example, they are able to investigate changes in
sea levels over long periods of time and – closer to home
– how much Mount Etna rises and lowers depending on
the level of volcanic and seismic activity underneath.
The centre has close links with European industry, the
European Union and the civil protection, agriculture and
environment ministries within ESA Member States, as well
as universities, research institutes and local authorities.
ESRIN, which employs over 600 people, also cooperates
with international organisations including UN agencies
and the European Commission, and plays an important role in many international projects, including
the International Charter on Space and Major Disasters.
Acting locally, ESRIN monitors 8000 seismically ‘at risk’
areas in Italy such as Etna and the Bay of Naples, mapping risk changes. This is a crucial part of the earlywarning strategy for earthquakes and volcanic eruptions
in the region. After the 6.3 earthquake that shook L’Aquila
in central Italy in April 2009, scientists from Italy’s Istituto
per il Rilevamento Elettromagnetico dell’ Ambiente (IREACNR) and the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) were able to map surface deformations and
immediately see the pattern of the earthquake by studying satellite radar data from ESA’s Envisat and the Italian
space agency’s (ASI) COSMO-SkyMed constellation.
Understanding earthquake patterns and faulting mechanisms sheds light on future seismic risks in the area.
Italian scientists and agencies have been quick to embrace the benefits satellite data can provide. Scientists
at the Institute for the Electromagnetic Sensing of the
Environment (IREA) of the Italian National Research
Council (CNR) used Envisat data to map the changes in
the Campi Flegrei caldera – a ring-shaped region that
includes several volcanoes – and discovered the area has
uplifted about 2.8 centimetres from 2005 to 2006. Since
2002, the Vesuvius Observatory of Italy’s National Institute
of Geophysics and Volcanology has included satellitederived data in its Surveillance Reports, an innovation
following a project with ESA called MINERVA (Monitoring
by Interferometric SAR of Environmental Risk in Volcanic
Areas).
Meeting the demand
For more than 40 years, satellites have delivered valuable data about our planet, increased our knowledge of
how the Earth works as an interacting, complex system
and have improved our confidence in climate change
predictions. Demands for these data are increasing daily
as decision-makers are faced with responding to environmental change, managing sustainable development and
responding to natural disasters and civil security issues.
In response, ESA’s vigorous EO programme will launch 17
satellites over the next seven years □
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Storia di copertina
Terremoti:
l’occhio dei
satelliti per
le operazioni
di soccorso
Il contributo più importante
è fornire il quadro della
situazione a terra
di Angelo Mauri
18
D
opo i violenti terremoti che hanno colpito recentemente Cina, Italia e Haiti, i sistemi di telerilevamento sono riusciti in poche ore a fornire dati preziosissimi, consentendo un coordinamento e un dispiegamento
più efficace dei soccorsi. Il contributo maggiore offerto dalle
immagini satellitari è di proporre un quadro per quanto possibile chiaro della situazione a terra, e dar modo a chi gestisce
le operazioni di primo soccorso di poter decidere rapidamente e con efficacia. Nel post terremoto, infatti, la velocità nel
reperire informazioni è fondamentale per salvare vite umane, mettere in sicurezza le zone colpite, predisporre aree di
accoglienza dei senzatetto. Tra le numerose aziende che nel
mondo sono attive nel campo del telerilevamento si è particolarmente distinta durante le emergenze citate la società italiana e-GEOS, costituita da Telespazio (Finmeccanica/Thales) e
dall’Agenzia Spaziale Italiana. e-GEOS, come per altre aree
applicative, persegue un approccio orientato a fornire applicazioni rivolte all’utente finale utilizzando vari tipi di dati:
VHR (Very High Resolution) ottici e radar; ciò costituisce
un fattore determinante per abbreviare i tempi di risposta
all’emergenza e fornire una ampia gamma d’ informazioni in
caso di terremoto.
In primo luogo e-GEOS può disporre dei dati radar dei satelliti del sistema duale COSMO-SkyMed realizzato dall’ASI
con il ministero della Difesa italiano con il contributo determinante delle aziende del Gruppo Finmeccanica: Telespazio e Thales Alenia Space. COSMO-SkyMed è oggi una
costellazione di tre satelliti, un quarto sarà lanciato alla fine
del 2010, e permette l’osservazione di un punto del nostro
Pianeta con un’altissima frequenza di rivisitazione. e-GEOS,
inoltre, può contare sui dati ottici di satelliti avanzatissimi,
come GeoEye-1 e IKONOS, generando una offerta di soluzioni applicative nel settore delle geospatial information fino
ad oggi impossibile. In caso di calamità, come appunto i terremoti, l’approccio multi-missione di e-GEOS consente alla
società di poter rispondere prontamente alle richieste di dati
georeferenziati: mappe dettagliate, informazioni sulla percor-
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ribilità delle strade, spostamento del terreno, prima valutazione dei danni alle strutture. In particolare i dati radar satellitari
sono stati utilizzati in Cina, in Abruzzo e più recentemente
ad Haiti.
CINA, 12 maggio 2008: la provincia del Sichuan è colpita
da un terremoto di magnitudo 7,8 gradi della scala Richter: i
morti sono 80.000, case, infrastrutture e strade sono crollate,
alcune zone sono rimaste isolate. Le pessime condizioni meteo
rendono impossibile l’invio di aerei ed elicotteri. I movimenti via terra sono altrettanto difficoltosi: non si conoscono le
condizioni di strade e ponti. Un altro pericolo è rappresentato
dalle grandi dighe che potrebbero essere crollate o danneggiate, quella di Zipingpu, ad esempio, non si trova lontana
dall’epicentro del sisma. Le nuvole sovrastano l’intera area e
quindi i satelliti ottici non possono operare.
Il Governo Italiano e l’ASI mettono a disposizione delle autorità cinesi la costellazione COSMO-SkyMed: dal Centro
Spaziale del Fucino di Telespazio sono pianificate le acquisizioni satellitari sulle aree colpite dal sisma; intanto un team
di tecnici di e-GEOS è entrato in allarme. E’ il satellite COSMO-2 a scaricare i primi dati al Centro Spaziale di Matera.
Le immagini sono processate dal team e-GEOS e consegnate
al governo cinese appena 28 ore dopo la scossa principale. In
una di queste immagini appare la diga di Zipingpu, con il suo
immenso invaso che sovrasta la città storica di GuanXian. I
satelliti radar italiani continueranno a monitorarla anche nei
giorni seguenti.
Le immagini utilizzate sono Spotlight (1 metro di risoluzione): la loro precisione permette di controllare lo stato di
infrastrutture come ponti ed edifici. A causa delle condizioni meteo avverse il SAR (Synthetic Aperture Radar) di cui è
dotata la costellazione COSMO-SkyMed è l’unico strumento in grado di penetrare le nuvole e fornire immagini precise delle aree terremotate. Dopo la prima fase di emergenza,
COSMO-SkyMed ha continuato il monitoraggio dell’area
realizzando ben 247 acquisizioni nel periodo tra il 28 maggio
e il 15 giugno 2008. Un contributo fondamentale ai soccorsi,
riconosciuto anche dalla stampa cinese.
ITALIA, 6 aprile 2009: alle 03,32 un terremoto di magnitudo 5,8 della scala Richter colpisce la città dell’Aquila e la sua
provincia. Tramite AGEA (l’Agenzia per le erogazioni in agricoltura) il Dipartimento di Protezione civile allerta e-GEOS.
La prima immagine post evento sismico viene acquisita solo
poche ore dopo la scossa principale: è un’immagine ottica ad
alta risoluzione dal satellite IKONOS. e-GEOS dispone di un
ampio GeoDataBase costituito da immagini satellitari e aeree
dell’intero territorio nazionale italiano. Grazie a questi dati, i
tecnici iniziano un’analisi di change detection, confrontando
immagini pre e post sisma, e producono un primo report di
valutazione dei danni in cui sono evidenziati i crolli e i cambiamenti del suolo. Tali dati sono a disposizione della Protezione civile dalle ore 04.00 del 7 aprile.
AGEA, attraverso il consorzio Telaer guidato da e-GEOS, dispone nuove ricognizioni aeree sull’Aquila per i giorni del 6
e 7 aprile. La risoluzione di queste immagini arriva fino a 20
centimetri: sono dati preziosi che consentono analisi aggiornate e sempre più accurate.
Intanto, grazie alla stretta collaborazione tra ASI, Telespazio
ed e-GEOS, anche la costellazione COSMO-SkyMed è entrata in azione. I dati radar consentono un’analisi interferometrica della zona colpita. I primi due interferogrammi sono
stati ottenuti utilizzando i dati processati dall’Istituto IREACNR (Istituto rilevamento elettromagnetico dell’ambiente) e
da e-GEOS. Entrambi si basano su immagini della stessa zona
geografica acquisite con gli stessi angoli di veduta, in tempi
Storia di copertina
diversi, allo scopo di misurare, mediante l’utilizzo di algoritmi
specifici, deformazioni della superficie terrestre. Nell’interferogramma l’informazione è data da frange colorate; un ciclo
completo di colori corrisponde ad uno spostamento del terreno di circa 15 mm. Vicino all’epicentro del sisma si misurano
15 cm di spostamento del suolo. Dati radar di questo tipo
contribuiscono allo studio dei meccanismi che hanno causato
il terremoto.
Le acquisizioni radar del 9 aprile hanno
in particolare consentito, attraverso la
sovrapposizione di immagini delle stesse zone riprese il 22 marzo, un’ulteriore
analisi di change detection, ovvero delle
variazioni pre e post sisma; la visualizzazione è basata sull’attribuzione di falsi
colori ai dati. Il monitoraggio è continuato anche nei giorni dopo il terremoto, ovvero i dati radar sono stati utilizzati
non solo per l’analisi degli spostamenti
co-sismici (dovuti alla scossa principale)
ma anche per monitorare i movimenti
post-sismici (dovuti alle scosse di assestamento).
COSMO-SkyMed. In parallelo il team operativo di e-GEOS
recupera dati pregressi sull’area tra cui immagini satellitari radar e ottiche, topografia e reticoli stradali.
Il 16 gennaio, in collaborazione con il Department of Field
Support (UN-DFS) delle Nazioni Unite, il team di lavoro GMOSAIC (Rapid Geospatial Reporting Service Team), di cui
fa parte e-GEOS con partner quali EUSC (European Union
Satellite Centre), inizia a fornire dati processati. Immagini e
mappe del territorio di Haiti sono consegnate a Nazioni Unite, Croce Rossa spagnola e ai ministeri italiani degli Affari
Esteri (Unità di Crisi) e della Difesa. Si
tratta di mappe di valutazione del danno che individuano i crolli, lo stato delle
infrastrutture e degli edifici; a queste si
affiancano mappe di percorribilità stradale che forniscono ai soccorsi un quadro
chiaro sulle condizioni delle vie di comunicazione, in gran parte ostruite dalle macerie. Da satellite sono inoltre individuati
gli assembramenti degli sfollati che nascono spontaneamente nei parchi e nelle
aree aperte della città. Le prime analisi
interferometriche e di change detection
basate su dati radar COSMO-SkyMed
sono fornite il 18 gennaio.
Nei terremoti di Cina, Italia e Haiti i sistemi di telerilevamento sono stati fondamentali per acquisire informazioni sulle
zone colpite, un contributo che ha permesso un miglior coordinamento e utilizzo dei soccorsi. La possibilità di integrare
dati radar e ottici si è rivelata fondamentale per acquisire una
gamma completa d’informazioni. Per il futuro, la sfida è sicuramente quella di abbreviare ancora di più i tempi di risposta
alle emergenze. In questo senso, il lancio del quarto satellite
della costellazione COSMO-SkyMed porterà un contributo
notevole aumentando la copertura globale della costellazione
e abbassando il tempo di revisit su ogni punto della Terra □
Skymed e
GeoEye in
poco tempo
hanno
acquisito le
immagini del
sisma di Haiti
HAITI, 12 gennaio 2010: una scossa di terremoto di 7,0 gradi della scala
Richter, con epicentro localizzato a circa 25 chilometri in direzione Ovest-Sud-Ovest della capitale Port-au-Prince colpisce lo Stato caraibico di Haiti. Alla scossa principale seguono
una lunga serie di repliche, quattordici delle quali di magnitudo compresa tra 5,0 e 5,9.
Lo stato di Haiti è in ginocchio, totalmente incapace di far
fronte a una tragedia che per numero di vittime può essere
paragonata al terribile Tsunami del dicembre 2004. La comunità internazionale si mobilita, e-GEOS agisce nell’ambito
del progetto G-MOSAIC (GMES services for Management
of Operations, Situation Awareness and Intelligence for regional Crises) dell’Unione Europea, di cui è coordinatore.
A poche ore dal sisma il satellite ottico ad alta risoluzione GeoEye-1 acquisisce la prima immagine di Port–au–Prince. La
prima immagine radar è del giorno seguente: una Spotlight
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SPACEMAG
19
Storia di copertina
Earthquakes: satellites vital
in aid operations
At l’Aquila monitoring went on for many days to register
aftershocks and inherent dangers
E
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arthquakes have been stealing the scene recently
on world news, with their terrible effects and their
unending toll of human lives. Soon after the earthquakes hitting China, Italy and Haiti in the last few years
the useful data relayed in the following hours by remote
sensing systems helped coordinating efficiently rescue
operations on the ground.
The Italian e-GEOS ranks among the many remote sensing operators in the field. Created byTelespazio and the
Italian Space Agency it supplies radar and VHR optical
data gathered by the dual system COSMO-SkyMed
developed jointly by ASI and the Italian Defence Ministry. COSMO-SkyMed consists of a constellation of three
satellites soon to be implemented by a fourth one covering
our planet with a high frequency of passages. Optical data
collected by last generation satellites such as GeoEye-1
and IKONOS complete COSMO-SkyMed geospatial
information offer. Satellite radars in particular were very
helpful in recent emergency since they can operate 24h
a day under every meteorological condition. China, May
12, 2008. A 7.8 Richter scale earthquake hits the Sichuan
Province, the worst since 1976 killing 80,000 persons,
isolating many areas. Chinese Premier Wen Jiabao alerts
the Army, but weather conditions inhibit flying in the whole
region and blind optical satellites. There is no information
on disrupted communications, railroads, roads and the
great Zipingpu dam nearby. The Italian Government and
the Italian Space Agency, offer to Chinese authorities the
images taken by COSMOS-SkyMed satellite. The images
unloaded at the Matera Space Center and processed by
an e-GEOS team reach Beijing 28 hours after the first
shock showing in detail the Zipingpu dam. Two days after
the quake the first images of the isolated city of Beichuan
show total destruction on the south side and the river
crossing the city clogged by landslides. The COSMOSSkyMed Spotlight images can be used to assess damages
on buildings and bridges. Because of bad weather only the
COSMO-SkyMed Synthetic Aperture Radar, SAR, can pierce the clouds and show situation on the ground. After the
quake the area has been monitored by COSMO-SkyMed
with more than 240 passages, its role in rescue operations
being praised by the Chinese press. Italy, April 6, 2009: at
03.32A a 5.8 Richter scale earthquake hits L’Aquila and its
province in Central Italy. The Civil Defence Agency alerts
e-GEOS and a special team is in action around the clock.
First high-resolution images are unloaded just a few hours
after the event by the IKONOS satellite. Thanks to e-GEOS
constantly updated GeoDataBase archives images can be
compared and analysed for changes detection. Results are
forwarded to the Civil Defence Agency 24 hours after the
earthquake. AGEA, through the Telaer Consortium led by
e-GEOS, orders new air reconnaissance over the region
bringing resolution down to 20 cm for more accurate inSPACEMAG
Numero 1
2010
ventory of damages. Thanks to close cooperation between
ASI, Telespazio and e-GEOS the COSMO-SkyMed starts
operating supplying an interferometric analysis of the disaster area. By comparing radar images of the same area
taken from the same viewpoints at different times, even the
slightest deformation as small as 15mm can be detected.
Near the epicentre the soil is deformed by 15cm. All these
data can help in understanding the origin of earthquakes.
The whole city of L’Aquila has been studied in this way,
comparing pre-seismic images and contributing to a correct
damage assessment. At l’Aquila monitoring went on for
many days to register aftershocks and inherent dangers.
Haiti, January 12, 2010: a 7.0 Richter scale earthquake hits
the Caribbean republic of Haiti its epicentre being just 25
km WSW of its capital city, Port-au-Prince. The main shock
is followed by a cluster of aftershocks, fourteen of them
with a magnitude ranking between 5.0 and 5.9 Richter
scale. The proportions of the disaster equal the Dec. 2004
Tsunami and international aid is under way a few hours
after the seism. E-GEOS operates as main coordinator
within the EU project called G-MOSAIC (GMES services
for Management of Operations, Situation Awareness and
Intelligence for regional Crises). The first satellite pictures
of Port-au-Prince in ruins arrive from the high resolution
optical satellite GeoEye-1 while an e-GEOS documentation
team retrieves the region’s past images – both optical and
radar ones – as well as road maps and topography.
On Jan. 16 the first processed data are available thanks
to the work of the G-MOSAIC Rapid Geospatial Reporting Service Team formed by e-GEOS staff and partners
like the EUSC (European Union Satellite Centre) in close
cooperation with the UN Department of Field Support (UNDFS). Images are immediately forwarded to UN, the Spanish Red Cross and the Italian Defence and Foreign Affairs
Ministries. Maps assess damages pinpointing collapsed
buildings and dangerous areas and supply vital information
on the road network indicating obstructions and by-passes.
Satellites monitor also the first spontaneous grouping of
survivors in the city parks and open spaces. On Jan. 18 the
radar data collected by COSMO-SkyMed supply the first
interferometric analyses on change detection, while direct
intervention on the disaster area by the Italian Government
rescue teams relies on support from e-GEOS and ASI
helping ground them to pick up their way among the rubble
and the debris. These three tragic episodes underline
once more the fundamental importance of remote sensing (combining optical and radar data) to get a complete
picture in order to coordinate quickly and efficiently rescue
operations. Next step will be to reduce the time of satellites’
intervention. To achieve this a major contribution will come
from the launching of the fourth COSMO-SkyMed satellite:
the constellation now complete will guarantee a higher
frequency in revisiting disaster areas □
Storia di copertina
Sarà possibile in futuro
prevedere i terremoti?
Lo spazio è un punto di osservazione privilegiato che
consente di osservare enormi superfici con pochi satelliti
di Roberto Battiston*
I
l sisma dell’aprile 2009 in Abruzzo, quello cinese di Wenchuan del maggio 2008, le catastrofi del maremoto del
2004 nell’ oceano indiano e di Haiti lo scorso gennaio
2010, riportano periodicamente alla ribalta della cronaca, in
modo clamoroso ma spesso assai poco scientifico, il tema della
prevedibilità dei terremoti. Ad oggi, purtroppo, non esiste un
metodo di predizione affidabile. Esistono pero’ numerose osservazioni di anomalie (onde elettromagnetiche di bassa frequenza, effetti luminosi, variazioni termiche, rilasci di radon,
livello della falda acquifera, modifiche delle proprietà della
ionosfera o della magnetosfera, sciami sismici, etc.) che avvengono ore, giorni, talvolta settimane prima di sismi importanti. Ciò è documentato in centinaia di articoli scientifici,
decine di conferenze e libri (referenza: il bel libro Ionospheirc
Percursors of Earthquakes, di Pulinets e Boyarcuk , Editore
Springer) dedicati ai fenomeni precursori. Per cui non si puo’
sostenere che, in linea di principio, non si possa predire l’avvento di un sisma. Vi è pero’ una difficoltà intrinseca legata
alla vastità del territorio da monitorare. Le misure necessarie
per lo studio dei precursori sono di tipo locale. Equipaggiare
migliaia di km quadrati con opportuni sensori ha un costo
altissimo e non garantisce dati significativi, come mostrano
decenni di studi sulla faglia di S. Andrea in California. Per
cui i dati a disposizione sui precursori non sono sistematici.
Ma questo non significa che questi fenomeni non siano di
enorme entità. Grazie a tecniche basate sui segnali dei satelliti GPS, sono state osservate anomalie ionosferiche sopra
regioni poi colpite da un sisma. Nel caso delle emissioni del
Radon, l’isotopo instabile Rn222 ha 3,82 giorni di vita media e rilascia in ogni decadimento 5,8 MeV di energia che si
trasforma in calore. E’ stato calcolato che in coincidenza con
il terribile sisma di Sumatra del 26 dicembre 2004, l’energia
termica rilasciata dal Radon abbia superato di 8 volte l’energia meccanica liberata dal terremoto. Quantità così grandi di
energia e di ionizzazione dell’ aria sono in grado di alterare
localmente le proprietà della colonna atmosferica al punto
da formare nuvole di condensazione, fenomeno riportato
con una certa frequenza in collegamento con terremoti importanti anche se, occorre dirlo, in modo non sistematico e
non del tutto convincente. Importanti perturbazioni elettriche e magnetiche sono inoltre state osservate sia da terra che
dallo spazio. Lo spazio rappresenta un punto di osservazione
privilegiato, permettendo di monitorare enormi superfici con
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Storia di copertina
Earthquakes can be
foreseen?
C
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an earthquakes be foreseen? After Haiti,
2010, L’Aquila, 2009, Wenchuan, 2008, Tsunami, 2004, this is apparently the question of
the century. Alas, the answer is no, not now, not yet.
There are symptoms indeed of possible earthquakes
occurring hours, days, even weeks before the event:
low frequency electro magnetic waves, light effects,
thermal and ground-water level variations, radon
releases, ionosphere and magnetosphere alterations
fill the scientific literature on earthquakes. So unpredictability is not absolute, the actual difficulty is the
vast expanse of land that ought to be monitored.
Precursors can be detected by sensors but spreading sensors on thousand of square miles is far too
expensive and is not fail-proof as in the St. Andrew
Fault case in California, USA.
Thanks to GPS satellites signals, ionosphere anomalies have been observed over regions that afterwards experienced an earthquake. During its 3,82
days of ‘life’ Radon releases enormous amounts of
energy turning instantly to heat. In the 2004 Sumatra earthquake, thermal energy by Radon was
eight times more powerful than the mechanical one.
Those ample variations may alter atmosphere locally
condensing clouds over the area, but not always,
not systematically enough to be completely reliable
symptoms of impending events. Important electric
and magnetic perturbations have been recorded by
satellites in space, an ideal location to monitor wide
expanses of land. Earthquake frequency is high, two
a day at least pass the Richter scale point 5 and
precursors – even if non completely reliable - can
be spotted from space: for instance electromagnetic fields can be measured and their alterations
detected, ionosphere is under observation since
decades and cloud formations are monitored around
the clock by meteorological satellites and can be
checked against other earthquake precursors. Being earthquake-prone Italy is particularly keen on
early detection from space. Twenty years ago ASI
started studying a satellite, Esperia, for monitoring
the country. Esperia never left the drawing table,
but in 2004 France launched its DEMETER, the firs
satellite to detect electromagnetic and ionosphere
quake precursors, followed by Russia contemplating
a full constellation. In the 2005 Marco Polo mission
a elementary particles technological demonstrator, LAZIO-Sirad, was carried to the ISS by Italian
astronaut Roberto Vittori to study the Van Allen
belt. China is joining the space earthquake spotters
to monitor the particles falling from the Van Allen
belt when hit by Earth-originated electromagnetic
perturbations. Earthquakes prevision methods to
spare human life losses and devastating material
damages are the object of growing attention by the
scientific world. It must be reminded that in this case
knowledge is still far from being certain and much
research is still needed. But stakes are too high
to overlook any possible way of foreseeing earthquakes and prevent their terrible consequences □
SPACEMAG
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2010
un numero limitato di satelliti. Proprio quello che serve per
studiare fenomeni localmente rari come i terremoti, tenuto
conto che ogni giorno sulla terra ve ne sono in media un paio
con magnitudine maggiore di 5 nella scala Ricther. Ma dallo
spazio si possono osservare anche i fenomeni precursori? La
risposta sembra essere incoraggiante. I campi elettromagnetici, ad esempio, collegano la terra con la magnetosfera. Essi
possono essere misurati dallo spazio e le loro alterazioni possono influenzare la stabilità delle fasce di Van Allen causando
la precipitazione di particelle elementari energetiche (protoni, elettroni). La ionosfera è osservabile in modo sistematico
con satelliti ionosonda con tecniche disponibili da decenni
nonchè con misure in loco delle caratteristiche del plasma
ionosferico. Per non parlare dei fenomeni nuvolosi osservati con regolarità dai satelliti metereologici che forniscono
un enorme data base di informazioni che possono studiate
e correlate con fenomeni sismici. L’Italia ha una tradizione
decennale nello studio dei fenomeni sismici dallo spazio. Già
nel 2000 era stato effettuato per conto dell’ ASI uno studio
di fase A di un satellite, Esperia, dedicato a questo tipo di
studi. Purtroppo non se ne fece nulla ma nel 2004 la Francia ha messo in orbita DEMETER, un piccolo satellite per
molti versi simile ad Esperia, che ha permesso per la prima
volta di studiare dallo spazio in modo sistematico precursori
sismici di tipo elettromagnetico e ionosferico. La Russia sta
sviluppando un programma analogo, che prevede addirittura
una costellazione satellitare. Sempre per l’Italia, nel 2005 Roberto Vittori ha portato in orbita durante la missione “Marco
Polo” sulla ISS un dimostratore tecnologico, LAZIO-Sirad,
contentente un rivelatore di particelle elementari sviluppato
dall’ INFN e dedicato allo studio della stabilità delle fasce di
Van Allen. La Cina, infine, ha approvato per il 2013 un satellite interamente dedicato a questi studi, CSES, che sta per
China Seismo Electromagnetic Satellite : questo satellite sarà
realizzato nell‘ ambito di una collaborazione internazionale e
potrebbe ospitare rivelatori di particelle ionizzanti realizzati
in collaborazione con l’ASI, analoghi a LAZIO-Sirad, che
risultano particolarmente indicati per lo studio delle particelle che “precipitano” dalle fasce di Van Allen in seguito ad
una perturbazione elettromagnetica proveniente dalla terra.
L’attenzione verso gli studi di precursori sismici dallo spazio
è quindi crescente. Naturalmente occorre sottolineare siamo ancora in una fase esplorativa, ed è presto per parlare
di applicazioni e di affidabilità nelle previsioni dallo spazio:
solo attraverso la ricerca si puo’ pero‘ sperare di arrivare a dei
risultati utilizzabili. La posta in gioco è pero’ talmente alta
che non si deve lasciare nulla di intentato □
*Presidente della Commissione II Sezione INFN di Perugia;
componente del Comitato Tecnico Scientifico dell’ASI
Storia di copertina
Cosmo-Skymed
tra presente
e futuro
C
he ruolo ha avuto Cosmo-Skymed nella gestione
dei soccorsi del recente sisma ad Haiti?
La costellazione di satelliti è stata attivata d’intesa con
la Protezione Civile, il ministero degli Esteri e quello della
difesa per fornire immagini sulle zone disastrate in modo da
dare informazioni utili all’individuazione da un lato delle aree
colpite dal sisma e dall’altro per l’identificazione di strade e
di zone dove poter allestire dei campi di assistenza alla popolazione. Abbiamo anche lavorato con il progetto “G-Mosaic”
con l’Ue che si è attivato su richiesta della Support Unit delle
Nazioni Unite per poter integrare i dati di Cosmo a quelli del
satellite Geoeye, di cui in Europa siamo distributori esclusivi,
per fornire prodotti a valore aggiunto che poi sono stati resi
disponibili sui siti web delle varie Ong che si sono attivate per
questa calamità.
Dopo essere stato utilizzato in Abruzzo e ad Haiti crede
che questo sistema di osservazione terrestre si sia ritagliato un ruolo fondamentale nella gestione delle emergenze?
Si, assolutamente lo aveva già fatto nel maggio del 2008,
quando pur non operativo e con solo 2 satelliti, era stato il
sistema più veloce, tempestivo e corretto nell’acquisire i dati
sul terremoto di Sichuan in Cina. In quel caso l’area interessata dal sisma era stata di circa 300 mila chilometri quadrati
pari alla superficie dell’Italia, che è stata acquisita in meno di
15 giorni.
Le immagini raccolte possono avere un ruolo importante
anche per la prevenzione delle calamità naturali?
Si possono fare delle attività di prevenzione, ma si tratta
solo dal punto di vista idrogeologico, cioè rischi di frane o
di subsidenza perché tramite elaborazioni particolari di tipo
interferometrico si possono monitorare gli spostamenti, anche dell’ordine del millimetro, del terreno in maniera tale
da poter identificare le zone maggiormente a rischio. Mentre
non si può misurare la deformazione del terreno soggetto a
pressioni di tipo di geologico. Non è possibile, non ci sono
ancora risultati di alcun tipo in termini di previsione di un
terremoto.
Quali sono i maggiori impieghi di Cosmo?
I maggiori impieghi sono nella difesa, per quanto riguarda la
sicurezza, il controllo dei traffici illegittimi, dell’immigrazio-
Marcello Maranesi, Ad di
E-Geos:“Una costellazione
di satelliti nettamente
superiore ai suoi competitor”
di Andrea Drudi
ne clandestina e del controllo dei confini terresti. Nel campo
campo agricolo e forestale per la gestione delle risorse naturali
rinnovabili, nel settore della pesca per la sorveglianza delle
attività e in generale sulla gestione del rischio inteso geologico. Infine grazie al “rapid maping”, in caso di disastri ed
emergenze naturali Cosmo è di fondamentale importanza per
acquisire il prima possibile le immagini anche in condizione
di cielo nuvoloso o di notte.
Che grado di precisione hanno le immagini?
La risoluzione può essere di un metro o 3 metri, quindi sono
adeguate per essere abbinate ad interpretazioni di tipo interferometrico in modo da poter essere confrontate con le acquisizioni precedenti di uno stesso luogo così si possono evidenziare in maniera molto chiara i cambiamenti che ci sono
stati dopo un determinato evento naturale. Qui poi entrano
in gioco i tecnici della protezione civile che dopo aver valutato
la situazione che si rileva dalle immagini studiano la soluzione
migliore per poter gestire i soccorsi.
Attualmente state lavorando più con clienti civili o militari?
Stiamo lavorando molto con entrambi, nelle emergenze capita spesso che si lavora a stretto contatto con Protezione Civile
e Difesa che hanno caratteristiche di operatività molto simili
e quindi c’è una forte interazione tra i due.
Quanti accordi internazionali sono stati siglati per l’utilizzo delle immagini?
Abbiamo firmato accordi in Medio Oriente, in Cina, negli
Stati Uniti, in Canada, in Brasile, in Giappone, in Russia e in
varie nazione Europee. Diciamo che ormai la dimensione del
mercato è sicuramente mondiale e le caratteristiche uniche
del sistema Cosmo-Skymed, una costellazione di 3 satelliti in
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SPACEMAG
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Storia di copertina
orbita e con il quarto satellite pianificato per la fine dell’anno, sono
superiori rispetto ai suoi competitor, un satellite tedesco ed uno
canadese.
Come funzionano i rapporti con la Difesa, i militari possono bloccare l’utilizzo dei dati per ragioni di sicurezza come
avviene per il gps americano?
Tutti i satelliti di rilevamento hanno la cosiddetta “Data Policy” che viene approvata dal governo che finanzia, lancia ed
è responsabile del sistema satellitare. Oggi esistono in orbita
sistemi americani, tedeschi, canadesi, francesi, italiani ecc. e
tutti hanno una policy di commercializzazione secondo cui
finche le rilevazioni sono al di sotto del metro non richiedono particolari controlli o verifiche. Quando si rientra nel
campo delle rilevazioni piuù “spinte” tutti i paesi hanno
degli accorgimenti standard o dell’Onu o della Nato per
cui verso certi Stati ci possono essere delle restrizioni per
motivi di sicurezza nazionale.
Ci sarà anche un Cosmo 2?
Si, assolutamente l’Agenzia Spaziale Italiana e il ministero delle Difesa hanno già siglato un’intesa preliminare su questo progetto. L’ASI sta già finanziando
una ricerca sugli studi preliminari per la realizzazione di un Cosmo di seconda generazione.
24
Qual è la durata della vita di un singolo
satellite della costellazione?
La durata media nominale è di 5 anni. Però
i satelliti sono stati messi in orbita con elevata precisione e si ipotizza una durata
media di 7 anni per ogni satellite.
E-geos si potrebbe candidare anche
per la gestione di Galileo, una volta
entrato in funzione?
I dati di Galileo sono qualcosa di diverso, si tratta di dati di posizionamento.
Noi ci lavoreremo, ma non credo esisterà un ente commerciale che li venda.
Ci sarà una distribuzione che attualmente credo non sia stata ben identificata per un approccio imprenditoriale
sulla commercializzazione dei dati.
Noi sicuramente pensiamo a Galileo
come uno strumento che può dare
informazioni di posizionamento che
andranno a posizionarsi sugli strati
di informazione geografica che noi
produciamo. Quindi ci sarà un’integrazione in questo senso, ma
rimarremo più legati ad applicazioni e servizi piuttosto che ad
una distribuzione dei dati di
Galileo □
Uno dei primi scatti
satellitari sui luoghi
colpiti dal sisma
ad Haiti
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Storia di copertina
Cosmo-Skymed
between past and future
Marcello Maranesi, Ad E-Geos: “Our is a true constellation
of satellites far ahead of the others competitors”
What role did Cosmo-Skymed play in rescue operations after the recent Haiti earthquake?
Cosmos-Skymed satellite system has been developed together with the Italian Emergency Agency and the Defence
and Foreign Affairs Ministries to supply images of stricken
areas in real-time so as to outline their extent and at the
same time report on roads and areas to be used in the
rescue operations by ground forces. In the Haiti emergency we worked together with EU on G-Mosaic project, the
EU being summoned by UN Support Unit to coordinate
and blend data from the Cosmo network and the Geoeye
satellite that we represent in Europe. All the data collected
have been put on-line to the ONG organizations working
on the spot.
According to your opinion, did the recent Abruzzi,
Italy, and Haiti earthquakes promote your observation
network to a front-line role in handling emergencies?
I do think so; already in may 2008, when Cosmo-Skymed
was still in a testing phase and could rely on two satellites only, we were the fastest and, more important, the
most accurate in relaying data on the Sichuan, China,
earthquake. In that instance the earthquake hit an area of
300,000 square km, the equivalent of the whole of Italy.
Our network covered it completely in a fortnight.
Can your data play a relevant role in foreseeing natural disasters?
Well, yes, up to a point though. One can offer prevention
only on hydro geologic disasters like landslides or land
collapses because relying on special interferometer evaluations earth movements can be monitored down to a few
millimetres. But nobody, until now, succeeded in foreseeing an earthquake: at the state-of-the-art internal pressures of a volcanic nature cannot be detected from the air.
What are the main scopes of Cosmo-Skymed?
Main applications are in the field of Defence: our data con
detect at ground level illicit traffics, clandestine migration
flows, boundaries violations. In the agricultural field we
can monitor renewable energy sources, fishing activities
and check, as I stated, hydro geologic conditions on specific areas. In natural disasters our ‘rapid mapping’ system
can supply images at short notice, even at nighttimes or
under cloudy skies.
What resolution do your images offer?
Resolution can be scaled down to three or one meter so
that pictures can be interpreted by interferon systems and
compared with previous ones in order to detect variations
provoked by natural disasters in a specific time interval.
Then rescue teams can intervene on the ground in the
best way, having a clear picture of the evolving situation in
real time.
At the moment which is your best customer, Defence
or Civilian Agencies?
Both of them: in emergency contingencies it is fairly normal to witness a synergy of both because they work in the
same way.
Did you enter any international agreement on the use
of your network?
We closed many deals with Middle East states, China,
USA, Canada, Brazil, Japan, Russia and many Eastern
European countries. For this kind of service market is now
world wide. The unique features of our Cosmo-Skymed
system, based on three orbiting satellites soon to be
joined by a fourth one, put it far in front its two major competitors, powered by a German satellite and a Canadian
one respectively.
Defence agencies can classify your data for security
reasons as it is the case with the USA GPS?
All the systems are bound by a so called Data policy to
be approved by the Government responsible for financing and launching them. All orbiting satellites belonging to
USA, Germany, Canada, France, Italy etc. have a common policy according to which images are unrestricted
when their resolution is equal or above 1meter. Should this
resolution be ‘squeezed’ under 1meter every country must
comply to international standards set by UN or NATO
restricting that activity for security reasons.
Are you planning a Cosmo 2?
Definitely yes, we are. The Italian Space Agency, ASI, and
the Italian Ministry of Defence have already initialled a preliminary agreement on a Cosmo-Skymed second generation and ASI started working on it.
What is the life expectancy of your hardware?
Our satellites life span is nominally five years. But since
they were put into orbit with a very high degree of accuracy they can last up to seven years.
Do you think that E-geos could handle the Galileo
System once in operation?
Galileo’s data are fairly different being it a positioning
system. We will work on it but I do not think that those
data will ever go on market. They will be distributed but I
do not know yet how. Of course their positioning data will
be over imposed in a way on ours, a sort of check, but
we will stick to our special market rather than distributing
Galileo’s products □
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Enti di ricerca
L’ASI non è
un ente di
ricerca
Intervista al direttore
generale dell’Agenzia
Spaziale Luciano Criscuoli
di Marcello D’Angelo
“
26
L’Agenzia Spaziale Italiana non è un ente di ricerca”, almeno non lo è nell’accezione specifica del suo significato.
“Su questo – afferma il direttore generale dell’ASI, Luciano Criscuoli - sembrano concordare tutti: gli attuali vertici
dell’Agenzia, il ministro della Funzione Pubblica Renato Brunetta e quello dell’Istruzione, Università e Ricerca, Mariastella
Gelmini a cui spetta anche il compito di vigilanza sugli enti
di ricerca.
Il decreto legislativo di riordino, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale del primo febbraio 2010, concede agli enti di ricerca sei
mesi per rimettere mano allo statuto. In particolare i componenti in carica del cda dell’ASI saranno affiancati da 5 esperti
per redigere il nuovo statuto che verrà poi sottoposto al parere
del comitato scientifico.
Parte delle risorse statali distribuite sulla base di criteri meritocratici, come per le università; nuovi strumenti di finanziamento e partecipazione al capitale di rischio, anche per reperire e attrarre risorse dai privati; riduzione del numero dei
componenti degli organi di amministrazione e gestione e selezione dei presidenti e dei componenti dei consigli di amministrazione attraverso una procedura pubblica; rapporto più
intenso e motivato con il settore produttivo; business-plan
triennali della ricerca con costi, ricavi e risultati attesi. Questi
in sintesi i punti principali del Decreto legislativo di riordino
degli enti di ricerca.
Per quanto riguarda direttamente l’ASI però i problemi e gli
interrogativi non mancano: “L’incongruenza principale alla
quale sarà necessario porre rimedio in qualche modo – sottolinea Luciano Criscuoli – riguarda proprio il fatto centrale:
l’Agenzia Spaziale Italiana non è un ente di ricerca, nonostante sia definita come tale”.
Quali problemi potrebbe creare tutto questo se non ci
sarà alcuna correzione?
“Ad esempio nella ripartizione dei fondi tra gli enti pubblici
di ricerca. Questa, secondo le disposizioni del decreto legislativo, avviene in base alla ricerca che fa un ente, ma noi non
facciamo ricerca e questo potrebbe significare una riduzione
dei fondi. Infatti il fondo di ripartizione dovrà tenere conto
dei risultati raggiunti dalle ricerche dei singoli enti e, quindi,
anche dall’ASI. Ma i nostri fondi servono a pagare l’ESA l’Agenzia Spaziale Europea – o a pagare le ricerche nazionali
fatte dagli altri, non certo dall’ASI che spende il 5% di tutte
SPACEMAG
Numero 1
2010
le risorse come infrastrutture interne. L’incongruenza è palese:
l’ASI finanzia la ricerca, ma non fa ricerca”.
Quale, in concreto l’attività?
“Noi finanziamo ricerca e innovazione, ma facciamo anche
applicazioni e facciamo attività di servizio. Penso ai sistemi
operativi come Cosmo SkyMed o al settore delle telecomunicazioni dove faremo e facciamo servizio”.
Come si esce da questa situazione?
“Al momento cercheremo di applicare tutto ciò che è applicabile all’ASI, poi si potrebbe pensare ad una legge specifica
per l’ASI. Si tratta di trovare uno strumento legislativo che ci
consenta di far uscire l’Agenzia spaziale dal novero degli enti
di ricerca e, di conseguenza, far riconoscere l’ASI come Agenzia a tutti gli effetti e non come ente di ricerca.
L’obiettivo si potrebbe anche raggiungere con piccole modifiche all’attuale legge”.
Per L’ASI, quindi, il nodo dovrà essere sciolto nei prossimi
mesi, come evidenzia anche il Presidente dell’Agenzia Spaziale, Enrico Saggese che, comunque, apprezza lo spirito del
decreto: “Intervento indispensabile, ma per la nostra agenzia
è necessaria anche una legge di riforma specifica condivisa per
garantire stabilità, dal momento che i nostri programmi sono
distribuiti su tempi lunghi. In secondo luogo, bisogna definire struttura e responsabilità tenendo conto che noi siamo
un’agenzia che assegna fondi ad altri per fare ricerca”.
Soddisfatto, ovviamente, anche il ministro dell’Istruzione,
Università e Ricerca, Mariastella Gelmini:”Grazie a questo
provvedimento riusciremo a snellire gli enti di ricerca, a renderli meno burocratici e più vicini alle esigenze del mondo
produttivo. Abbiamo messo mano anche allòrganizzazione
interna per garantire nomine più trasparenti e quanto più
possibile lontane da logiche politiche. E come già fatto per
lùniversità distribuiremo risorse sulla base del merito, riservando già dal primo anno il 7% dei fondi ai progetti speciali”. Secondo il Miur le linee ispiratrici del piano di riordino
sono riconoscere un’ampia autonomia statutaria e un nuovo
sistema di finanziamento degli enti legato alla valutazione e
al merito; costituire un sistema nazionale degli enti di ricerca
per favorire la collaborazione e lìntegrazione tra strutture che
lavorano su temi complementari; stimolare la sinergia tra gli
Enti di Ricerca, l’università e le imprese □
Strategie europee
Cosmic Vision e il piano
nazionale per la scienza
La selezione da parte dell’ESA di tre missioni scientifiche
è un elemento fondamentale per le scelte dell’ASI
di Piero Benvenuti*
N
ella seduta di giovedì 17 marzo, lo Science Program
Committee, l’organismo di indirizzo del Programma
Scientifico dell’ESA formato dai delegati degli Stati
membri, ha selezionato per un’ulteriore fase di definizione,
tre missioni scientifiche di classe media: EUCLID, PLATO e
Solar Orbiter. Queste facevano parte di un gruppo di 6 potenziali missioni scientifiche che avevano già superato la fase di
preselezione, avvenuta nel 2007, tra 52 proposte concorrenti.
Queste missioni si inseriscono nel piano scientifico strategico
dell’ESA chiamato Cosmic Vision che, nel 2005 aveva individuato i temi principali della ricerca spaziale per il periodo
2015-2025. Le tre selezionate sono dedicate rispettivamente allo studio della
Dark Energy, alla ricerca di sistemi planetari extrasolari e allo studio del nostro
Sole da distanza ravvicinata. In particolare EUCLID si propone di investigare
la natura della cosiddetta energia oscura e della materia oscura che sembrano
permeare tutto l’Universo. Cercherà di
raggiungere questo obiettivo analizzando
la forma e misurando il red-shift (lo spostamento verso il rosso della luce dovuto
all’espansione dell’Universo) di galassie
e ammassi di galassie lontane fino a 10
miliardi di anni-luce. Questo è lo spazio
temporale durante il quale si suppone la
presenza della energia oscura abbia maggiormente contribuito all’accelerazione
dell’espansione del Cosmo. L’Italia ha la responsabilità dell’intero canale spettroscopico, con la PI-ship di Andrea Cimatti
del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Bologna.
Plato cercherà di individuare pianeti di dimensioni e caratteristiche simili a quelle della Terra e che si trovino nella cosiddetta fascia abitabile, cioè ad una distanza dal “loro Sole”
che sia compatibile con lo sviluppo biologico. La “caccia” ai
sistemi extrasolari candidati avverrà per mezzo di misure fotometriche di altissima precisione ottenute con una “batteria”
di circa 50-60 telescopi identici e operanti in parallelo. Il contributo italiano vede la partecipazione di ricercatori italiani
sia nel PLATO Payload Consortium, che si occuperà della
progettazione e costruzione dei telescopi, degli strumenti di
piano focale e dell’elettronica e dei computer di bordo, sia nel
PLATO Science Consortium che avrà la responsabilità della
valutazione delle prestazioni della missione e curerà la preparazione del programma scientifico. Il responsabile italiano è
Giampaolo Piotto, del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Padova.
Infine Solar Orbiter studierà l’eliosfera e la corona del nostro
Sole da distanza ravvicinata per comprendere meglio i feno-
meni che ne caratterizzano la natura ed i suoi cicli, soprattutto
per analizzare le fasi a più elevata attività che influenzano poi
anche la vita sulla Terra. In questa missione l’Italia ha la responsabilità di uno degli strumenti scientifici, il coronografo
METIS/COR, il cui Principal Investigator è Ester Antonucci,
dell’Osservatorio Astronomico di Torino e dell’INAF. METIS/COR osserverà contemporaneamente l’emissione visibile
e ultravioletta della corona solare, stimando con una risoluzione temporale e spaziale mai raggiunta sinora, la struttura e la
dinamica della corona stessa. Solar Orbiter è in effetti in uno
stato di progettazione più avanzato delle altre due ed è stato
inserito in una “fast-track” in quanto potrebbe essere lanciato
già nel 2017. Tutte e tre le missioni richiedono però un altro
anno di approfondimento scientifico e tecnologico per poter
consentire una scelta che minimizzi o
escluda difficoltà tecnologiche e definisca con maggior precisione ed affidabilità
il costo totale di ciascuna. Al termine di
questa fase, solo due procederanno verso
la realizzazione e il lancio che si prevede
avvenga entro il 2019.
Oltre a queste tre missioni, definite di
classe media per costo e complessità,
fanno parte di Cosmic Vision anche tre
missioni di grande respiro e complessità chiamate “Large Missions”: EJSM/
Laplace per lo studio di due dei satelliti
di Giove, Europa e Ganimede, che sembrano nascondere sotto la loro superficie
ghiacciata un oceano e quindi un possibile habitat per forme di vita; IXO (International X-ray Observatory) che si
propone lo studio di buchi neri e della materia in condizioni
fisiche “estreme” e il loro ruolo nella formazione delle strutture complesse dell’Universo e LISA, il cui obiettivo è quello
di rivelare e misurare l’elusiva radiazione gravitazionale. Solo
una di queste missioni sarà selezionata all’inizio del prossimo
anno per un lancio previsto intorno al 2020: per ora deve
continuare la fase di studio attualmente in corso, necessaria
per verificare la maturità delle tecnologie e, soprattutto, per
consolidare le partecipazioni extraeuropee senza le quali nessuna di queste potrà essere realizzata.
La fase di selezione appena conclusa è di fondamentale importanza per l’ASI che ora può definire con maggiore sicurezza la strategia di intervento nel campo delle missioni spaziali
scientifiche. In previsione, l’ASI ha ascoltato la posizione della
comunità scientifica nazionale in due giornate organizzate nel
Dicembre scorso, nelle quali qualificati rappresentanti delle
principali aree di ricerca, individuati dalla comunità stessa,
hanno presentato all’ASI lo stato della ricerca spaziale di loro
competenza e le priorità per il futuro.
Le presentazioni e la discussione che ne è seguita sono state utilissime per evidenziare i punti di forza e di debolezza,
La ricerca
si concentrerà
sulla dark
energy,
sui pianeti
extrasolari
e sul sole
2010
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SPACEMAG
27
Strategie europee
28
nel contesto internazionale, della ricerca spaziale italiana nelle
varie aree scientifiche. L’eccellenza è ampiamente dimostrata
dalla importante presenza italiana in tutte e tre le missioni
selezionate dall’ESA. Ciononostante, dalla scelta competitiva
compiuta dall’ESA, rimangono escluse priorità scientifiche
per le quali la comunità nazionale è particolarmente qualificata: è a questo punto che il piano strategico dell’ASI può
intervenire in maniera mirata proponendo, nei limiti delle
risorse disponibili, un piano di medio-lungo termine che sia
complementare a quello compartecipato dell’ESA e utilizzi al
meglio, valorizzandole, le eccellenze scientifiche e tecnologiche esistenti. Il primo nodo da sciogliere sarà quello di decidere se optare su piccole missioni nazionali oppure sviluppare
in parallelo più strumenti scientifici diversificati da far volare
nell’ambito di collaborazioni internazionali. Considerando
la varietà di linee di ricerca nazionali, in gran parte condotte
nell’ambito di importanti e consolidate collaborazioni internazionali, sembra che la seconda ipotesi sia senz’altro da preferire. Ciò non significa che ASI non possa commissionare studi
di definizione, a livello di disegno esecutivo, di intere missioni
da realizzare in collaborazione con altri Paesi, nelle quali però
l’impegno italiano nella realizzazione riguardi principalmente
la strumentazione scientifica piuttosto che la carrozza ed altri
sottosistemi.
Alla luce di quanto detto, l’ASI potrebbe valutare di inserire
nel piano a lungo termine, per esempio, una linea strategica
dedicata allo studio della cosmologia primordiale che parta
dagli esperimenti su pallone stratosferico già in fase di realizzazione, prosegua con uno studio di definizione più dettagliato della strumentazione proposta per la “piccola missione”
SAGACE con l’obiettivo di imbarcarla in una missione internazionale che potrebbe essere, verificando e valutandone con
attenzione l’attendibilità, la missione russa Millimetron, per
la quale esiste già una comune dichiarazione di intenti. Per la
linea di ricerca sulle alte energie, si pone il problema di decidere a che livello continuare a seguire l’evoluzione della missione
IXO, la quale sembra al momento allontanarsi notevolmente nel tempo: potrebbe essere più interessante e strategico, in
questa fase interlocutoria, mettere a frutto il lavoro fatto per
lo studio della missione Simbol-X, cancellata per la defezione
unilaterale della Francia, e definire ulteriormente il concetto
di missione denominato NHXM che ha già richiamato l’interesse di molti potenziali partners. L’attuale concetto include anche una capacità
polarimetrica che recupera l’idea presentata nella piccola missione Polar-X e
sfrutta appieno l’eccellenza tecnologica italiana nella costruzione
delle ottiche X (che invece non
trova posto nell’attuale concetto di IXO). Per la fisica
fondamentale potrebbe essere interessante verificare
più approfonditamente la
fattibilità delle misure del
limite sperimentale del
principio di equivalenza,
proposte dalla missione
G.G. (Galileo Galilei)
SPACEMAG
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2010
per la quale il JPL ha recentemente espresso interesse. Riguardo l’esplorazione del sistema solare, le riconferme delle missioni ESA Bepi-Colombo ed EXOMARS, comporteranno il
completamento della strumentazione scientifica della prima,
che vede molti gruppi scientifici e industriali italiani coinvolti, e la possibilità di competere per la realizzazione del carico
scientifico della seconda, in particolare a bordo dell’orbiter
e del modulo di discesa per il 2016 e del rover per il 2018.
Nel prossimo anno si potrebbe poi consolidare l’approvazione
della “large mission” ESA/NASA denominata Laplace/EJSM
sulla quale abbiamo solide candidature per la strumentazione
scientifica che si propongono di evolvere strumenti già sperimentati con successo dalla comunità nazionale su missioni
ESA e NASA. All’orizzonte ci sono anche interessanti possibilità di partecipazione con strumenti italiani, la cui eccellenza
è ampiamente riconosciuta, su missioni NASA di media dimensione. Ritornando vicino alla Terra, sarà interessante valutare con attenzione una possibile collaborazione con la Cina
per il monitoraggio da satellite di possibili segni precursori di
movimenti tellurici correlati a variazioni temporali del plasma
ionosferico. Infine la Luna: quando i sussulti internazionali
generati dalle recenti decisioni americane si saranno stabilizzati, si potranno forse aprire delle opportunità per recuperare alcune delle interessanti idee già preliminarmente studiate
dalla comunità nazionale.
Come si vede il possibile programma di attività è molto ricco
e con tutta probabilità eccederà il profilo finanziario disponibile: sarà comunque importante per ASI costruire una visione
globale che contenga una flessibilità sufficiente ad approfittare
delle opportunità che si aprano in futuro e al tempo stesso a
mitigare gli effetti di possibili defezioni o variazioni di indirizzo dei partners internazionali e a reagire preparati alle future
selezioni previste dall’ESA. Il Comitato Tecnico-Scientifico e
il Consiglio di Amministrazione dell’ASI hanno di fronte un
compito non facile, ma certamente molto interessante □
*Dipartimento di Astronomia dell’Università di Padova
e componente del CdA dell’ASI
Rendering della sonda Mars Express
in orbita su Marte
European strategies
A Cosmic Vision and
the Italian space plan
Important contributions to the mid and long-term
planning of the Italian Space Agency, ASI, come from ESA
O
n March 17, 2010 the ESA Science Program Committee formed by delegates of member states
selected three mid-class scientific missions as
eligible for further evaluation: EUCLID, PLATO and Solar
Orbiter. They are part of the 2005 ESA strategic scientific
plan ‘Cosmic Vision’ on space research priorities from
2015 to 2020.
By merging the SPACE and DUNE proposals, EUCLID will
investigate Dark Energy and Dark Matter by analyzing and
measuring the red-shift of galaxies and galaxies clusters
as far as 10 billion light-years ago. Italy is responsible for
the whole spectroscopic channel by the PI-ship of Andrea
Cimatti, Astronomy Dept., Bologna, Italy, University.
PLATO (PLAnetary Transit and Oscillation of stars) will look
for Earth-like planets in the so called ‘inhabitable band’,
i.e. a distance from the respective Suns compatible with
life developments. Photometric measurements will be
taken simultaneously by a battery of more than 50 identical telescopes. Italian scientists will be working both in the
PLATO Payload Consortium charged with the designing
and manufacturing of the telescopes, electronic components and computers, and in the PLATO Science Control.
The Italian scientist responsible for the project will be
Giampaolo Piotto, Astronomy Dept., University of Padua,
Italy. The third project named Solar Orbiter will study the
Helios sphere and the Solar crown at close range. Italy is
responsible for a scientific instrument called METIS/COR
whose Principal Investigator is Ester Antonucci, INAF,
Astronomic Observatory of Turin, Italy. METIS/COR will
observe simultaneously visible and ultraviolet emissions
from the Solar crown. Solar Orbiter design is on a fasttrack in order to be launched possibly in 2017.
Two of these projects are due to be launched within 2019.
The Cosmic Vision program consists also of three Large
Missions. The first one, EJSM/Laplace, is devoted to
studying Europa and Ganimede, two Jupiter Satellites apparently hiding an ocean underneath their frozen surface,
the second one, IXO, International X-ray Observatory, is to
study Black Holes under extreme conditions, the third one
is LISA, to detect the elusive gravitational radiation.
In view of the ESA programs for the near future the Italian Space Agency, ASI, consulted the national scientific
community in a two days Forum in December 2009. The
more than satisfactory performance of the Italian aerospace industry and research is evident considering its
role in the three selected ESA missions. But all the same
the Italian industrial and scientific community would have
played a first-line role in some of the scrapped projects.
ASI is therefore working on a middle-long term program
of its own complementary to the ESA one, but first it must
choose its overall strategy: concentrate activity on small
national projects or develop a full series of scientific instru-
ments to be flown with International cooperation? the
latter seems to be the case.
Study of primeval cosmology by stratospheric balloons
could find its place within this new strategy. Then a more
detailed design of the SAGACE ‘little mission’ scientific
instruments could lead to their use on an international
mission such as the Russian Millimetron, already sounded
out for a possible partnership. In the High Energies field
the problem is what to do with IXO mission too far off
postponed. Studies developed for the Simbol-X mission
scrapped after the French pullout might be used elsewhere. Then again the NHXM mission should be further
defined seen the interest of potential partners on the
project, exploiting the high level of Italian technology in
the field of X-optics, underplayed in the IXO project. In
fundamental physics there is the work done within the
G.G. (Galileo Galilei) that could interest JPL. In the exploration of the Solar System the two recently approved ESA
Bepi-Colombo and EXOMARS missions would involve
completion of scientific instruments developed by Italian
industry and research. By next year the ESA/NASA ‘large
mission’ called EJSM/Laplace should get the green light
and the good level of already tested Italian-made instruments could play a primary role as confirmed by NASA
interest on them.
Coming back down to earth a cooperation with China is
to be considered on early earthquake detection systems
based on satellite-read ionosphere plasma variations. And
last but not least our natural satellite, the Moon: when the
dust raised by the USA defection will settle down opportunities might open up for scientific missions based on
the many projects in an advanced development stage. It
is a very crowded agenda probably exceeding available
ASI budgets. But ASI course is clear: keep the maximum
of flexibility in order to avail itself of all opportunities and
offset consequences of aborted projects on one side, on
the other react swiftly to ESA future selections to enter
competition. This is the task of ASI top management: not
easy, but feasible □
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SPACEMAG
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Il futuro della NASA
Persi nello spazio:
quo vadis, USA?
Le strategie nascoste di Obama dietro la rinuncia alla luna.
Che fine farà il progetto di riportare l’uomo su marte?
di Mariano Bizzarri*
30
L
a Casa Bianca lo ha annunciato ufficialmente il 1 febbraio di quest’anno: l’Amministrazione Obama cancella il programma Constellation della NASA, così come
il lanciatore Ares I e la navicella spaziale Orion. Veramente
la decisione doveva essere annunciata il giorno dopo, il Giorno dell’Istrice, ma è stata anticipata per evitare il 2 febbraio,
giorno della Candelora. La tradizione popolare in America è
esattamente l’opposto che in Italia: in Italia se quel giorno è
bel tempo l’inverno è finito, in America invece se il giorno è
limpido e sereno siamo ancora dentro l’inverno. E quel giorno in America sarebbe stato bellissimo, e nessuno voleva che
l’annuncio fosse letto come l’inizio del ‘lungo inverno’ della
NASA. Ma siamo veramente all’inizio di un ‘lungo inverno’
per l’ente spaziale americano?
Anche quanti sono familiari con la politica spaziale degli
USA possono essere perdonati se si sentono un po’ confusi.
Le affermazioni del Presidente Obama sono molto diverse
da quanto aveva detto proprio un anno fa nel suo programma di governo. Obama allora aveva affermato che “gli USA
hanno bisogno di un robusto programma spaziale, non solo
per mantenere la supremazia nello spazio ma anche per le
ricadute sulla Terra in termini di istruzione, tecnologia e sicurezza nazionale”. E lo aveva sottolineato anche la sua policy director per il New Hampshire, Lisa Ellman: “Obama è
convinto che dobbiamo procedere nello sviluppo della nuova
generazione di veicoli spaziali e completare la Stazione Spaziale Internazionale. Se Obama vuole rinviare i progetti di un
ritorno sulla Luna e di un volo verso Marte, è però deciso a
proseguire missioni spaziali senza equipaggi umani”. Annunci del genere parrebbero indicare che si deve continuare nello
sviluppo di un nuovo razzo vettore e di una nuova astronave
(Ares/Orion o qualcosa di analogo) frenando invece qualsiasi
programma che possa essere usato per missioni lunari o verso
Marte.
SPACEMAG
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2010
Nella capitale federale sono i bilanci a fare la politica
ed il nuovo bilancio della NASA in questo senso riflette
una politica abbastanza complessa: maggiori stanziamenti, cancellazione di programmi, creazione di nuovi
campi di ricerca e sviluppo. Ma almeno all’apparenza ciò che ha suscitato maggiore sensazione è stato la
cancellazione del programma Constellation. Gli USA hanno preso
la decisione di non provarci
nemmeno ad allontanarsi
dall’orbita bassa terrestre
in un prevedibile futuro.
A quanto si apprende,
per portare equipaggi
umani nell’orbita bassa
terrestre l’Amministrazione Obama intende
avvalersi di astronavi o navicelle spaziali
commerciali piuttosto
che di vettori e veicoli
di progettazione e produzione NASA. Un progetto del genere comporta
il prolungamento della ‘vita’
della Stazione spaziale internazionale e l’abbandono di
tutti i progetti esistenti per un
ritorno di astronauti americani
sulla Luna entro il 2020. Ma
gli esperti suggeriscono che è
prematuro fare commenti sul
futuro della NASA finché non
saranno pubblicati i suoi bilan-
Il futuroVolo
dellaumano
NASA
31
2010
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SPACEMAG
ci di previsione voce per voce.
Secondo molti osservatori, Obama probabilmente sbaglia.
L’ex amministratore della NASA Michael Griffin, ora docente all’Università dell’Alabama, è molto critico, e s’interroga
sulla reale possibilità di disporre a breve scadenza di veicoli
commerciali per portare astronauti nello spazio. “Oggi abbiamo in orbita una
stazione spaziale internazionale che vale
75 miliardi di US$, risultato di finanziamenti e sforzi congiunti di 15 paesi,
- ha dichiarato pubblicamente Griffin
- ed il Presidente chiede di mantenerla praticabile e in vita, in ostaggio però
alla fortuna, nel senso che la ISS sarebbe
ostaggio alla speranza che possa diventare realtà un vettore commerciale oggi
inesistente e che per di più dovrebbe
materializzarsi in fretta, in tempo per
sostituire lo Shuttle che va in pensione”.
E c’è anche il diffuso timore che il piano
Obama per lo spazio comporti la perdita di molti posti di lavoro alla NASA, se
il compito di lanciare astronauti nello
spazio viene affidato al settore privato
dopo il pensionamento dello Shuttle.
Uno degli interrogativi maggiori circa il nuovo piano Obama
è che fine farà il progetto di riportare un uomo sulla Luna.
C’è una divergenza di opinioni se veramente Obama pensa
di cancellare del tutto il programma Constellation che incarna l’attuale strategia della NASA nell’esplorazione spaziale.
In base a qul programma è già avviata la progettazione di
un nuovo razzo vettore, l’Ares I, e di una capsula spaziale,
l’Orion, per portare astronauti sulla Luna ed oltre. Il primo
lancio di prova del nuovo vettore è avvenuto con successo
già nell’ottobre del 2009. Alcuni interpretano in senso restrittivo le dichiarazioni di Obama come una ‘semplice’ variazione degli attuali progetti, altri invece hanno visioni più
pessimistiche. L’opinione prevalente comunque, e accreditata
come certa, è che ‘Constellation è morta’, anche se bisogna
sottolineare che ciò non vuol dire che l’America rinuncia a
tornare sulla Luna, ma solo che non lo farà seguendo la strategia delineata dall’allora Presidente Bush nel 2004.
La ‘visione’ di Bush di tornare sulla Luna, visione che ha
guidato la NASA fin dal lontano 2004, è sempre stata considerata una fantasia senza i fondi adeguati per realizzarla, come dissero fin dal
primo momento, e continuano a dire,
scienziati ed esperti, sottolineando che
sarebbe stato necessario un macroscopico aumento del bilancio NASA. Niente
soldi, niente Luna, come si dice.
Da questo punto di vista le decisioni di
Obama sono una strategia più realistica.
Ciò darebbe alla NASA la possibilità di
progettare e realizzare mezzi e strumenti di esplorazione durevoli, invece che
perseguire impulsivamente e irrealisticamente un ritorno sulla Luna con stanziamenti da fame.Tuttavia gli osservatori
all’interno della NASA si lamentano che
“il Colle ( Capitol Hill dove ha sede il
Congresso degli USA, ndr) non ci ama”.
A loro parere, le critiche al piano Obama
“ricadono in due ampie categorie: la mancanza di un chiaro
obiettivo nello spazio, e la convinzione, un “puro atto di fede”
secondo un rappresentante del Congresso, che imprenditori
privati possano mettere in orbita degli astronauti americani
meglio di quanto possano farlo Ares I e Orion sotto la guida
governativa. I membri del Congresso sono anche irritati dal
ritardo nella divulgazione di piani particolareggiati rispetto a
quello tratteggiato a grandi linee da Obama il 1° febbraio e
dall’apparente mancanza di consultazioni, al di fuori di una
ristretta cerchia dell’Amministrazione, nell’assumere decisioni così ‘radicalmente’ lontane dalla politica spaziale che il
Congresso aveva deciso”.
E’ comunque certo che il mutamento di politica comporterà
grossi cambiamenti e la NASA va incontro probabilmente a
una riorganizzazione molto complicata. Come tutti grandi
Il programma
di Obama sarà
utile anche
all’Europa per
riconsiderare
scelte e obiettivi
32
Atterraggio notturno dello Space Shuttle Discovery
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organismi, anche la NASA non ama necessariamente i mual meglio la competizione tecnologica che si prospetta nel
tamenti, e non c’è da sorprendersi se la gente è preoccupata,
prossimo futuro tra USA ed Asia (Cina ed India in special
ma ogni cambiamento offre sempre nuove possibilità. E in
modo). In questa prospettiva non c’è più bisogno di ipotizverità la ‘nuova visione cosmica’ proposta dall’Amministrazare un ritorno sulla Luna per giustificare l’accelerazione e
zione Obama offre agli USA la grande opportunità di ril’enfasi posta sullo sviluppo tecnologico necessario ad assiconsiderare la propria strategia
curare il raggiungimento di alcuni
spaziale globale, e, all’interno di
chiari traguardi strategici: dominio
questa prospettiva, offre un’eguatotale della robotica (in previsione
le opportunità anche all’Europa.
della esplorazione unmanned del“Un train peut bien en cacher en
lo spazio), nuove ed avveniristiche
autre” (« un treno può nascondertecnologie suscettibili di ampie apne un altro ») recita un detto poplicazioni su Terra, nuovi prototipolare francese. Occorre per quepi di lanciatori la cui realizzazione
sto sforzarsi di intravedere quale
verrebbe in un secondo momento
strategia si cela dietro gli annunci
affidata ai privati. Uno dei primi
a sensazione e le polemiche inteobbiettivi è quello di portare in
ressate a porre l’accento sui “taorbita LEO (Low Earth Orbit) un
gli” del budget. Per cominciare,
motore atomico per alimentare la
se è vero che contravvenendo a
International Space Station (ISS),
quanto raccomandato dall’Augula cui potenza (1 Megawatt) farà
stine report, viene tagliato il budimpallidire quella attualmente asget della NASA di 3 billions $,
sicurata dai pannelli solari (circa
relativamente alle previsioni di
70 Kwatt).
spesa per lanciatori (in particoTutto questo dovrebbe insegnare
lare l’Ares I e l’Ares V), in pari Il presidente degli Stati Uniti Barack Obama
qualcosa anche a noi Europei, e
tempo il bilancio della NASA passa da 18 a 20 billions $ per
suggerirci il modo migliore per svincolare risorse e destinarle
i prossimi 5 anni. I nuovi stanziamenti si rendono disponibili
ad un impiego maggiormente produttivo. Un primo passo
grazie al risparmio conseguente al ritiro dello Shuttle (circa
potrebbe essere quello di rendere obbligatori i programmi
4 billions $) previsto per i primi del 2011, ed alla dismisdi investimento sulla ISS (vincolando quindi tutti i partner
sione del programma Costellation (circa 5 miliardi di dollaESA alla gestione ed al mantenimento della stazione spaziale
ri). Questi fondi saranno esclusivamente destinati a Ricerca,
di cui si ipotizza il prolungamento fino ad oltre il 2020), conInnovazione e Sviluppo, puntando su nuove e competitive
centrando i fondi dei programmi opzionali su altri targets. Il
tecnologie. La privatizzazione della realizzazione e gestione
“new space deal” inaugurato dal Presidente Obama, potrebbe
dei lanciatori man-rated, individuando sul mercato le adefinire con l’innescare così anche in Europa una salutare riguate “entrepreneur capabilities”, consentirà di affidare la geconsiderazione di programmi ed obiettivi □
stione e il trasposto del corpo astronautico al settore privato,
*Dipartimento di Medicina Sperimentale Università di Roma
consentendo alla NASA di concentrarsi esclusivamente sui
“La Sapienza”; componente del Comitato Tecnico Scientifico
programmi di “frontiera”. Questa riformulazione dei compiti
dell’ASI
NASA dovrebbe creare i presupposti necessari ad affrontare
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33
NASA’s future
Lost in space:
quo vadis, USA?
The hidden Obama’s space strategy.
Sending men to the moon is still a goal?
T
34
he news on February 1, from Washington DC, was
that the Obama Administration is scrapping the
Constellation program, the Ares booster, and Orion
crew vehicle. The decision really should have been
announced the following day, Groundhog Day, but it was
anticipated in order to avoid omens. Indeed, weather
would have been fair on February 2 (Candlemas) and
since popular wisdom recites that “if Candlemas Day is
bright and clear, there’ll be two winters in the year” the
announcement could have been interpreted that NASA
was entering a long hibernation. Are we really going to
witness a NASA winter? Even those familiar with American space policy could be forgiven for being a little
confused: Obama’s claims are considerably different than
what his original statement sounded like, just one year
ago, when, in his program, he claimed that “the United
States needs a strong space program to help maintain its
superiority not only in space, but also here on earth in the
realms of education, technology, and national security”.
And Obama’s policy director in New Hampshire, Lisa
Ellman, further stressed that “Obama believes we should
continue developing the next generation of space vehicles, and complete the International Space Station. While
delaying plans to return to the Moon and push on to
Mars, he would continue unmanned missions”. This
approach would allow the continued development of a
new launch vehicle and spacecraft (be it Ares/Orion or
some alternative), but put on hold anything that would be
used for lunar missions and beyond. In Washington,
budget is policy, and the new NASA budget reflected a
pretty complex new vision, including both budget increases and program cancellations and the creation of several
new research and development ventures. But apparently
the most impressive feature was the cancellation of the
Constellation program. The United States decided not to
attempt venturing beyond the Low Earth Orbit in the
foreseeable future. Press reports suggest that in order to
carry astronauts to LEO the Obama administration will
relying on commercially-built spacecraft, rather than
NASA’s own vehicles. The plan would also involve extending the International Space Station’s lifetime and abandoning current plans to send astronauts on Moon missions by 2020. All this seems to point out a vast reshuffle
of the USA space program, but experts deem premature
to make any comments on the Agency’s future until
NASA’s spending goals are announced. To most observers, the Obama’s plan is wrong. Former NASA administrator Michael Griffin, now at the University of Alabama,
sharply criticized the decision, questioning whether a
commercial vehicle will be ready to carry humans to the
ISS anytime soon. “Today we have a $75 billion International Space Station orbit in space, a product of investSPACEMAG
Numero 1
2010
ments and efforts by 15 countries and the President is
recommending to hold its future, indeed its very existence, hostage to fortune, hoping that a now nonexistent
commercial space flight capability can be brought into
being in time to replace the retiring Space Shuttle,”
Griffin stated recently. Moreover, other observers are
unhappy with the fact that the Obama space plan will
cancel many NASA jobs if the business of putting
astronauts in orbit is handed over to the private sector
after the Space Shuttle retires. Major question about the
new plan though is the future of the ‘Back to the Moon’
goal. Opinion is split on whether or not Obama plans to
scrap completely the Constellation Program, which
embodies NASA current vision in space exploration.
NASA’s future
Under the Program, work has already started on designing a new rocket, Ares I, and a new crew capsule, Orion,
to carry astronauts to the Moon and beyond. The first test
launch of the booster went off successfully in October 2009. Some have
cautiously interpreted Obama’s statement as indicating no more than a
simple “variation on current plans”;
others share a dimmer view and the
prevailing opinion is that “Constellation
is dead”. However, it should be emphasized that this does not mean that
America will not go back to the Moon,
only that it would not follow time
schedules and strategies laid out by
President Bush in 2004. The ‘vision’ to
return to the Moon guiding NASA since
2004 was always considered an inadequately funded fantasy, as several
scientists and experts have been
pointing since 2004, evidencing that
Bush’s vision required a NASA budget
substantial increase: no money, no Moon. From this
perspective, Obama’s decisions follow a realistic strategy.
The assumption is likely to be giving NASA the opportunity to build and use enduring hardware, rather than
pursuing an impulsive, unrealistic Back-to-the-Moon on a
shoestring plan. However, NASA observers complain that
there is “no love on the Hill” towards the Agency: objections to Obama’s plan fall into two broad categories -- the
lack of a clear objective in space, and the “faith-based”
belief, in the words of one House
member, that a commercial space
carrier for USA astronauts is better than
the government-managed Ares I and
Orion vehicles. Representatives are also
irritated over delays in getting specifics
of the broad brush plan released on Feb.
1 and the apparent lack of consultation,
outside a small Administration circle, in
deciding such a “radical change away
from a Congress endorsed space
policy.” Undoubtedly Obama space
policy shift may take relevant adjusting
to and NASA is likely to undergo a
complex reorganization. No large
organization does necessarily like
change so it is not surprising that people
are concerned and worried. But change
always brings opportunity too. Indeed,
the ‘new cosmic vision’ proposed by Obama’s administration turn out to be a great opportunity for USA to reconsider the global space strategy and, within this perspective, it offers a chance for Europe too. “Un train peut bien
en cacher un autre” (“A train may well hide another train”)
as the French saying goes. That is why one must divine
what strategy looms eventually behind sensational
pronouncements and much emphasized budget cuts.
There are a few discrepancies to be unraveled: for
instance, on one side NASA budget on Ares I and Ares IV
launchers is being cut by three US$ billion against the
Augustine Report recommendations, while on the other
side the overall NASA budget will expand from 18 to 20
US$ billion within the next five years. New appropriations
are made available thanks to the 2011 Shuttle retirement
cutting expenditures by four US$ billions and to the
scrapping of the Constellation program (another five US$
billion). The new appropriations are earmarked for Research, Innovation and Development only, with particular
emphasis on new competitive technologies. Man-rated
launchers’ development and management is to go to the
already existing private sector capabilities, freeing NASA
resources to be devoted exclusively to ‘frontier’ programs.
This NASA revised strategy should help the Agency in
facing the Asian growing competition (mostly from China
and India). It is not necessary to go back to the Moon to
pursue new strategic objectives such as gaining full
control on robotics in view of unmanned space exploration, or developing new space technologies to be possibly
applied on Earth too, or designing a new generation of
launchers to be built later by the private sector. One of the
first feats will be putting an atomic power plant in a Low
Earth Orbit to dwarf with its one MW capacity the meager
70 KW produced today by the old solar panels. Such a
realistic approach should teach us European to free
resources and devote them to useful, economically
rewarding, profit-oriented research and development
operations. First step might concern the ISS: by making
the ISS investment programs compulsory to all ESA
partners in order to keep ISS afloat well after 2020, all the
other programs could be focused on other targets. The
‘new space deal’ dictated by President Obama could help
European space agencies to find a new healthy reconsideration of aims and scopes □
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L’Italia e la ISS
Stazione Spaziale
Internazionale:
un laboratorio
di ricerca sotto
le stelle
Con altre 3 missioni la stazione
sarà completata e si avvierà
verso una lunga fase di
esperimenti fino al 2020
di Fabrizio Zucchini*
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L’Italia e la ISS
C
’è un posto dove le differenze sono superate, le rivalità
diventano motivo di cooperazione e i progressi che ne
derivano sono al servizio di tutta l’umanità. Questo
luogo non è sulla Terra, ma nello spazio a 400 Km sopra le
nostre teste. La Stazione Spaziale Internazionale è il più importante programma di cooperazione internazionale mai intrapreso in campo scientifico e tecnologico. Costituisce al
tempo stesso un avamposto della colonizzazione dello spazio,
un laboratorio di ricerca scientifica e un luogo di sperimentazione delle tecnologie più avanzate. L’idea fu di Ronald Reagan, che nel 1984 la presentò ai suoi alleati e ai suoi ex nemici, i russi. Quattordici anni dopo, il 20 novembre 1998, il
modulo russo Zarya partiva dalla base kazaka di Baikonour.
Quel razzo portava in cielo la prima “pietra” di un progetto
senza precedenti nella storia dell’umanità. Costruire un avamposto nello spazio dove non ci sarebbero state frontiere tra i
Paesi, dove astronauti di diverse nazionalità si sarebbero trovati a vivere e fare ricerca scientifica sotto lo stesso tetto. Due
settimane dopo, la missione STS-88 dello Shuttle pose in orbita Unity, il primo dei tre moduli di collegamento, e lo agganciò a Zarya. Questi primi due moduli, nucleo della ISS,
rimasero senza equipaggio per un anno e mezzo, finché nel
luglio 2000 fu aggiunto il modulo
Russo Zvezda
che permise
La Stazione Spaziale Internazionale
in orbita intorno alla terra
ad un equipaggio minimo di due astronauti di insediarsi. A
dieci anni dalle sua nascita, la ISS è ad un passo dal suo completamento. Entro la fine del 2010, la Stazione Spaziale Internazionale, sarà costituita da un complesso di moduli pressurizzati lungo 74 metri e da una struttura reticolare che,
estendendosi per 110 metri, sosterrà i pannelli solari per la
generazione di energia elettrica e i radiatori per la dissipazione
del calore in eccesso. L’intero complesso coprirà una superficie
pari a quella di un campo di calcio, lo spazio abitabile sarà di
circa 935 metri cubi (pari al volume di due jumbo jet) e comprenderà, tra gli altri, diversi laboratori di ricerca, tra cui Destiny, laboratorio multidisciplinare statunitense, Columbus,
laboratorio multidisciplinare europeo e Kibo, laboratorio
multidisciplinare giapponese. Per portare in orbita i vari componenti, sono serviti oltre 40 lanci, e se lo Shuttle è stato il
vettore primario per l’assemblaggio della stazione, la Soyuz e
la Progress hanno alimentato la stazione di uomini e rifornimenti, assicurando peraltro la via di fuga. Altre 3 spole tra la
Terra e lo spazio saranno necessarie per completare questo gigantesco puzzle. Finora la ISS, continuativamente abitata dal
2 novembre del 2000, ha ospitato oltre 167 astronauti di 15
nazionalità diverse, tra cui i nostri Umberto Guidoni, nel
2001 fu il primo italiano ed europeo a mettervi piede, Roberto Vittori che si imbarcherà a bordo dello Shuttle nel 2010
per la sua terza missione, dopo le missioni con la Soyuz, Marco Polo nel 2002 ed Eneide nel 2005, e Paolo Nespoli, protagonista nell’ottobre del 2007 della missione Esperia, anch’egli
già reclutato dalla NASA per la prima missione di lunga durata di un italiano sulla ISS prevista per la fine del 2010. Rispetto ai piani iniziali, il progetto si è rivelato più lungo, difficile
e costoso del previsto, soprattutto a causa dei ritardi legati
all’incidente dello Shuttle Columbia nel 2003 e alla successiva sospensione del programma di voli della NASA. Il
costo complessivo della ISS è calcolato in 100 miliardi di
dollari. Ma la spesa ha generato un indotto economico
tre volte superiore, secondo le stime più prudenti, in
campo scientifico, industriale e tecnologico. Basti
pensare che hanno lavorato alla sua realizzazione
oltre 100.000 persone in tutto il mondo. Per
costruire la ISS gli ingegneri hanno sviluppato
numerose nuove tecnologie, software informatici, sistemi di riscaldamento e raffreddamento con elevata efficienza
energetica e costi ridotti, sistemi di purificazione di aria e acqua, hanno compiuto enormi progressi in materia di comunicazione e guida in remoto di apparecchiature mediche. E tutto questo rappresenta un inestimabile patrimonio di
conoscenza. C’è molta Italia sulla ISS. Infatti le capacità tecnologiche, scientifiche ed industriali del nostro Paese hanno
permesso in cooperazione con la NASA e l’ESA, la costruzione dei moduli logistici MPLM, dei Nodi 2 e 3, del laboratorio
Columbus. Gli MPLM (Multi Purpose Logistic Module)
Leonardo, Raffaello e Donatello sono moduli pressurizzati
per il trasporto a bordo della Stazione Spaziale Internazionale
d’equipaggiamento, rifornimenti e attrezzature sperimentali
mediante lo Space Shuttle. Ogni MPLM può rimanere agganciato alla stazione per una settimana ed è accessibile agli
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L’Italia e la ISS
38
L’astronauta della NASA Nicholas
Patrick, mission STS-130, durante le
operazioni di rimozione delle coperture
di isolamento e dei bulloni di ritenuta
da ciascuna delle sette cupole della
stazione spaziale
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L’Italia e la ISS
astronauti che possono agevolmente compiere le operazioni
di carico e scarico. Al termine delle operazioni l’ MPLM viene
sganciato dalla stazione e riposto nella stiva dello Shuttle per
il ritorno a terra. Ciascun modulo è stato realizzato per effettuare 25 missioni nell’arco della sua vita operativa di dieci
anni. I Nodi 2 e 3 sono elementi d’interconnessione tra i diversi laboratori della Stazione e forniscono punti d’attracco
per i veicoli che periodicamente andranno a visitare la stazione stessa. In particolare il Nodo 2 garantisce la connessione e
la distribuzione delle diverse “utenze” (potenza, aria, comunicazioni) al laboratorio americano Destiny, al laboratorio europeo Columbus e al laboratorio giapponese Kibo. Oltre a queste funzioni il Nodo 2 ha consentito di aumentare il volume
abitativo a disposizione degli astronauti. Il Nodo 2 è stato il
carico principale della missione STS-120 con a bordo l’astronauta italiano Paolo Nespoli, il cui lancio ha avuto luogo il 23
ottobre 2007. Sulla base di una intesa tra NASA ed ESA, ASI
ha avuto fino a luglio del 2004 la delega della responsabilità
della realizzazione del Nodo 2 e Nodo 3 della Stazione Spaziale. Il Nodo 2 è stato consegnato alla NASA nel giugno del
2003 e nell’ambito della stessa intesa ASI ha progettato e portato ad una fase avanzata di produzione il Nodo 3. L’ultima
fase dello sviluppo del Nodo 3 è stata gestita dall’ ESA. Dei tre
nodi già portati nello spazio (chiamati Unity e Harmony), il
Nodo 3 nominato dalla NASA Tranquillity , in onore del primo allunaggio avvenuto nel luglio del 1969 sulla zona lunare
nota come Mare della Tranquillità, offrirà agli astronauti uno
spazio dove potranno finalmente sentirsi più a casa. Contiene
infatti una palestra dotata di tapis roulant e vogatore per gli
allenamenti quotidiani, un avanzatissimo sistema di ricondizionamento dell’aria e un sistema per distillare l’urina e trasformarla in acqua potabile. Infine, il Nodo 3 darà agli astronauti la possibilità di ammirare il panorama celeste che li
circonda. Sul Nodo 3 infatti è istallata una Cupola, anch’essa
realizzata nel nostro Paese, che aprirà agli astronauti una vista
mozzafiato a 360° sullo spazio. Con il Nodo 3, l’Italia può
vantare di aver realizzato il 50% dello spazio pressurizzato abitabile dell’intera Stazione Spaziale, che raggiungerà la sua piena capacità abitativa. Questa “stanza” in più permetterà di
aumentare il numero di ospiti a bordo, dai tre attuali fino a sei
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L’Italia e la ISS
o sette astronauti. Tranquillity è dotato del più complesso
sistema per la rivitalizzazione dell’aria mai realizzato: attraverso il processo di elettrolisi, il sistema ricicla l’acqua utilizzata dall’equipaggio e
genera l’ossigeno necessario alla loro respirazione, mentre l’anidride carbonica
sarà smaltita ed eliminata nello spazio.
La tecnologia, oltre ad aprire la strada a
future missioni di lungo periodo su
Luna e Marte, si candida ad avere interessanti ricadute per il riciclo delle acque
sulla Terra. Ora che l’assemblaggio è
giunto al termine ci si domanda quale
sarà il futuro della Stazione Spaziale. Infatti fino ad ora la sperimentazione a
bordo è stata sporadica mentre da oggi
dovrà avere un ruolo centrale. L’Italia
aspetta con impazienza la missione dello
Shuttle prevista attualmente per settembre 2010 nella quale
volerà l’astronauta Roberto Vittori che porterà in orbita AMS,
il laboratorio orbitante per la fisica delle particelle, il cui scopo è studiare i raggi cosmici in cerca di tracce di antimateria e
materia oscura. Le agenzie nazionali e
l’ESA hanno aperto bandi per consentire
alla comunità scientifica di proporre sperimentazioni in condizioni di microgravità nel campo della fisiologia umana,
delle biotecnologie, della fisica dei fluidi
e dei materiali. Tra i programmi di ricerca di biologia previsti a bordo, uno dei
più importanti è quello che studia gli effetti della permanenza nello spazio sul
corpo umano. Fenomeni come l’atrofia
dei muscoli, l’osteoporosi e la dinamica
dei fluidi corporei vengono attentamente
studiati per minimizzarne le conseguenze
e permettere viaggi spaziali lunghi molti
mesi se non anni. Gli effetti della microgravità sullo sviluppo, la crescita ed il metabolismo di piante
e successivamente animali vengono anch’essi studiati.
L’Italia
aspetta con
impazienza la
missione nella
quale volerà
Roberto Vittori
A laboratory
among the stars
40
With others 3 missions the station will be completed and it
will approach a long phase of experiments until 2020
H
ard to believe, but there is a place where differences do not exist, rivalry turns into cooperation
and the resulting conquests belong to mankind.
Such a place is not on Earth, of course, but 400 km
overhead. The International Space Station (ISS for short)
is the most important program of international cooperation ever attempted in science and technology. It is at the
same time an outpost in space colonization, a scientific
research lab and a testing site for the most advanced
technologies. It was devised in 1984 by the USA President Ronald Reagan who proposed it to his allies and to
his former arch-enemy, the USSR. Fourteen years after
the Russian module Zarya took off from Baikonour (Kazakhstan) firing range, carrying to orbit the cornerstone
of a common outpost in space, a place without frontiers,
where astronauts from different countries would live and
work in close cooperation Two weeks later the Shuttle
STS-88 put into orbit Unity, the first of three modules, and
docked it to Zarya. One year and a half later, on July 2000
the Russian module Zvezda joined these two units and
the station was manned with two astronauts for the first
time. Now, ten years after that fateful date, ISS is nearing
completion. Within the year it will consist of a string of
pressurized modules 74 mt long and a ‘net’ 110 mt wide
housing solar panels to supply energy and radiators to
disperse heat. The whole complex will occupy the area of
a football field, living space will be 935 cubic meters (the
equivalent of two jumbo jets). Among the many laboratories on board, one, Destiny, is American, another one,
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Columbus, is operated by European countries, a third one
houses Japanese scientists.
It took more than 40 trips in space to ferry into orbit all
the pieces of this gigantic puzzle, Shuttle being the main
vector used in assembling the ISS. The two other vectors, Soyuz and Progress, brought crews and supplies
and guaranteed an escape route. Four trips more shall
be needed to complete the ISS. The station has been
manned uninterruptedly since 2000: more than 160 astronauts from 15 nationalities visited it. The first italian and
the first european as well, to step on board was Umberto
Guidoni in 2001, while Roberto Vittori will perform his third
mission on the Shuttle this year after two Soyuz missions.
A third Italian astronaut, Paolo Nespoli who was on ISS in
2007 with Esperia mission will be back there at the end of
this year for the first long-term stay by an Italian astronaut.
The ISS project turn out being more difficult, much longer
to assembly and far more expensive than foreseen, being
affected by the suspension of NASA flights in 2003 in the
aftermath of the Columbia shuttle tragedy. Overall costs
are estimated in 100 billion US $ but the economic return
in science, industry and technology has been at least
threefold. On the ISS components more than 100,000
people worked all over the world. To build them engineers
developed new technologies, new software, new highly
cost-efficient heating and cooling systems, new air and
water purifiers. Enormous progress was achieved in communications and remotely controlled medical instruments.
There is much of Italy on the ISS. In close cooperation
L’Italia e la ISS
I dati sino ad oggi raccolti, ma che saranno confermati dalle
ricerche future, sembrano suggerire che sia possibile sintetizzare proteine dalla struttura sconosciuta sulla Terra, grazie alla
microgravità. La meccanica dei fluidi in condizioni di microgravità non è ancora compresa appieno, ed in futuro i ricercatori si augurano di poter liberamente modellare i liquidi.
Infatti poiché i fluidi nello spazio possono essere mescolati
quasi completamente senza dover tenere conto del loro peso,
sarà possibile studiare quelle combinazioni di liquidi che non
si mescolerebbero sulla Terra.
Grazie ad esperimenti condotti all’esterno della stazione, a
temperature molto basse ed in quasi assenza di peso sarà possibile ampliare le nostre conoscenze sugli stati della materia
(in particolare sui superconduttori) poiché la combinazione
di queste due condizioni dovrebbe far osservare i passaggi di
stato come se li si vedesse al rallentatore. Alcune ricerche esaminano la combustione nello spazio coinvolgendo l’efficienza
delle reazioni e la formazione di sottoprodotti, con possibili
miglioramenti nel processo di produzione dell’energia sia qui
sulla Terra che per i veicoli spaziali, cosa che avrebbe impor-
with NASA and ESA the Italian aerospace industry built
the MPLM logistic modules, the Nodo 2 and 3 (Nodo
meaning ‘knot’ in Italian) and the Columbus lab. MPLMs
(Multi Purpose Logistic Modules), named Leonardo, Raffaello and Donatello after three Italian Renaissance painters, are pressurized modules to ferry equipment, supplies
and testing equipment to the ISS by Shuttle: each one can
be docked to the Station for a full week and it is very easy
to load and unload. Each module has a lifespan of ten
years and 25 missions. The Nodo 2 and 3 are interconnecting elements joining the different labs and are used as
docking facilities for incoming spaceships.
Nodo 2 routes power lines, air and communications to
the three laboratories Destiny, Columbus and Kibo adding some more living space to the astronauts. Mission
STS-120 carried it to the ISS in 2007 with Italian astronaut
Paolo Nespoli on board.
The Italian Space Agency, ASI, was charged by a NASAESA agreement to build Nodo 2 and 3, the first one was
delivered in 2003, the second one was completed by
ESA. The three Nodo have been re-christened by NASA
as Unity, Harmony and Tranquillity after the Moon site of
the first human landing on our natural satellite. Nodo 3 or
Tranquillity as you prefer will be devoted to the astronauts’
relax: there will be a gym with treadmill and a rowing machine for daily training and new systems of air regeneration and water purifiers.
Last but not least Nodo 3 will open up to the astronauts a
new 360° vision of space through a Cupola mounted on
top of it. By adding the Nodo 3 a full 50% of the inhabitable pressurized space inside the ISS will be accountable
to the Italian aerospace industry. With Nodo 3 the ISS can
accommodate up to seven astronauts, four more than
the envisaged standard crew. The Tranquillity lab features
the most complex system of wastes recycling extracting
oxygen from used water. This technology is all-important
in view of future long-term missions on Moon and Mars
and could be exploited on Earth as well.
Now that the ISS is nearing completion questions ask
about its future. Testing and experimenting, up to now
marginal, are to become central. There are great expectations on September 2010 Shuttle mission ferrying to ISS
tanti conseguenze economiche ed ambientali.
Gli scienziati si propongono di studiare aerosol, ozono, vapore acqueo e molti tipi di ossidi. Inoltre il mantenimento stesso
di una presenza costante dell’uomo nello spazio aiuterà a migliorare il supporto vitale ed i controlli ambientali, a trovare
nuovi metodi per la cura delle malattie e per la produzione di
materiali, fornendo così quelle conoscenze indispensabili alla
colonizzazione dello spazio da parte dell’uomo.
Tuttavia lo sfruttamento scientifico della stazione dipenderà
dal prolungamento della durata della sua vita operativa che
dovrebbe essere portata dal previsto 2015 al 2020, ipotesi sostenuta anche dal Presidente degli stati uniti Obama e presentato nel “rapporto Augustine”, il documento finale prodotto
dal Review of United States Human Space Flight Plans Committee per fornire al Presidente Barack Obama gli elementi
necessari per sciogliere i molti nodi strategici relativi al futuro
della NASA e in particolare dei suoi programmi di esplorazione spaziale e volo umano □
*Ufficio stampa ASI
the orbiting laboratory AMS with Italian astronaut Roberto
Vittori on board. AMS will study cosmic rays in search
of antimatter and Dark Matter. National space agencies
and ESA have notified the scientific community soliciting
research programs in micro gravity condition on human
physiology, biotechnologies, fluids and solids physics.
Studying muscular atrophy, osteoporosis and body fluids
dynamics is essential to safeguard astronauts’ health
during long space flights in a zero gravity environment.
Thanks to micro gravity scientists hope to synthesize new
proteins unknown on Earth.
A brand new field of investigation concerns the mechanics of fluids in micro gravity condition. Fluids in space
can be mixed regardless of their specific weight and this
could open up new perspectives of liquids combinations.
Thanks to experiments outside the ISS new super conductors could be devised. Combustion in space is being
investigated to improve efficiency in power plants, a vital
topic not only on spaceships but on Earth as well.
Scientists are planning research on aerosol, ozone, steam
and various oxides. The expected fall out of all this is vital
to future space explorations. That is why the scientific
community bets on the ISS extended life up to 2020. And
even the USA President Barack Obama endorses it on the
basis of the by now famous Augustine Report outlining
the new USA strategy on space research and its future □
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SPACEMAG
41
Volo umano
Un ingegnere
decisamente
con la testa
tra le stelle
Paolo Nespoli
racconta la sua vita tra
l’addestramento a Star City
e la Stazione spaziale
di Andrea Drudi
42
C
ome sarà la sua prossima missione che prevede 6
mesi a bordo della ISS?
Una missione di Shuttle viene preparata con un obiettivo specifico, ad esempio la missione che ho fatto 2 anni fa
ha portato in orbita il nodo 2 ed ha condotto una serie di
esperimenti. Invece la missione di lunga durata che farò è più
complessa e non viene programmata con moltissimo anticipo, nel senso che si sa quanto sarà il tempo a disposizione in
orbita dell’astronauta e di tutti i membri dell’equipaggio e si
cerca di vedere quali saranno le operazioni o le cose operative
che necessiteranno e si addestrano gli astronauti per le operazioni che torneranno utili. Ad esempio mi sto preparando
per fare eventuali passeggiate spaziali, per utilizzare il braccio
meccanico della stazione ed infine si sta costruendo un piano
di esperimenti, ma il quadro completo sarà disponibile solo a
sei mesi dalla missione.
Cosa prevede il suo addestramento?
L’addestramento è abbastanza complesso e fino a qualche tempo fa durava 5 anni. Questo ha causato dei grossi problemi così
la NASA ha dovuto comprimere al massimo la preparazione.
Attualmente un astronauta qualificato, che ha già volato e parla un po’ di russo, può essere preparato ad una missione sulla
ISS in 2 anni e mezzo. La pianificazione che mi è stata assegnata prevede 36 settimane in Russia, necessarie per viaggiare
sulla Soyuz, 26 negli Stati Uniti, 4 in Europa, 2 in Canada,
2 in Giappone e 2 di ferie. In particolare l’addestramento è
complesso perchè bisogna fare tutte le qualifiche che servono
sia per la Soyuz che per le operazioni che si effettueranno a
bordo della ISS
Che tipo di vettore è la Soyuz?
La Soyuz è una macchina interessante costruita negli anni
60/70, dunque un po’ antiquata, ma funziona come dicono gli
americani è “Reliable”, costa relativamente poco e sarà l’unico
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mezzo che avremo a disposizione una volta che lo Shuttle sarà
andato in pensione. È di dimensioni ridotte e all’interno ci
si mette in posizione fetale. I russi sono molto orgogliosi di
questa macchina, basti pensare che tutta la strumentazione e
le procedure di bordo sono scritte solo in russo. Una particolarità è l’atterraggio, che avviene sempre nelle terre del Kazakistan, i russi lo definiscono morbido anche se effettivamente
è un po’ come uno scontro tra un tir ed una 500, questo è il
loro concetto di morbido!.
Considerando la sua statura avrà dei problemi con gli
spazi angusti della Soyuz?
Io riesco ad entrarci a malapena. Quando mi hanno misurato
sono stato definito “Borderline”. Siccome se ci si misura la
mattina si risulta più alti rispetto alla sera, io prima di ogni
misurazione andavo a fare una corsetta cercando di saltellare
in modo da schiacciare la colonna vertebrale per cui ogni volta
risultavano 1 o 2 centimetri di scarto. Ma alla fine hanno deciso che potevo entrarci, a fatica per dire la verità. Quando sarò
sulla ISS, per via dell’assenza di gravità la mia spina dorsale
si distenderà, per cui crescerò anche di 5 cm. E questo i russi
devono prevederlo, perché se ora entro appena nella Soyuz dovrò farlo anche per il ritorno. Quindi hanno deciso che dovrò
sempre indossare una tuta con degli elastici che mi terranno
schiacciata la spina dorsale.
Durante i suoi 6 mesi di permanenza sulla ISS sono previsti il montaggio di altri moduli per l’ampliamento della
stazione?
No, è previsto che lo Shuttle finisca la sua attività a settembre
dell’anno prossimo, io volerò a novembre. Quindi in assenza
di altri vettori in grado di portare moduli aggiuntivi la mia
responsabilità sarà limitata al mantenimento della Stazione,
all’intervento nel caso ci fosse un problema e all’esecuzione di
esperimenti. Finalmente abbiamo la stazione completata e la
sfrutteremo per tutta una serie di test scientifici.
Qual è la durata operativa delle ISS?
La ISS attualmente dovrebbe essere operativa fino al 2015,
ma sicuramente si farà un prolungamento fino al 2020, poi
a seconda di come si comporterà, visto che questi moduli
non possono stare in orbita all’infinito dato che più diventano
vecchi e più richiedono manutenzione, probabilmente si an-
Volo umano
drà avanti oltre il 2020. Se si pensa che la stazione russa Mir
era costruita per stare in orbita 5 anni ed alla fine è durata 18
anni. I problemi legati alla durata operativa sono legati principalmente alla decomposizione delle giunture plastiche a causa
dei cicli termici che subiscono in orbita.
Com’è la vita a bordo della ISS?
L’astronauta solitamente si alza alle 8 del mattino ora di Mosca, c’è un ora e mezza di tempo per la toilette e la colazione.
Verso le 9 si comincia a lavorare, alle 12 c’è la pausa pranzo
dove si cerca di stare insieme agli altri membri dell’equipaggio,
dopo di che si riprende verso le 14 e si va avanti vino alle 20
circa. Poi ci sono 3 ore “libere” per le telefonate, le mail ed il
relax.
Con il cambio di visione sull’esplorazione spaziale della
NASA, ci saranno ripercussioni anche in Europa?
Sicuramente quello che farà la NASA avrà comunque una ripercussione in Europa. Noi voliamo, nelle missioni sulla ISS,
con gli Usa e con la Russia non abbiamo una capacità di portare autonomamente astronauti in orbita. Quindi se gli americani decidessero di non andare più sulla Stazione ma di puntare
a Marte saltando sulla Luna noi dovremmo decidere se andare
con loro o fare diversamente.
Nella ISS c’è molta industria italiana?
L’Italia è un paese che ha fatto molto per la costruzione della
Stazione perché contribuisce sia con un programma diretto
attraverso l’ESA che con una cooperazione diretta con gli Stati
Uniti. In particolare l’Italia già dagli anni 70/80 ha dimostrato di saper costruire i moduli pressurizzati e questo è stato
riconosciuto a livello internazionale a partire dalla NASA. In
questo momento almeno il 30% dei moduli pressurizzati sulla
Stazione sono di fabbricazione italiana, lassù c’è dunque parecchia Italia. È una cosa bella e soprattutto importante per
le nostre industrie. Doversi cimentare in questo settore vuol
dire non commettere errori e lavorare ad un livello molto alto,
perché vengono richieste cose complesse e difficili. Far lavorare le nostre aziende a questi livelli vuol dire ottenere capacità e
conoscenze che servono a tutta la nazione.
Lei è già stato sulla ISS a bordo della
missione Esperia Sts-120, ha un
ricordo particolare?
Una cosa che mi ha colpito risale al
giorno 9 della missione in cui mi hanno
dato 4 ore di libertà ed ho iniziato a fare
delle foto dalla finestra della Stazione.
È stato molto bello vedere le albe che
si susseguono ogni 40 minuti. Durante questa transizione di luce, si vedono la Terra ed il cielo oscurati ed una
sottile striscia di atmosfera che è molto
piccola, come una buccia di pesca, che
si illumina di colori bellissimi come il
blu, l’arancio ed il rosso. Però l’effetto
che mi ha fatto, al di là della bellezza è
di un estrema fragilità, ho pensato tra
me e me che quella sottile striscia di
luce ci consente la vita, se non avessimo quella protezione la Terra sarebbe
come Marte o come la Luna. Quindi è
bene fare attenzione a quello che si sta
facendo, dobbiamo iniziare a trattare
meglio questo pianeta, dato che non
ce ne sono molti altri intorno come
il nostro. Non sappiamo ancora le ragioni del cambiamento climatico, se
veramente siamo noi i responsabili o
se si tratta di una cosa ciclica, come
ingegnere posso dire che ci servono
dati certi e noi come agenzia spaziale dobbiamo dare il nostro contributo a questa ricerca □
43
Marte è davvero così lontano?
Marte è lontano, 50 milioni di chilometri. Quando partiamo
per la Stazione Spaziale Internazionale in 8 minuti e mezzo
arriviamo in orbita, poi in 2 giorni facciamo un po’ di correzioni di orbita e ci agganciamo. La Luna è già un pochino più
lontano 350 milioni di chilometri e ci si arriva in circa una
settimana. Marte con gli attuali vettori è a circa un anno di distanza. In tutto la missione richiederebbe 3 anni nello spazio,
in mezzo a tantissime difficoltà. Occorre dunque sviluppare
delle tecnologie completamente nuove a partire da come fare a
prendere un equipaggio di 10 persone e farle stare per un anno
in una navicella fornendo acqua, ossigeno e cibo senza contare
il problema del controllo dei sistemi di bordo. La ISS viene
controllata direttamente da Terra, su Marte questo non è possibile, in quanto un comando che parte dalla Terra impiega
20 minuti per arrivare su Marte. Mi immagino un astronauta
che ha un problema, chiama la Terra per ricevere assistenza ma
occorreranno 40 minuti per avere risposta. Dovremo quindi
sviluppare dei sistemi molto più autonomi ed intelligenti per
far lavorare gli astronauti lassù in sicurezza senza avere l’occhio
vigile di 150 controllori di volo.
Il lanciatore Soyuz TMA-13 in partenza per la
Stazione spaziale internazionale
2010
Numero 1
SPACEMAG
Human flight
An engineer over
the clouds, among stars
Paolo Nespoli story: his life between Star City training
and International Space Station
44
What are the scopes of your next six-months mission
on the ISS?
All Shuttle missions have specific aims. Two years ago my
mission was to bring the Nodo2 in orbit and to perform
a whole series of experiments. The next mission will be
a long-term one, I personally am training in space walks,
manning the ISS mechanical arm, planning some experiments. The whole picture will be complete only six months
before take-off.
Tell us about your training.
Astronauts’ training is so complex that until recently it took
five years overall but NASA compacted it to the minimum.
My training plan was spread all over the world: 36 weeks
in Russia to be acquainted with the Soyuz systems, 26
weeks in the USA, four weeks in Europe, two in Canada
and Japan respectively and– oh yes, two weeks of leave of
course. Training is complicated by the fact that one must
qualify for both the Soyuz and the ISS.
Describe us the Soyuz.
It is a very interesting machine built in the 60’s and 70’s and
therefore quite dated. But it will be the only available space
vector after the Shuttle’s retirement. Soyuz is quite small
inside, you must adopt a foetal position. Of course being
Russian it will land only in Kazakhstan, Russians call it a
‘soft’ landing but actually is more like a car crash.
Being so tall how will you fit into the capsule?
I will be quite cramped indeed: when they measured my
height they put me in the ‘borderline’ class. So before being measured I did some jogging, jumping up and down
so as to reduce height. In the end they decided I could
enter their contraption, but only just. Problem is, onboard
of ISS because of the lack of gravity my spine will distend
itself and grow some 4-5 centimetres longer, so my Russian trainers decided that I shall be wearing all the time an
elasticised overall.
During you six-months stay will other modules be
added to the ISS?
No, because my flight will take place after the Shuttle
retirement, the only vector with a components carrying
capability. My responsibility will be the up keeping of the
ISS, trouble shooting just in case and performing some
experiments in the meanwhile. How long will the ISS ‘live’?
ISS life eventually will be stretched to 2020. After that we
shall see: a further extension is likely, but its modules cannot stay in space forever. The Russian space station Mir
was due to last 5 years and it survived thirteen years more.
Main problem of ISS survival is its plastic joints suffering
thermal shocks during orbiting.
How is life on board of ISS?
Usually wake up is 0800 Moscow Time, then toilet and
breakfast, and work until lunchtime at noon when we mix
with the crew. Then back to work until 2000. After that you
are on your own for three hours, mail, phone calls, relax.
SPACEMAG
Numero 1
2010
How NASA new strategy will affect Europe space
research?
Of course there will be consequences; as Europeans, In
order to send astronauts in space we must address either
the USA or Russia space Agencies. Should NASA opt for a
Mars expedition by Moon jumping and abandoning the ISS
we should decide whether going along with them or take
another course.
What Is the extent of Italian industrial contribution to ISS?
Italian aerospace industry contributed through the European Space Agency, ESA, and by direct agreements
with the USA. Since the 70’s one third circa of ISS pressurized modules are Italian-built and NASA certified and
this makes me feel quite at home. There is a very high level
of technological manufacturing involved and it is a great
achievement by Italy and its aerospace industry.
Let’s talk about the Red Planet: is it really so far away
from us?
Average distance between Earth and Mars is more than
50 million km. When we take off for the ISS we orbit in
8.5 minutes, the Moon is a little bit farther away, 350,000
km, it takes a whole week to get there. Mars is more than
one year away and a Mars Mission would take up to three
years. We would need brand new technologies: a crew
of ten should survive in a space capsule for years with
enough air, food and water without refuelling from Earth.
Main problem is: ISS is remotely controlled from the Earth,
but on a Mars Mission communications would take 40
minutes from question to answer, a lag hardly compatible
in an emergency.
Tell us about your previous experience on board of the
ISS during the Esperia Sts-120 mission.
The most wonderful experience that I can recall occurred
on Mission day 9, when they allowed me a fours hours
break. I started taking pictures from the window and I
remember those dawns recurring every 40 minutes. It is a
grand show but behind it I perceived the importance of that
fragile, thin screen of atmosphere: without it Earth would
be barren to life just like the Moon or Mars. We must be
very careful in conserving it, in the known space there are
no other places where we would survive. We do not yet
know for sure if climate changes are our fault or it is just
a natural cycle, but I am an engineer and must ascertain
facts. Like every Space Agency we too must contribute to
this research in full and in haste □
Agenzie spaziali
I nuovi
protagonisti
dello spazio
L’aerospazio sta vivendo un esplosione
di nuovi attori, dai governi asiatici
agli imprenditori privati: il cielo
è il nuovo Eldorado
di Andrea Drudi
46
L
o spazio è la vetta da cui controllare il mondo, ma la
scalata sta diventando sempre più affollata. Da terreno di confronto esclusivo delle grandi superpotenze
durante la Guerra fredda, quell’ultimate high ground della
geopolitica del Pianeta oggi vede un’esplosione di nuovi attori, dai governi asiatici agli imprenditori privati. Il forte
rilancio dei programmi spaziali è evidente soprattutto
dai numeri: la spesa mondiale negli ultimi anni per la
ricerca spaziale aumenta sempre di più. Un mercato
in forte crescita dunque, alimentato dall’aumento dei
lanci di satelliti e dai programmi di osservazione della
Terra e navigazione come Galileo, fino al volo umano.
“Ci stiamo avviando alla terza fase della storia dello spazio ha osservato Nicolas Peter, ricercatore dell’Istituto europeo
per le politiche spaziali e curatore del volume Humans in Outer Space-Interdisciplinary Odysseys - La prima, cominciata
con lo Sputnik e che ha visto l’uomo sulla Luna, è stata ca-
SPACEMAG
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2010
ratterizzata dalla contrapposizione tra Usa e Urss; mentre la
seconda, dopo la caduta del muro di Berlino, ha portato alle
competizioni che vediamo oggi. Nei prossimi anni assisteremo però al formarsi di una nuova mappa di alleanze internazionali nelle quali i privati sembrano destinati ad avere un
ruolo sempre più importante, non solo nelle Tlc, ma direttamente nell’esplorazione spaziale”.
Agenzie spaziali
La NASA e gli Usa fanno ancora la parte del leone, ma il
continente asiatico è in fermento e sta bruciando le tappe.
Infatti non c’è solo il Giappone, che ha già inviato moltissimo hardware alla Stazione spaziale internazionale, ha già un
proprio lanciatore-Iib, ed ha come obbiettivo dichiarato voli
con astronauti verso la Luna.
La Cina, modificando la tecnologia russa, ha già inviato uomini nello spazio, completando anche una passeggiata spaziale, un’impresa che finora solo Usa e Russia sono riusciti a
mettere a segno. La corsa spaziale cinese è iniziata tardi, ma
in 10 anni ha compiuto e probabilmente compirà passi da
gigante. Nel 2005 l’Agenzia Nazionale Cinese per lo Spazio
(Cnsa) ha inviato in orbita due astronauti e nel 2008 la Shen-
Rendering del progetto Buran
zhou 7 ha concluso una missione di 68 ore, durante la quale
è stata effettuata con successo la prima passeggiata spaziale
cinese.
Questa missione ha puntato anche ad affermare definitivamente lo status di grande potenza raggiunto dalla Cina e non
è certo un punto di arrivo, anzi il primo dei tre
gradini di un nuovo corso del programma di volo spaziale
umano. La prossima tappa sarà agganciare più veicoli spaziali
in orbita e poi avere una vera e propria stazione spaziale cinese. Non mancano i piani per portare un veicolo robotico sulla
Luna agli inizi del prossimo decennio, quando arriverà troverà però sul suolo lunare una bandiera indiana ad aspettarlo,
portata nei mesi scorsi da Chandrayaan-1, la prima missione
robotica verso la Luna dell’India. La Cnsa sta anche sviluppando un piano per la costruzione di una stazione spaziale
cinese costituita da un modulo principale, due sperimentali,
una navicella con equipaggio e una seconda utilizzata come
cargo. Attualmente questo progetto si trova nella fase due del
suo programma spaziale e devono ancora essere approntate
altre quattro tecnologie chiave prima di entrare nella terza e
ultima fase: il lancio della stazione. Nell’ultima missione, la
Shenzhou VII, è stata sperimentata la “passeggiata spaziale”.
La prossima sfida sarà quella dell’aggancio delle navicelle al
modulo principale della stazione spaziale. Tiangong I il cui
lancio è previsto prima del 2011, sarà la piattaforma per testare le nuove tecnologie per l’attracco. Tiangong, dal peso
di 8,5 tonnellate, sarà l’oggetto al quale Shenzhou VIII, IX e
X dovranno attraccarsi per testare con successo questa nuova
tecnologia. Shenzhou VIII sarà una navicella priva di equipaggio che cercherà di agganciarsi a Tiangong I nel 2011. Se
questa missione avrà successo, verranno inviate altre navicelle
dotate di equipaggio per provare questa complicata manovra.
Dopodichè Tiangong I entrerà in una fase di perfezionamento e successivamente dovrà essere sviluppato il laboratorio
spaziale, indispensabile sia per la sopravvivenza stessa degli
astronauti che per portare a termine importanti esperimenti
nello spazio. Allo stato attuale, le navicelle Shenzhou possono portare solo 300 chili di scorte per la sopravvivenza dei
tre astronauti che andranno a comporre l’equipaggio. Un altro importante problema che dovrà essere risolto sarà quello
del riciclaggio dell’aria e delle scorte d’acqua. Quando tutti
questi problemi avranno trovato una soluzione, la Cina sarà
pronta al lancio della sua stazione spaziale, grazie al razzo CZ5, dalla stazione di lancio nella provincia di Hainan, nella
Cina Meridionale.
La Cina ha anche in mente un ambizioso programma di
esplorazione di Marte, infatti era inizialmente previsto entro
il 2009 il lancio dell’orbiter Yinghuo-1. Ma un ritardo della
missione russa Phobos-Grunt, che secondo un accordo tra
l’agenzia spaziale cinese e quella russa, porterà subito dopo
l’inserzione in orbita marziana anche la sonda Yinghuo-1 ha
fatto slittare il rinvio della partenza sino alla prossima finestra
di lancio, prevista tra la fine del 2011 e l’inizio del 2012.
I progetti futuri prevedono l’esplorazione della superficie
marziana per mezzo di rover e possibili missioni umane nel
lontano futuro. La sonda Yinghuo-1 sarà un test importante
per valutare le capacità di esplorazione dello spazio profondo
dell’Agenzia spaziale cinese. Nel corso
2010
Numero 1
SPACEMAG
47
Agenzie spaziali
dei 2 anni della missione, la sonda Yinghuo-1 non avrà capacità di modifica della propria orbita. Per la realizzazione di
questa sono però l’agenzia spaziale cinese deve affrontare delle
sfide importati, come il controllo e l’osservazione remota, il
controllo automatico e quello termico.
Anche l’India è impegnata nello spazio, infatti il governo di
New Delhi sostiene con vigore la politica aerospaziale, nella
convinzione che lo sviluppo scientifico e tecnologico possa
trainare l’intera nazione verso la crescita economica. Nonostante l’obiettivo sia ancora per molti aspetti lontano, con 450
milioni di cittadini che vivono sotto la soglia di povertà, in
campo spaziale definire l’India un paese “emergente”comincia
ad essere riduttivo. È una vera e propria potenza in grado di
contendere le scene alla NASA, all’ESA e all’Agenzia spaziale russa Roscosmos. Dal novembre 2008, con il lancio della
missione lunare Chandrayaan-1, si è unita al trio dei “Big”
diventando la quarta nazione a toccare il suolo della Luna,
battendo così sul tempo la concorrenza di Cina e Giappone.
L’India vanta anche il primato per numero di satelliti ambientali in orbita ed è il paese asiatico con il maggior numero
di satelliti per telecomunicazioni. Gli sforzi maggiori sono
concentrati su due grandi sistemi satellitari, INSAT, composto da nove satelliti attualmente in orbita per telecomunicazioni, trasmissione di servizi educativi e meteorologici,
e IRS, sistema di telerilevamento per la gestione delle risorse naturali con cinque satelliti in orbita. Inoltre l’India si
sta attrezzando ad avere un proprio sistema nazionale di
navigazione satellitare con 7 satelliti.
L’India può anche vantare un’autonoma capacità di realizzazione di satelliti scientifici e di esplorazione. Infine è diventata una potenza anche sul fronte dei lanciatori: possiede razzi
vettori, PSLV e GSLV, molto efficienti e affidabili, capaci di
sfidare il mercato internazionale del trasporto in orbita dei
satelliti, in particolare per le telecomunicazioni.
Infine l’India ha pianificato per il 2012 l’invio di una seconda navicella sulla Luna, la sonda Chandrayaan-2, e il lancio
di satelliti per studiare Marte e Venere. Intanto gli scienziati
dell’agenzia spaziale indiana stanno lavorando al primo prototipo della capsula “Sre” destinata a portare nel cosmo il primo astronauta indiano, forse già nel 2013 e alla realizzazione
di un potente razzo (GSLV-Mk3) per il lancio di grandi carichi.
Anche il rivale storico degli Usa è molto attivo nella ricerca
spaziale, la Russia infatti sta investendo enormi risorse sulla
Stazione Spaziale Internazionale e dalla fine del 2010, con il
pensionamento dello Shuttle, sarà la sola agenzia spaziale in
grado di mandare uomini sulla ISS.
Per il prossimo futuro la Roscosmos ha in programma lo
svilutto di una navicella che sostituirà la Soyuz, il Kipper.
Si tratta di un progetto che, a causa della mancanza di fondi della RKK Energia, è diventato internazionale e sono già
coinvolte nella sua costruzione l’ESA che contribuirà con
materiali avanzati avionica e sistemi di pilotaggio e la JAXA
che fornirà l’elettronica di bordo. Questo veicolo è figlio
della ricerca spaziale che, durante il periodo della guerra
fredda, aveva dato alla luce il Buran, e grazie alle conoscen-
48
Il decollo del razzo Long March 2F
(Shenzhou 5) dal Jiuquan Satellite
Launch Center, China
SPACEMAG
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2010
Agenzie spaziali
ze delle tre agenzie spaziali ha permesso una contrazione dei
costi di progettazione.
Inizialmente il Kliper avrebbe dovuto essere un lifting-body
“puro” cioè un veicolo, privo di ali, che avrebbe creato una
portanza tramite la forma della fusoliera, ma presto sono state aggiunte delle superfici alari che, in un primo momento,
sarebbero dovute rimanere aperte per tutta la durata del volo,
mentre l’ultima modifica ne prevede l’apertura solo durante
le fasi finali dell’avvicinamento. Il paracadute a fungo, secondo le ultime modifiche, verrà utilizzato solo in caso di emergenza, mentre l’atterraggio verrà effettuato, come per lo Space
Shuttle o il Buran, su pista con il carrello. Queste modifiche
hanno fatto passare il carico trasportabile da 700 kg (esclusi
gli astronauti) a 500 kg mentre il numero di persone trasportabili rimane fisso a 6.
Il Kliper ha molte caratteristiche in comune con la navetta
Buran, ma per molti aspetti è simile anche alla Sojuz, infatti
al Kliper verrà collegato un modulo di servizio che, così come
nella Sojuz, servirà ad agganciare la navetta agli altri veicoli e
alla stazione spaziale internazionale ISS, questo modulo verrà
poi sganciato prima di effettuare il rientro in atmosfera affinché si distrugga. Un’altra somiglianza alla Sojuz è il modo
in cui viene lanciato il veicolo, infatti non sarà agganciato al
dorso del missile come avviene per lo Space Shuttle ma verrà
messo alla sommità del razzo. Il progetto Kliper ha già subito
un notevole ritardo, la data del primo lancio, che in un primo
momento era previsto tra il 2010 e il 2011, è passata al 2012
mentre la piena operatività verrà raggiunta solo nel 2015. I
russi prevedono inoltre delle missioni robotizzate sulle lune
di Marte e un aumento dei satelliti di ricerca orbitanti sulla
Terra.
La ricerca spaziale dunque, anche se ha di recente visto un
parziale ridimensionamento del ruolo degli Stati Uniti, i protagonisti indiscussi dello spazio, sta entrando in una nuova
era, fatta di paesi emergenti che, passo dopo passo, stanno
assumendo un ruolo da protagonisti □
Newcomers
to the Space Race
49
Only apparently times did change from that
superpowers confrontation in the cold war era
F
rom Space you can observe - and control – the
Earth, but getting there first and hold the fort is now
a matter of fierce competition. Only apparently times
did change from that Superpowers confrontation in the
Cold War era: the ultimate high ground of our planet’s
geopolitics is crowded by new entries, from the new Asian
powers to private entrepreneurs. Numbers make news:
space expenditures grow exponentially all the world over,
market is bullish with satellite launches, Earth observation and monitoring programs, new navigation facilities
like Galileo, down – or up – to manned flights in space.
“We are entering the third era in space history –Nicolas
Peter, researcher at the European Space Policies Institute and author of the book “Humans in Outer SpaceInterdisciplinary Odysseys” remarks -. First stage started
with Russian Sputnik to end with Man on the Moon, in
an atmosphere of feverish competition between USSR
and USA. The second stage following the Berlin Wall fall
in 1989 is being characterized by a peaceful but not less
tense international competition. We are about to step in
the third era: an epoch of international alliances where private entrepreneurs will play an always more determinant
role, not only in TLCs but directly in space exploration”.
USA and its NASA still get the lion’s share but Asia is
coming up quite fast. Japan contributed strongly to the
ISS hardware, developed its own Iib Launcher and will fly
soon its own astronauts to the Moon.
China entered the new space race quite later, but in the
last ten years it has been catching up very fast. By improving Russian technology the Chinese National Space
Agency, CNSA, already sent two astronauts in space
in 2005, and three years later, during the 68 hours long
Shenzhou VII mission, a Chinese astronaut performed
even a space-walk thus joining USA and Russia in the inner ‘space walkers club’.
Those missions ratified officially China’s superpower status and are only the first step in the nation’s human flights
program. Next step will be the construction of China’s
own space station: it will consist of a main module, two
experiment modules, a manned spaceship and a cargo
space ship, all docked together. In the next decade there
are plans to send a robotic vehicle on the Moon where the
Indian flag carried there just recently by Chandrayaan-1,
India’s first robotic mission, is already waving (figuratively
speaking). The Chinese Space Station is entering phase
two of its program but four key technologies more are to
be developed before the third and final launching stage.
The 8.5 ton Tiangong I to be launched before the end
of the year will be the orbiting platform to test Chinese
new docking technologies. It will be joined in space by
Shenzou VII, IX an X, the first one of them being unmanned. After its docking into Tiangong I, other manned
spaceships will be launched to refine docking manoeuvres and procedures. Finally Tiangong I will grow into a
2010
Numero 1
SPACEMAG
Space agencies
full space laboratory to house astronauts and scientists.
The Shenzou capsules have today a very limited (300
kg) payload, insufficient even for the survival of a crew of
three. Payload is to be dramatically improved and new air
and water recycling systems are still to be designed and
tested. When all these teething problems are over China
will orbit its Space station from the Hainan, South China,
launching base using a CZ-5 rocket.
China’s ambitious plans go farther than the Moon. A Mars
exploration program was to start within 2009 by launching the Yinghuo-1 orbiter but it was postponed because
of the Russian Phobos-Grunt mission delay. The Russian
mission is scheduled to insert the Yinghuo-1 probe in a
Mars orbit and the next launching window will be between
the end of 2011 and the beginning of 2012. The Chinese
Mars program foresees exploration of the planet’s surface
by rovers in view of possible future human expeditions.
In its two years mission, the Yinghuo-1 probe will not
be able to modify its orbit; the mission therefore will be
all-important to test Chinese technologies for deep space
exploration in terms of remote control and observation,
automatic systems and thermal conditions.
India too is entering the race. The New Delhi government
strongly advocates space policies as a potent booster of
economic growth. The target might seem over ambitious
for a country where 450 million people still live, or manage to, under the poverty line but it would be unfair to
label India an ‘emerging nation’ as far as space is concerned. India Space Agency ranks among the superpowers’ NASA, ESA and Roscosmos. In November 2008 the
Chandrayaan-1 lunar mission gave India access to the
50
inner circle of space explorers by being the fourth Nation
to reach the Moon before China and Japan.
India can boast the highest number of artificial orbiting
satellites and in Asia the highest number of TLC satellites. India’s efforts strive to complete two large systems:
the nine satellites strong INSAT devoted to TLC, meteorological reporting and educational broadcasting and
IRS monitoring natural resources via five remote sensing
satellites. India is also building its own navigation system
based on seven satellites: its aerospace industry is very
lively in the launchers segment providing reliable rockets
such as PSLV and GSLV particularly useful to carry satellites in orbit.
India’s future space plans envisage a second spaceship
to land the Chandrayaan-2 probe on the Moon by 2012
and launching satellites to study Mars and Venus at close
range. India Space Agency scientists are working on the
Sre capsule prototype (it will carry the first Indian astronaut in space as soon as 2013) and on GSLV-Mk3, a very
powerful rocket for launching huge payloads in space.
The old USA arch-rival in the space race, Russia, is back
on the stage investing heavily on the International Space
Station and exploiting its great advantage: after the Shuttle’s retirement this year, Russia not only will remain the
only space power able to ferry astronauts to the ISS but
is already working on the Soyuz successor, the Kipper
spaceship. Due to insufficient domestic financing by RKK
Energia, the Kipper project went international involving
the European Space Agency, ESA, supplying new materials, avionics and piloting systems, and the Japan Space
Agency, JAXA as main contractor for onboard electronics.
Kipper derives from Buran, a craft developed at the height
of the Cold War, but its designing costs have been sharply
reduced by the joint venture with Europe and Japan.
In the beginning Kipper was meant to be a pure, wingless lifting-body relying on the fuselage aerodynamics
to create the necessary uplift but soon it grew wings to
be opened in docking manoeuvres. The mushroomshaped parachute is for emergency only, landing will be
performed like Shuttle or Buran, on an airfield. These
changes brought the payload down from 700 kg (plus the
six astronauts) to 500 kg.
Kipper blends both Buran and Soyuz characteristics.
Like Soyuz it will be linked to a service module to dock
into other space vehicles and onto the ISS. The service
module will be disposed off before re-entry in the atmosphere. Like Soyuz it will be launched on top of a rocket
and not riding the rocket’s side like the Shuttle. The Kipper project is late on its schedule, its maiden voyage has
been postponed from the end of this year to 2012, its full
operational capacity to be attained only in 2015. Other
Russian space plans consist in robotized missions on
Mars’ moons and in more research satellites orbiting our
planet.
Space research, even accounting for the partial downsizing of NASA budget and scopes by President Obama, is
in full steam thanks to the newcomers to the race. Notwithstanding the USA leading role the emerging outsiders
like India, China and Japan plus the Russian comeback
are going to shape more and more the near future of
space exploration □
L-110 stage of GSLV Mk-III undergoing final preparations for
testing at the test stand at Mahendragiri, near Nagercoil, in
Tamil Nadu
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Space agencies
51
Il decollo del vettore PSLV-C12 dal
Satish Dhawan Space Centre (SDSC SHAR),
Sriharikota INDIA
2010
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SPACEMAG
Scienza
Tecnologia
italiana
a caccia
delle origini
dell’universo
Le incredibili scoperte dei
satelliti Agile e Fermi
Questa è una didascalia da inserireUnt
amcommy nulla aut nostis ent nis aut in
di Patrizia Caraveo*
52
L
’astronomia gamma sta vivendo un’epoca d’oro grazie
a due missioni che scrutano continuamente il cielo. Da
un lato AGILE, piccola missione dell’Agenzia Spaziale
Italiana con INAF e INFN, dall’altra Fermi, missione di dimensioni molto maggiori della NASA, alla quale l’Italia ha
dato e da un importante contributo attraverso ASI, INFN e
INAF. Mai prima d’ora era stato possibile avere una copertura h24 del cielo delle alte energie con due strumenti che
dialogano, si scambiano allerte e, alla fine, ci permettono di
studiare gli stessi fenomeni da diversi punti di vista.
Lanciata nel giugno 2008, la missione GLAST ha subito
dimostrato di fornire prestazioni all’altezza delle aspettative. Pienamente soddisfatta dai risultati dei test in orbita, la
NASA ha dedicato la missione a Enrico Fermi (1901-1954,
premio Nobel per la Fisica nel 1938).
Dopo circa 20 mesi di attività, il Large Area Telescope a bordo
della missione Fermi ha raggiunto il traguardo di 100 miliardi
di segnali. Questo non significa che Fermi LAT abbia rivelato
100 miliardi di fotoni gamma di alta energia. La maggior parte dei segnali sono riconducibili al passaggio di raggi cosmici,
dei veri e propri ospiti indesiderati agli occhi degli astronomi
gamma. Su questi intrusi, però, Fermi LAT sta raccogliendo
una statistica impressionante trasformando una fonte di disturbo in una opportunità scientifica, per esempio, misurando con grande accuratezza lo spettro degli elettroni.
Ma è la straordinaria nitidezza delle immagini del cielo gamma la vera forza delle missioni gamma in orbita attualmente.
Molte famiglie di oggetti celesti sono rappresentate nel catalogo di più di 1.400 sorgenti rivelate da Fermi: pulsars, Gamma Ray Bursts, galassie normali e attive, ammassi globulari,
microquasar, resti di supernovae.
In particolare, la scoperta di 16 pulsar radio quiete, simili al
prototipo Geminga, è stata classificata da Science come una
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delle 10 scoperte più importanti del 2009, per essere precisi
la numero 2. Per noi, che Geminga l’abbiamo scoperta e che
l’abbiamo capita dopo più di 20 anni di sforzi, è un riconoscimento straordinario.
In effetti, i risultati del primo anno di attività della missione
rappresentano una vera rivoluzione nello studio dell’emissione gamma delle stelle di neutroni. Oltre a svelare l’esistenza di
un gran numero di stelle di neutroni che emettono emissione
gamma pulsata senza mostrare nessun segnale in radio, Fermi
ha scoperto l’emissione di numerose pulsar velocissime, che
ruotano intorno al prprio asse centinaia di volte al secondo,
oltre a rivelare emissione pulsata da una trentina di pulsar radio “normali”.
La scoperta di stelle di neutroni che emettono in gamma ma
non in radio non è, di per sé, rivoluzionaria, anzi, è una conferma. Studiando Geminga, già negli anni ‘90 avevamo avanzato l’ipotesi che molte delle sorgenti gamma non identificate
fossero pulsar senza emissione radio: basta pensare che il cono
di emissione radio sia molto più stretto di quello gamma, e
poi è solo il rapporto tra i due che determina il rapporto tra
pulsar gamma con e senza emissione radio. Quello che veramente stupisce è la rapidità con la quale si è arrivati a questi
risultati. Mentre nel caso di Geminga c’erano voluti 20 anni
di sforzi utilizzando tutte le lunghezze d’onda disponibili, per
le 16 sorelle di Geminga sono bastati pochi mesi di dati Fermi. Il salto di qualità è stato reso possibile dalla grande area
sensibile di Fermi, dallo sviluppo di software particolarmente
intelligente e dall’utilizzo di dati X già raccolti nel corso degli
anni. Visto che la maggior parte delle pulsar radio quiete di
Fermi coincidono con sorgenti già rivelate da EGRET negli
anni ’90 (in alcuni casi si tratta addirittura di sorgenti già viste da COS-B agli albori dell’astronomia gamma, tra il 1975
ed l’82) ma rimaste senza identificazione, notiamo con pia-
Scienza
53
cere che la nostra ipotesi ha trovato conferma sperimentale,
avviando a soluzione un enigma che durava da decenni.
Sono diversi i problemi storici risolti nel primo anno di attività di Fermi.
Finalmente è stato capito il comportamento di LSI 61°303,
un sistema binario caratterizzato da periodiche emissioni
radio. LSI 61°303 faceva anticamera
dal 1981 quando, studiando la sorgente
COS-B CG135+01, avevamo scoperto
la sua emissione X e avevamo proposto
che fosse la responsabile dell’emissione
gamma. Analogamente, è stato risolto
l’enigma di CygX3, un sistema binario
dove un piccolo buco nero impiega 4,8
ore per orbitare attorno ad una stella
molto più grande, più calda e più attiva del nostro sole. Cyg X3 è classificato
come microquasar perché, ogni tanto, diventa la sorgente radio più brillante del
cielo, dimostrando che la stella compatta
è capace di accelerare particelle in modo
molto efficace. Nel 1977, analizzando i
dati del satellite NASA SAS-2, era parso
di vedere il segnale della sorgente, ma il
risultato non era mai stato confermato. E’
stato necessario l’avvento della nuova generazione di strumenti gamma per chiarire il mistero. AGILE ha visto 4 volte la
presenza di una sorgente variabile con posizione compatibile
con Cyg X3 mentre Fermi ha rivelato emissione variabile per
periodi più estesi, insieme alla modulazione orbitale della sorgente durante i periodi di attività. Dopo un’attesa di 32 anni,
i risultati di Agile e Fermi, che confermano un modello tutto
milanese proposto nel 1977, sono apparsi rispettivamente su
Nature e Science a pochi giorni di distanza.
Oltre a trasformare stelle di neutroni e buchi neri in brillanti
sorgenti di raggi gamma, le particelle accelerate nella magnetosfera di una stella di neutroni sfuggono nel mezzo circostante e formano le Pulsar Wind Nebulare. Viste a decine nei
raggi X, cominciano a essere rilevate anche nei raggi gamma
per le pulsar più energetiche come il
Granchio e la pulsar delle Vele. Anche
i resti delle supernovae che hanno originato le stelle di neutroni cominciano
ad essere rivelati come sorgenti estese di
radiazione gamma. E’ lì che cerchiamo
informazioni sui meccanismi di accelerazione dei raggi cosmici, il più famoso
dei quali è stato proposto proprio da
Enrico Fermi nel 1949.
Dire che il 2009 è stato l’anno delle stelle di neutroni non vuole affatto
sminuire gli strepitosi risultati ottenuti
da Fermi in altri campi. Pensiamo alle
galassie attive (AGN) che vengono rivelate a centinaia nei dati Fermi. Sono
caratterizzate da una estrema variabilità e per capire il motore responsabile dell’emissione occorre studiarle,
oltre che in gamma, nell’ottico, nell’X, nel radio, attraverso
complesse campagne multilunghezza d’onda. La copertura
continua del cielo gamma, unita ad una incessante attività di
controllo dei dati, permette di seguire in tempo reale il comportamento delle sorgenti e di decidere quando sia il caso di
allertare altri strumenti. Alcune galassie particolarmente turbolente sono sempre sotto osservazione. Nel dicembre 2009
la galassia 3C454.3 è diventata per qualche giorno la sorgente
Dopo 32 anni
di attesa i
risultati di
Agile e Fermi
sono apparsi
su Nature e
Science
2010
Numero 1
SPACEMAG
Scienza
più brillante del cielo gamma, un’occasione unica per studiare
i meccanismi di emissione al lavoro nei getti della galassia.
Né bisogna dimenticare i lampi gamma. Brillano solo per
pochi secondi, a volte anche solo frazioni di un secondo, per
testimoniare la distruzione di una stella molto più grande del
nostro sole che diventa un buco nero. Durante l’esplosione
viene liberata una immane quantità di energia poi incanalata
in un getto dove si verificano le condizioni estreme che rendono possibile l’accelerazione delle particelle capaci di produrre
fotoni gamma.
Queste esplosioni sono avvenute quando l’Universo era molto
più giovane e il nostro Sole (con il suo sistema planetario) non
si era ancora formato. I fotoni prodotti viaggiano per miliardi
di anni e offrono una splendido banco di prova per uno dei
cardini della relatività generale: la costanza della velocità della luce. Einstein dice che ogni tipo di radiazione viaggia alla
stessa velocità mentre altre teorie sostengono che i fotoni più
energetici dovrebbero essere rallentati da una ipotetica strut-
Pulsar
hunting
54
Radio quiet neutron stars
were already known, Fermi
confirmed their existence
G
amma astronomy is enjoying a golden age thanks
to two space missions: the first one is AGILE, a
small mission operated by Italian Space Agency,
ASI, together with INAF and INFN, the second one is a
somewhat larger NASA mission named after the celebrated Italian nuclear scientist, 1938 Nobel Prize, Enrico Fermi,
with the participation of ASI, INAF and INFN. For the first
time space high energies are being covered 24h a day by
two instruments from two different viewpoints.
Since being launched in June 2008, GLAST mission fulfilled its promises. In 20 months the Fermi Large Area Telescope reached the 100 billion signals mark. This does not
mean of course that Fermi LAT recorded the same amount
of high energy gamma photons, the majority of signals being the much unwanted, disturbing cosmic rays. But even
so Fermi LAT turned this annoying phenomen to science’s
advantage and took advantage of the high numbers to
measure the electrons spectrum with great accuracy.
The most astounding result of these observations is the
extraordinary sharpness of sky gamma images. The Fermi
catalogue numbers by now more than 1400 families of
heavenly bodies: pulsars, gamma ray bursts, normal
galaxies, active galaxies, globular clusters, micro quasars,
supernovae leftovers. Discovery of 16 radio quiet pulsars
similar to the Geminga prototype according to authoritative Science Magazine ranks second among the 2009 ten
most important achievements, and this is an extraordinary
SPACEMAG
Numero 1
2010
reward to all of us, who found Geminga and studied and
solved its mysteries in ten years of hard work.
Data gathered in the mission’s first year represent a major
step in studying neutron stars gamma emissions. Fermi
revealed the existence of a great number of radio quiet
neutron stars emitting pulsating gamma rays but no radio
signal, it discovered emissions by very fast pulsars spinning hundreds of times per second on their own axis and it
detected pulsating emissions by other thirty-odd ‘normal’
radio pulsars.
Radio quiet neutron stars were already known, Fermi just
confirmed their existence. By studying Geminga, already
in the 90’s we suggested that many of the unidentified
gamma sources were radio quiet pulsars. In the meantime
research timings have dramatically changed: to solve
Geminga enigma we took the best part of twenty years,
to investigate its 16 sisters all we needed was few months
data from Fermi LAT. The majority of radio quiet pulsars
detected by Fermi coincide with unidentified sources
detected by EGRET in the 90’s confirming experimentally
our hypotheses. Many historical problems have been
solved in the first year of Fermi operations. New data
explained the behaviour of LSI 61°303, a binary system
marked by periodic radio emissions. In 1981 studying
source COS-B CG135+01 we discovered its X emissions
and suggested that it could be responsible for the gamma
emissions. New data solved another enigma too: CygX3
is a binary system in which a small Black Hole takes 4,8
hours to orbit around a star much larger, hotter and more
Sciences
tura spugnosa dello spazio-tempo. Visto che i lampi gamma
producono fotoni su un vasto intervallo di energia, è stato
possibile fare un test semplicissimo utilizzando un evento
molto breve registrato il 10 maggio 2009 da Swift, AGILE
e Fermi, tutte missioni che portano in orbita tecnologia italiana. Supponendo che tutti i fotoni siano partiti nello stesso
momento, 7 miliardi di anni fa, si è sfruttata la differenza tra
i tempo di arrivo dei fotoni meno energetici rispetto a quello
di gran lunga più energetico visto da Fermi per distruggere la
teoria della schiuma cosmica. La velocità dei fotoni è risultata
la stessa all’interno di una parte su 100 milioni di miliardi.
Non male per meno di due anni di attività in orbita che hanno fruttato già più di 50 pubblicazioni. Fermi (Enrico, italoamericano) sarebbe orgoglioso dell’operato di Fermi (satellite
NASA con ASI, INAF, INFN) e anche del piccolo Agile, tutto italiano. E anche noi lo siamo □
*Responsabile Inaf della missione Fermi
active than our Sun. CygX3 is considered a micro quasar
because sporadically it turns into the most brilliant radio
source in the sky, demonstrating that its dense star can
accelerate particles very efficiently. In 1977 analysing the
NASA SAS-2 satellite data the signal source was ‘felt’
but scientifically never identified. The new gamma instruments helped locating it: AGILE perceived four times the
presence of a variable source compatible with the CygX3
position while Fermi revealed variable emissions on longer
spans of time together with the source orbital modulation during its activity periods. So after almost 33 years
the AGILE and Fermi observations were published almost
simultaneously on both Nature and Science magazines
confirming an all-Italian, all-Milanese model advanced in
1977. Apart from turning neutron stars and Black Holes in
brilliant sources of gamma rays, the accelerated particles
in a neutron star magnetosphere escape all around forming èulsar wind nebulae. Already observed in X rays they
can be detected in gamma rays too at least in the case
of more powerful pulsars like the Crab or the Sails pulsar.
Even the remains of supernovae responsible for the birth
of neutron stars reveal themselves as extended sources
of gamma radiation. This is the research area where we
investigate the mechanics of cosmic rays acceleration, the
most famous of these mechanisms having been proposed
by Enrico Fermi himself back in 1949.
Christening 2009 as the ‘Neutron Stars years’ does not
downplay the Fermi outstanding scientific results in other
realms. Active galaxies, AGN, for instance have been
revealed by the hiundreds. Emissions by such galaxies are
marked by extreme variability and in order to understand
their generation a interdisciplinary research is needed by
recurring to complex campaigns concerning gamma, optical vision, radio observations.
The constant coverage assured by Fermi and AGILE instruments and the data close monitoring enables scientists to follow the sources behaviour in real time and alert
other instruments when needed. A few particularly turbulent galaxies are monitored 24h a day. On December 2009
galaxy 3C454 turned for a few days into the most brilliant
source in the gamma sky, a rare occasion to study the
emission mechanisms working in its jets. Neither are to be
overlooked the gamma flashes lasting for a few seconds
or even fractions of a second, marking the destruction
of stars larger than our Sun and their turning into Black
Holes. Such explosions free incredible amounts of energy
funnelled in jets. The extreme conditions reached within
those jets accelerate the gamma photons producing particles to their critical point.
Such explosions date back to billion of years when our
Universe was younger and our Sun with its Solar system
was yet to come. Photons can travel for billion of years
and represent a perfect test bed for one of the general
relativity axioms: light’s constant speed. According to
Albert Einstein’s theory, radiations of any kind travel at the
same speed, while according to other theories the more
energetic photons could be slowed down by an hypothetical space-time sponge-like structure. The gamma bursts
produce photons on a wide energy range, so a simple test
was performed using a very quick event recorded on May
10, 2009, by AGILE, Fermi and Swift (all of their instruments are built with the Italian industry contribution). Supposing that all photons started together seven billion years
ago, difference in arrivals between the less energetic and
more energetic photons was calculated, and wiped away
the Cosmic Foam theory.
Less than two years of operation have produced already
more than fifty scientific publications: not bad, really. The
Italo-American psysicist Enrico Fermi would be very proud
of the satellite named after him and designed and built by
NASA with the Italian ASI, INAF and INFI. Being half-Italian, Fermi would be even prouder of little all-Italian AGILE.
And so are we, too □
2010
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SPACEMAG
55
Curiosità
Una boarding
card per
lo spazio
Il turismo in orbita sta per
diventare una realtà: solo
per passeggeri facoltosi
di Marcello Spagnulo*
N
56
egli anni ’60 una delle principali compagnie aeree del
mondo, l’americana Pan Am, avviò una lista di prenotazioni per le persone che volevano prenotarsi per
un viaggio sulla Luna. Gli USA erano nel pieno del programma spaziale Apollo e pertanto l’interesse per i viaggi spaziali era
“alle stelle” in quel momento storico. Così la waiting list della
Pan Am raggiunse ben presto le 80000 firme.
Negli anni ’80 però la Pan Am fallì e con essa il sogno lunare delle decine di migliaia di persone che volevano viaggiare
sulla Luna come noi oggi viaggiamo tra le capitali del mondo
a bordo di comodi aviogetti. Così quando più di vent’anni
dopo, nel 2004, una neonata e sconosciuta società, la Virgin
Galactic, annunciò di dare inizio dal 2010 a voli spaziali commerciali, scetticismo e cinismo furono tra le più benevoli manifestazioni di attenzione. Ma alle spalle di questo annuncio
c’era, e c’è, invece una realtà significativa che ha preso corpo
negli ultimi anni, sviluppatasi in un rigoroso ambito industriale sebbene quasi artigianale. Parliamo dello Space Ship One
una navetta spaziale di una piccola
azienda aeronautica statunitense,
la Scaled Composite; più che di
una vera astronave però la SS-1
è un aereo-razzo con equipaggio, interamente finanziato,
progettato e costruito da investitori privati, e che ha già
volato nello spazio ad un’altezza di più di 100 km sopra
la superficie terrestre.
Oggi lo Space Ship One rappresenta un’importante novità
del trasporto spaziale, ma non
tanto per la sua idea di base, che
riprende la configurazione degli
aerei-razzo serie X della NASA,
quanto per la modalità di
SPACEMAG
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2010
sviluppo che lo ha caratterizzato.
Lo Space Ship One fu presentato dall’ingegnere aeronautico
californiano Burt Rutan, che lo aveva progettato e costruito presso la sua compagnia, la Scaled Composite, con base a
Mojave in California. Il progetto fu in parte sponsorizzato da
Paul Allen, uno dei cofondatori della Microsoft, che investì
meno di 25 milioni di dollari.
Dopo nove anni di prove il 21 giugno 2004 la Space Ship One
compì il suo primo volo spaziale. Il 4 ottobre dello stesso anno
la Scaled Composite vinse il premio Ansari X da 10 milioni di
dollari, per aver raggiunto l’altitudine di 100 km due volte in
un periodo di due settimane con a bordo l’equivalente di tre
persone e con non più del 10% di peso (che non fosse carburante) della navicella sostituito tra i due voli. Burt Rutan, il
padre dell’impresa, dichiarò che il sistema era costato c.a. 25
milioni di dollari e che il successo dello Space Ship One avrebbe aperto le porte di una nuova frontiera: l’accesso allo spazio
per tutti. La persona che ha creduto ed investito nel progetto
commerciale di Space Ship è stato il multimilionario inglese Sir Richard Branson, proprietario della compagnia aerea
Virgin Atlantic e dell’impero multimediale Virgin. Il giorno
prima del volo inaugurale di SS-1 Branson annunciò di avere
raggiunto un accordo con Rutan per formare una compagnia,
la Virgin Galactic, destinata ad offrire voli nello spazio per
turisti facoltosi. Infatti, oggi, la compagnia sta sviluppando e
costruendo cinque veicoli Space Ship Two con capacità di sei
passeggeri oltre al pilota e due aerei madre White Knight Two,
al costo di 450 milioni di dollari, impiegando oltre 1200 persone. Con questa flotta si pensa di trasportare 700 passeggeri
nei primi due/tre anni di attività al prezzo di 200.000 $ a biglietto, meno dell’1% del costo oggi chiesto dai russi per i voli
spaziali turistici sulla Soyuz. Quando l’astronave sarà operativa
la compagnia conta di trasportare più di 3000 turisti nello spazio all’anno, con un prezzo via via decrescente del biglietto. Le
prenotazioni giunte, oltre 80000 finora, non sembrano dargli
torto. Il 7 dicembre 2009, Branson e Rutan hanno presentato
alla stampa la nuova navetta spaziale appesa sotto l’ala dell’aereo madre Cavaliere Bianco 2, anch’esso assai
diverso dal primo e che ha volato la prima volta con successo il 21 dicembre
2008. La SS-2 riprende la forma
originale della prima na-
Leisure
vetta, ma la dimensione non è più la stessa. Per trasportare sei
passeggeri in cabina più due piloti nel cockpit, la SS-2 è due
volte più grande della sua antenata. I programmi di test della
SS-2 non dovrebbero durare meno di due anni. Presumibilmente non vedremo voli commerciali prima del 2012.
L’interesse per il turismo spaziale è cresciuto anche in Europa,
dove la EADS Astrium nel 2007 ha presentato il progetto di
un velivolo spaziale dalle dimensioni di un jet d’affari in grado
di decollare da qualsiasi aeroporto grazie a turboreattori. Secondo le previsioni della EADS Astrium il veicolo, dal costo
di 1 miliardo di euro, avrebbe dovuto essere quasi totalmente
finanziato da privati, ma al momento non si è ancora trovato
un altro Richard Branson disposto a credere e scommettere in
questa avventura, e così in Europa al momento nessuno parla
più di questo progetto. C’è però nel mondo molto entusiasmo
per questo tipo di veicoli spaziali, ma è bene tenere a mente
che tali attività presentano rischi molto alti. Non basta aver
realizzato un veicolo in grado di essere propulso a 100 km d’altezza a con tecnologie aerospaziali già sperimentate per essere
in grado di farne un mezzo di trasporto di massa. Occorrono
anni ed investimenti cospicui per raggiungere quel grado di
affidabilità richiesto ad esempio dalle Autorità di Certificazione per il Volo. Il futuro di questi veicoli è però sicuramente
interessante. L’ESA sta ad esempio sviluppando un dimostratore tecnologico di un veicolo non pilotato, Intermediate eXperimental Vehicle IXV, che ha una forma aerodinamica con
una limitata superficie alare ed è in grado di rientrare a terra
dopo un volo suborbitale a 110 Km di altezza, con un profilo
di missione assai simile a quello dello Space Ship One. IXV
però decolla sulla cima di un missile, un lanciatore spaziale
Vega anch’esso in fase di sviluppo presso l’ESA, e quindi il sistema di lancio è complesso ed è “a perdere”, non riutilizzabile
come il White Knight dello SpaceShip. Entrambi i progetti,
IXV e Vega, hanno una forte connotazione italiana, dato che
l’investimento dell’Agenzia Spaziale Italiana ASI è di oltre il
60% per ognuno di essi, ed in base a ciò il ritorno industriale
in Italia dovrebbe essere adeguato al livello dei finanziamenti
erogati dall’ASI. Ciò dovrebbe contribuire a dare al nostro paese una grande opportunità di sviluppo ed innovazione in
un settore di alta tecnologia promettente ed ancora
da esplorare □
*ASI, staff del Presidente
Un rendering di uno dei 5 Space Ship Two
in grado di portare sei passeggeri nello spazio
A space ticket
B
ack in the 60’s the now extinct PanAm opened
a booking office to reserve flights to the Moon
(and hopefully back). The waiting list soon
became 80,000 strong. Then in the 80’s PanAm
went broke and with it its space dream. So when
in the new century a perfectly unknown company,
Virgin Galactic, started offering commercial space
flights from 2010 it fell flat among scepticism and
scorn. But critics were wrong, Scaled Composite,
an small American aeronautics firm, had its own
vector already on the launching pad. SS-1 design is
in fact heir to the famous NASA X rocket planes, but
from an industrial viewpoint SS-1 is the first privately
designed and manufactured space ship ever built.
It was introduced by the Californian aeronautic engineer Burt Rutan owner of Scaled Composite, and
partly financed with 25 million US $ by one of Microsoft co-founders, Paul Allen.On June 21, 2004, SS-1
took off for its maiden flight anchored under the belly
of a modified jet, named ‘White Knight’, carrying it to
an altitude of 13,000 mt (4,000 ft) in thirty minutes.
On October 4th, Scaled Composite was awarded the
10 million US$ Ansari X prize having reached an altitude of 100,000 mt twice within a fortnight, carrying
a payload equivalent to a crew of three and keeping the payload difference between the two flights
under 10%, not including fuel. The SS-1 commercial
exploitation is now in the hands of British multimillionaire Sir Richard Branson, owner of the Virgin
Atlantic Airline and Virgin multimedia empire and now
founder of Virgin Galactic, the first airline offering
space flights. Burt Rutan is to develop and manufacture five Space Ship Two seating six passengers plus
the pilot and two new ‘White Knight Two’ mother
planes. Costs run into the 450 million US$, manpower employed will be over 1,200 units.This fleet
will fly 700 passengers in the first two-three years of
activity. Tickets will be high-priced, 200,000 US$, still
one per cent of tourist flights fare on Russian Soyuz.
At 100% operability the foreseen target is more than
3,000 space tourists a year, and prices should be
falling accordingly. On December 7, 2009, the Virgin
Galactic two co-founders unveiled to the world
press their new spaceship docked under the wing of
mother plane ‘White Knight Two’. Commercial space
flights will not be operative presumably before 2012.
In Europe too there is interest in space tourism:
EADS Astrium introduced in 2007 plans of a space
vehicle large as a business jet with the capability of
taking off from any airport like a normal jet. According to EADS Astrium the one billion Euro costs were
hopefully to be borne by private investors, but the
project was quietly shelved. Huge financing and long
years are needed to develop a space craft meeting
the strict international standards and insurance companies requirements. But nonetheless Europe should
not miss this opportunity and ESA is developing a
unmanned vehicle named IXV featuring a limited
wingspan for sub-orbital missions travelling on top
of a VEGA disposable space launcher. Maiden flight
should take place in 2011-2012 □
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Fiction
Avatar: molta high-tech
per dire no alla… tecnologia
Un processo di alienazione che, per molti versi, ricorda
l’esperienza indotta da sostanze psicotropiche
di Mariano Bizzarri
A
58
vatar, Il tanto atteso ultimo film di James Cameron
è finalmente giunto nelle sale italiane. A dispetto del
successo riscontrato al botteghino, gli appassionati di
Science-Fiction resteranno però probabilmente delusi.
Lo svolgimento dell’azione, ambientata in un lontano pianeta
dal nome che suona come un triste presagio (“Pandora”), è in
realtà solo artifizio funzionale a ben altro discorso. Il racconto cinematografico vive in quanto supporto di una duplice,
radicale critica, rivolta, da un lato, verso la politica americana nei confronti dei paesi del terzo mondo; e dall’altro, nei
confronti degli sconvolgimenti operati dalla tecnologia sulla
Natura, qui concepita alla Rousseau, quale regno immacolato
di una pretesa innocenza e perfezione di spirito. La trama è
per questo scontata: “alieni” umani invasori che, a dispetto
dei tentativi “pacifici” di un gruppo di scienziati, cercano di
accaparrarsi le risorse del pianeta, finiscono inevitabilmente
con lo scatenare un massacro. La tecnica de l’avatar, frutto
della tecnologia combinata alle scoperte della biologia molecolare (clonazione), permette ai terrestri di poter guidare con
la mente il corpo prodotto in laboratorio di un alieno (alto tre
metri e dalla pelle azzurra): tramite l’avatar il protagonista del
film (un marine paralizzato che si
offre volontario per l’esperimento) entra in contatto con i nativi, finendo con sposarne la causa
ed aiutandoli a vincere lo scontro decisivo. Lo spettatore resta
indubbiamente coinvolto dalla
spettacolarità della fotografia e
dall’imponenza degli effetti speciali realizzati grazie all’impiego
senza precedenti di sofisticatissima tecnologia. Gli aspetti positivi si limitano a questo. Per il resto è difficile non rilevare le tante
contraddizioni che la grandiosità
dell’opera difficilmente può far
passare in secondo piano.
È innanzitutto alquanto paradossale che il film, più di ogni altro
debitore dell’apporto di sofisticatissima tecnologia, costituisca
il veicolo di una critica senza
appello della società che quella
tecnologia ha voluto e prodotto.
Paradosso per paradosso, mentre
si dipinge a tinte fosche la “ingegnerizzazione” della natura e dei
materiali, nulla si dice sulle tecni-
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che di clonazione e di riproduzione dei biologi molecolari che
permettono di realizzare l’avatar. Questo aspetto è alquanto
intrigante, dato che l’avatar di cui è questione condivide molte caratteristiche delle tecnologie virtuali cui si sta assuefacendo l’umanità di internet. L’avatar è una vita artificiale, in un
corpo clonato, che consente agli uomini di fare ciò che con
il proprio corpo non potrebbero realizzare mai. Si tratta di
uno vero e proprio sdoppiamento, con trasposizione di un
delirio onirico in chiave tecnologica, un processo di alienazione a tutti gli effetti che, per molti versi, ricorda l’esperienza
indotta da sostanze psicotrope. Su questo Cameron non ha
però nulla da obiettare. Molto ci sarebbe invero da dire anche
sulla scelta dei nomi: Pandora allude ovviamente al noto mito
greco, ma non è chiaro quale significato debba assumere in
relazione alla storia narrata. Il mito originario parla di come
l’uomo perda il contatto con la divinità (gli “dei” sfuggono dal
vaso, ad eccezione della Speranza), in un mondo che pur “naturale” finisce proprio per questo con l’essergli ostile. Ancor
più fuori luogo è l’utilizzo del termine avatar che, nella Tradizione induista designa il processo di discesa ed incarnazione
di una divinità sulla storia della Terra. Insomma, è cosa ben
diversa da quella mostruosità bioetica che permette ad un marine paralitico di agire e sentirsi come un gigante di tre metri.
Infine i nativi (Na’vi), finiscono
con il rassomigliare ad una sorta
di mosaico genetico-culturale in
cui vengono inglobati alla rinfusa pellerossa d’America, indiani
d’India, medio-orientali, afroamericani ed amerindi, tutti accomunati dall’essere stati, in un
modo o in un altro, vittime del
colonialismo bianco.
Un ulteriore paradosso accomuna le “vittime” e il marine che
assume le sembianze dell’avatar:
in entrambi i casi non si ha recupero della perduta identità personale e culturale, dato che entrambe vengono perse a vantaggio di
una nuova realtà, virtuale e tecnologizzata. Il marine finirà con
l’assumere permanentemente il
ruolo dell’avatar; i nativi, persa
l’originale verginità, si sporcheranno le mani con il sangue e la
guerra. Cosa resterà di quel mondo incontaminato? Forse poco, e
così del film. Non basta un mix
di tecnologia e romanticherie
fine ottocento per fare buona
Science Fiction.
Ma questa è un’altra storia □
Cultura
“Lo spazio
oltre la terra”
I protagonisti dell’impresa
spaziale italiana raccontano
le loro esperienze
di Angelo Mauri
C
’è un revival dell’interesse dell’editoria per lo spazio.
Speriamo che duri, è la primissima e scontata considerazione. In questo caso parliamo di un volume di carattere nettamente divulgativo, che si rivolge alla grande massa dei non addetti ai lavori sfruttando il fascino di fotografie e
immagini particolarmente belle. Parliamo di Lo Spazio oltre
la terra, scritto da Marcello Spagnulo con la collaborazione di
Ettore Perozzi; un libro edito da Giunti con la collaborazione
dell’Agenzia Spaziale Italiana. Questo libro ripercorre la storia
completa dell’esplorazione spaziale dagli inizi ai nostri giorni,
guidando il lettore attraverso le sue più grandi tappe: dalle
intuizioni dei primi scienziati “visionari” alle nuove frontiere della tecnologia. Una carrellata di bellissime immagini, in
gran parte sconosciute, fa da cornice al racconto del progresso
umano nello spazio, un viaggio che, iniziato nei primi anni
del secolo scorso, è oggi proiettato verso un futuro di scoperte incredibili. Testimonianze di coraggio, di curiosità e di
fantasia, che hanno avuto la possibilità di portare a grandi
risultati. Lo spazio, con il passare del tempo e attraverso nuovi strumenti, ha permeato la vita quotidiana.
Con la possibilità
di vedere oltre il cielo e raccogliere dati eccezionali, l’uomo
nello spazio ha aperto nuove finestre sull’universo, arrivando
a sviluppare ipotesi scientifiche rivoluzionarie su ciò che ci
circonda. L’imprinting dell’ASI lo si legge anche nell’ampio
spazio che viene dedicato ai protagonisti dell’impresa spaziale
italiana – pochi sanno che quasi il 50% dello spazio abitabile
della ISS è stato realizzato in Italia – a cominciare dai nostri
astronauti sottolineando come, nell’ambito del corale impegno internazionale per la colonizzazione dello spazio vicino
alla Terra, anche l’Italia abbia un ruolo di primo piano: nel
1964 è stato infatti il terzo Paese al mondo a inviare in orbita
un satellite artificiale lanciato dalla piattaforma San Marco
in Kenia. Due testimonianze d’eccellenza completano il testo: un estratto dal libro La vetta di Franco Malerba, il primo
astronauta italiano a volare a bordo dello Shuttle Atlantis dal
31 luglio all’8 agosto 1992, e il racconto di Roberto Vittori e
del suo primo giorno a bordo della Stazione Spaziale durante
la missione congiunta Marco Polo dell’agenzia russa Rosaviakosmos, dell’ASI e dell’ESA. Qualche battuta sugli autori:
Marcello Spagnulo, ingegnere, dopo anni di lavoro all’estero,
attualmente è impegnato nella sede romana dell’ASI. Ettore
Perozzi, ricercatore coinvolto nella progettazione
di satelliti scientifici, attualmente lavora
presso Telespazio □
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Cultura
Lo spazio a portata di click
Un sito di facile navigazione per avere ogni tipo
d’informazione sui satelliti in orbita
di Fabrizio Zucchini
S
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i chiama aerospazio.info ed è l’ultimo nato tra i siti
dedicati allo spazio. Ideato e realizzato dall’ing. Cesare
Mario Sodi, dipendente dell’Agenzia Spaziale Italiana, il
sito è dedicato principalmente agli utenti interessati ad avere
informazioni complete ed immediate sul complesso mondo
dei satelliti. Infatti grazie all’utilizzazione di un database relazionale, l’utente riesce con pochi click ad avere ogni tipologia
d’informazione relativamente ai satelliti in orbita, ai siti di
lancio e ai principali stakeholders. Tutto è visualizzato a scelta
dell’utente in forma numerica o percentuale, e rappresentato
graficamente attraverso l’uso di diagrammi a torta o ad istogrammi. Il sito in realtà è composto da due parti, un blog in
italiano curato sempre dall’ing. Sodi, e “l’Aereospace Database” in lingua inglese. Il database raccoglie più di 900 satelliti
operativi, circa 150 lanciatori, tutti gli spazioporti attivi, e circa 400 stakeholders (agenzie, industrie, utilizzatori). La particolarità di aerospazio.info rispetto agli altri siti dedicati allo
spazio che si trovano su internet, è l’assoluta specializzazione,
che tende a dare all’utilizzatore una visione sistemica del settore. Il metodo utilizzato per visualizzare le informazioni è
sempre molto intuitivo in una prima rappresentazione e riesce
a fornire il colpo d’occhio globale, per poi permettere ulteriori approfondimenti attraverso un
sistema di filtri, che consentono un’informazione molto dettagliata. Nell’homepage è presente una pagina di benvenuto
nel sito (in cui è incluso un link ad un
video youtube di presentazione del database), che contiene diversi menù in
due barre. La prima barra contiene i
quattro menù principali che portano
alla homepage del database, alla homepage del blog, al Mediaresources
in cui sono raccolte un gran numero
di notizie dedicate all’aerospazio, ed
infine alla pagina dei contatti con il
responsabile del sito. La sezione del
blog solo in lingua italiana, offre
una serie di argomenti di discussione
visitabili anche attraverso la nuvola di
tag. Nei sei sottomenù della seconda
barra, presente nella sezione database, sono
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consultabili il progetto del database (The database project) nel
quale è rappresentata la struttura e l’idea che hanno portato
alla realizzazione del sito, la Panoptic View che offre possibilità di ricerche infinite, grazie al database che riesce a mettere a confronto in pochi istanti i satelliti, agenzie spaziali a
cui afferiscono, gli utilizzatori, la tipologia di satellite, diversi
parametri (orbitali e di progetto). Nel menù Panoptic View è
anche presente una voce spazioporti, dopo un click sul pulsante, appare una mappa del mondo che fornisce una chiara
visualizzazione dei siti di lancio attivi. Dalla mappa è inoltre
possibile accedere ad informazioni dettagliate sulle strutture
di lancio e sulle attività correlate. I sottomenù Satellite at a
glance (satelliti in uno sguardo) e Satellite, offrono una panoramica pressoché completa sui satelliti attivi, con accesso
a molte informazioni relative agli stessi, sia all’interno del
database, sia su siti esterni. I satelliti sono identificabili con
il nome o con il numero NORAD e tra le informazioni disponibili è possibile visualizzare i dati orbitali e il vettore con
cui sono stati lanciati. Esiste inoltre la possibilità di attingere
a moltissimi link esterni che permettono di acquisire informazioni supplementari. Nel sottomenù Launch System (sistemi
di lancio) sono consultabili i lanciatori, gli spazioporti e i proprietari dei siti di lancio, grazie al database relazionale tutti i
dati sono confrontabili ed accessibili. Nell’ultimo sottomenù
sono citati i stakeholders (utilizzatori) associati per nazione e
tipologia di ruolo. Il sito ha appena finito la sua fase la rodaggio, ma il suo creatore assicura che continuerà lo sviluppo,
riducendo i tempi degli aggiornamenti dei database, dagli
attuali tre mesi, all’aggiornamento in tempo reale. Anche
per questa ragione, fedele ai principi dell’open source,
l’ing. Sodi vorrebbe condividere la gestione del sito con
studenti, appassionati o studiosi, interessati ad aumentarne le potenzialità di questo nuovo portale, che sicuramente saprà entrare nella lista dei “preferiti”
dei tanti appassionati di spazio □
Cultura
Le Parole
dell’Universo
“Astri e
particelle”
Gran successo per l’edizione romana
della mostra “Astri e particelle”
P
er millenni gli astri hanno accompagnato gli eventi della storia, perle incastonate in un cielo misterioso e immutabile, ogni tanto teatro di segni
interpretati come messaggi di realtà superiori. Non a caso, il cielo è stato a lungo l’ambiente per eccellenza messo in relazione ad entità superiori, al
sovrannaturale, al mondo delle divinità ed in generale all’ambito religioso. E’
un linguaggio misterioso quello dell’Universo. Un linguaggio che merita essere
decodificato, capito. Un linguaggio che ha sempre affascinato l’uomo, anche
quando aveva solo i suoi occhi per guardare l’universo. E’ stato proprio grazie
allo studio dell’Universo che la scienza sperimentale ha fatto passi da gigante,
demolendo una dopo l’altra le false intuizioni sulle leggi del moto o sulla struttura dello spazio e del tempo che ci derivano dall’esperienza quotidiana. Ma
moltissime sono ancora le cose che rimangono da capire, i veli che è necessario
squarciare, le frontiere che occorre superare. Dai greci fino ad i giorni lo studio
del cosmo ha fatto passi da gigante, con la corsa allo spazio degli anni ’60 si sono
aperte una serie di finestre osservative straordinarie. L’infrarosso, l’ultravioletto,
i raggi X, i raggi
gamma, colori
della luce a cui
l’uomo è cieco,
una limitazione
evolutiva a cui
si è posto rimedio con razzi
e rivelatori di
nuova concezione. Scoprendo
finalmente tutti
i colori dell’
Universo, la sua
magnificenza,
la sua immensità e sviluppando una enorme
quantità
di
nuove
conoscenze, teorie,
ipotesi
sulla
struttura ultima della natura,
che fanno dello studio dell’
Universo uno
dei settori più
dinamici della
scienza
contemporanea.
Per presentare
al grande pubblico la scienza
e gli scienziati
che oggi studiano l’ Universo,
l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e
l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), in collaborazione con il Palazzo delle Esposizioni, hanno realizzato la mostra, “Astri e Particelle. Le Parole dell’Universo”.
L’occasione della commemorazione di Galileo ed del suo rivoluzionario gesto
scientifico, il 2009 è Anno Internazionale dell’Astronomia e Anno Galileiano, ha reso questo appuntamento ancora più significativo. Questa mostra ha
trasportato i visitatori in un viaggio nel tempo e nello spazio, alla scoperta di
quello che sappiamo e, soprattutto, di quello che non sappiamo ancora. Un
“viaggio dalle cime delle montagne, alle profondità del mare, passando anche
per lo spazio e le viscere della terra. Luoghi strani, remoti, in certi casi apparentemente privi di interesse. Ma luoghi eletti e necessari per ascoltare i
messaggi che l’Universo ci invia. Questa mostra ha dunque divulgato il lavoro
della comunità scientifica italiana che studia l’Universo, occupandosi di fisica
delle particelle elementari, di astrofisica, di cosmologia, di fisica spaziale: una
comunità che è all’avanguardia nel mondo. Realizzando straordinari strumenti
in grado di osservare e studiare in modo sempre più raffinato l’Universo, essa
traduce i messaggi che esso ci invia in idee, immagini, concetti, da cui si ispirano o con cui si confrontano le teorie □
Angela 17 anni Napoli
Cosa ti ha spinto a visitare la
mostra “Astri e Particelle”?
L’astronomia mi ha sempre
interessato, la ricerca sulle origini
dell’universo mi affascina davvero
tanto.
Cosa ti ha colpito particolarmente dell’esposizione?
Di sicuro il fatto che abbiano
puntata a far fare delle piccole
esperienze dirette per far capire
meglio i concetti, con tutta una
serie di esperimenti pratici, piccole
pillole di scienza a disposizione dei
visitatori.
Questa esposizione ti ha fatto
conoscere nuove cose in merito
alla ricerca spaziale?
Si, in generale la mostra mi ha fatto una buona impressione perché
finalmente sembra che vogliano
effettivamente accostare una
materia poco conosciuta, ad un
pubblico più vasto. Questo è molto
bello, anche concetti complessi
non dovrebbero essere messi da
parte, devono essere spiegati in
maniera più semplice possibile.
Ti piacerebbe fare l’astronauta
da grande?
Si, è un mio sogno fin da piccola
Questa esperienza influenzerà la
tua carriera universitaria?
Potrebbe, ma ho ancora un po’ di
tempo per decidere.
Hai seguito anche qualcuno
degli eventi di contorno legati
ad Astri e Particelle?
Si ho partecipato all’incontro con
l’astronauta. Ho anche conosciuto
di persona Paolo Nespoli, è stato
simpaticissimo e disponibilissimo.
Ha risposto a tutte le domande,
anche a quelle più strane. Grazie a
questo incontro ho capito davvero
cosa vuol dire fare una vita del
genere, fatta di sacrificio e dedizione. È stata davvero una serata
piacevole □
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Glossario
Agile: satellite dell’ASI per localizzare sorgenti gamma con
risoluzione eccellente e di analizzare i dati in modo rapido,
così da fornire i risultati per una diffusione veloce alla comunità
scientifica.
Ams: Alpha Magnetic Spectrometr, un nuovo apparecchio
sperimentale della NASA e realizzato dall’Agenzia spaziale
italiana e dall’Istituto nazionale di fisica nucleare. Il dispositivo
“cacciatore di anti-materia” sarà lanciato in orbita a settembre
2010 dallo Shuttle NASA Endeavour, e sarà collocato sulla
stazione spaziale internazionale, dove rimarrà per tre anni. Costato un miliardo di euro, Ams è stato realizzato in gran parte in
Europa dalla comunità dei fisici delle particelle impegnati nella
ricerca fondamentale nello spazio.
ASI: Agenzia Spaziale Italiana
ATSR World Fire Atlas: il primo atlante degli incendi terrestri- fornisce i dati circa 6 ore dopo la loro acquisizione
e rappresenta un’importante risorsa scientifica dato il ruolo di
primo piano giocato dagli incendi nelle modifiche ambientali.
Bnsc: British National Space Centre
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Bepi-Colombo: rappresenta le fondamenta del programma di esplorazione di Mercurio dell’Agenzia Spaziale Europea in collaborazione con la Agenzia Spaziale Giapponese.
La missione attualmente è ancora nella fase di studio e quindi
sono possibili variazioni alla missione per via di tagli al bilancio.
Infatti il lander (il Mercury Surface Element detto anche MSE)
che era stato inizialmente previsto per la missione è stato cancellato per mancanza di fondi. Tuttavia la Russia è interessata a
contribuire alla missione con un lander e con alcune apparecchiature scientifiche
Cnes: Centre National D’Etudes Spatiales
Cnsa: Cina National Space Administration
Columbus: Il laboratorio scientifico europeo della ISS
provvisto di apparecchiature che permettono agli astronauti
di lavorare nelle particolari condizioni di assenza di gravità per
condurre ricerche scientifiche e tecnologiche d’avanguardia.
Cosmo-SkyMed: è il primo sistema duale - civile e
militare - di satelliti radar di osservazione terrestre; il sistema è
promosso dall’Agenzia Spaziale Italiana e dal Ministero della
Difesa.
Constellation: programma NASA per la creazione
di una nuova generazione di veicoli spaziali con equipaggio,
costituiti dai vettori Ares I e Ares V, dalla capsula Orion, l’Earth
Departure Stage e il modulo lunare Altair. Questi veicoli sono
stati progettati per compiere diverse missioni spaziali, dal
rifornimento della Stazione Spaziale Internazionale all’atterraggio sulla Luna. Inoltre potrebbero anche impiegare tecniche di
rendezvous orbitali terrestri e lunari.
CryoSat-2: satellite dell’ESA che monitorerà con precisio-
ne lo spessore del ghiaccio marino e le variazioni di spessore
degli strati di ghiaccio sulla terra. I dati che fornirà aiuteranno
gli scienziati a realizzare in maniera più articolata in che modo il
ghiaccio sta reagendo ai cambiamenti climatici in atto.
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Csa: Canadian Space Agency
Dlr: German Aerospace Centre
Egeos: società partecipata da ASI e controllata da Telespazio, a cui sarà affidata la commercializzazione delle immagini e
dei dati rilevati da Cosmo-Skymed sistemi spaziali per Osservazione della Terra
Egnos: European Geostationary Navigation Overlay System, è costituito da una rete di satelliti e basi terrestri progettate per offrire un servizio di incremento della accuratezza dei
sistemi Gps e Glonass in Europa.
Envisat: un satellite sviluppato dall’Agenzia Spaziale Europea per controllare l’ambiente terrestre nel suo complesso. È
stato lanciato il 1º marzo 2002, orbita intorno alla Terra in 101
minuti e effettua un ciclo completo in 35 giorni. Ha le dimensioni di 25x7x10 metri ed una massa di 8.050 kg più altri 2.000 kg
degli strumenti Envisat trasporta una schiera di nove strumenti
per l’osservazione di parametri ambientali che coprono ogni
ambiente della Terra (acqua, terra, ghiaccio e atmosfera) utilizzando diversi metodi di misura.
Esrin: centro dell’Agenzia Spaziale Europea per l’Osser-
vazione della Terra, è uno dei 5 centri ESA specializzati che si
trovano in Europa. Il centro è situato a Frascati, una cittadina
situata 20 km a sud di Roma, conta uno staff internazionale di
140 addetti e fu fondato nel 1966. Le prime acquisizioni di dati
da satelliti ambientali iniziarono negli anni settanta e, grazie
agli aspetti unici delle sue attività, l’ESRIN rappresenta oggi la
“finestra ESA” sugli utenti.
Exomars: missione di esplorazione marziana attualmente
in sviluppo dall’Agenzia Spaziale Europea in collaborazione con
la NASA, che prevede l’invio di un orbiter ed un dimostratore
tecnologico di ingresso e discesa nel 2016 e due rover, uno
europeo ed uno della NASA nel 2018, su Marte.
Euclid: La missione Euclid è il risultato dell’unione di due
concetti di missione di classe M, SPACE e DUNE presentati
dalla comunità scientifica europea in risposta al bando dell’ESA
“Cosmic Vision 2015-2025” e selezionati entrambi a ottobre
2007 per la fase di studio. L’obiettivo delle due missioni era
simile, ma la tecnica osservativa diversa e ESA ha condotto
uno studio preliminare che, a maggio 2008, ha stabilito la
fattibilità di un’unica missione per lo studio dell’energia oscura.
È in corso l’assessment study che, a fine 2009, concorrerà alla
successiva fase di selezione del programma Cosmic Vision.
Geminga: una stella di neutroni distante approssimativamente 552 anni luce nella costellazione dei Gemelli. deve il suo
nome ad un acronimo, “Gemini gamma-ray source”, coniato
come di consueto nella comunità scientifica anglofona, il cui
suono in lingua inglese coincide anche con la frase “non c’è
niente” nel dialetto milanese, omaggio al gruppo di ricercatori
europei di lingua italiana che ne hanno svelato la natura.
Geoeye: un satellite artificiale commerciale per l’osserva-
zione satellitare della Terra ad alta risoluzione di proprietà della
GeoEye, lanciato in orbita nel settembre 2008.
Glast: Gamma-ray Large Area Space Telescope, ovvero Telescopio Spaziale di Grande Area per Raggi Gamma (succes-
sivamente ribattezzato Fermi) è un esperimento approvato nel
2001 dalla NASA, a cui collaborano agenzie Francesi, Svedesi,
Giapponesi e Italiane. Concepito per studio della radiazione
elettromagnetica emessa da corpi celesti nell’intervallo di energie tra 8 keV e 300 GeV (raggi gamma).
Goce: satellite dell’ESA per la misura accurata del campo
gravitazionale terrestre.
Gmes: un complesso programma di osservazione satellitare
della Terra lanciato nel 1998 dalla Commissione Europea e
da un pool di agenzie spaziali. GMES si basa su una serie di
cinque tipologie di satelliti, chiamati Sentinelle, specializzati in
precise applicazioni. I Sentinel-1 saranno usati per produrre
dati radar interferometrici; i Sentinel-2, satelliti ottici, sono stati
progettati per l’osservazione multi spettrale; i Sentinel-3 sono
a specializzazione oceanografica e terrestre; i Sentinel-4, di
tipo geostazionario, sono destinati a monitorare le componenti
atmosferiche; i Sentinel 5, infine, satelliti a bassa orbita, monitoreranno la composizione chimica dell’atmosfera.
reinserito nella Shuttle per il trasporto sulla Terra.
NASA: National Aeronautics and Space Administration
Nodo2: chiamato “Harmony” è un modulo pressurizzato
di servizio della Stazione Spaziale Internazionale contenente
armadi per fornire aria, elettricità, acqua e altri sistemi essenziali per il supporto vitale degli astronauti. Il montaggio del
modulo da parte della NASA ha terminato la realizzazione del
parte statunitense di base della stazione spaziale, secondo il
progetto del 2003, facendo da connessione tra il laboratorio
europeo Columbus, il modulo statunitense Destiny e il laboratorio giapponese Kibo.
Ingv: Istituto Nazionale di Geosifica e Vulcanologia
Nodo3: chiamato “Tranquility” è un elemento progettato per
la Stazione Spaziale Internazionale che fornisce i più avanzati sistemi di supporto vitale che siano mai stati portati nello
spazio. Il modulo ricicla l’acqua per l’equipaggio e provvede a
generare l’ossigeno tramite elettrolisi sfruttando l’energia fornita
dai pannelli solari della stazione. Inoltre Tranquility conta dei sistemi per riciclare l’aria e per verificare la presenza di sostanze
inquinanti nell’atmosfera.
Irea-Cnr: Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico
Rka: Agenzia Spaziale Russa
dell’Ambiente
Jaxa: Japan Aerospace Exploration Agency
Hubble: Hubble Space Telescope, un telescopio posto ne-
gli strati esterni dell’atmosfera terrestre, a circa 600 chilometri
di altezza, in orbita attorno alla Terra. È stato lanciato il 24 aprile
1990 con lo Space Shuttle Discovery come progetto comune
della NASA e dell’Agenzia Spaziale Europea. Il telescopio può
arrivare ad una risoluzione angolare migliore di 0,1 secondi
d’arco.
Infn: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Isro: Indian Space Research Organization
ISS: International Space Station, rappresenta un avamposto
permanente della presenza umana nello spazio, è abitata continuativamente dal 2 novembre 2000 da almeno 2 astronauti.
La ISS è un progetto congiunto di 5 agenzie spaziali: CSA,
ESA, ASI, JAXA, RKA e NASA. La stazione spaziale si trova
in una orbita attorno alla Terra ad un’altitudine di circa 350
km, in quella che viene normalmente definita Leo (low Earth
orbit). L’altezza dell’orbita può variare di qualche chilometro a
seconda della resistenza atmosferica. L’orbita ha un periodo di
circa 92 min.
Medspiration: mappa termica dell’ESA dei 2.965.500
chilometri quadrati del Mar Mediterraneo. La mappa della temperatura della superficie del mare interno più grande al mondo
viene prodotta giorno dopo giorno come parte del progetto
Medspiration dell’ESA. Grazie alla sua eccezionale risoluzione
spaziale di soli due chilometri quadrati, identificando la distribuzione della temperatura superficiale, essa rileva caratteristiche particolareggiate come vortici, fronti e pennacchi d’acqua.
Mplm: Multi-Purpose Logistics Module, un modulo pressu-
rizzato utilizzato tramite Space Shuttle come trasporto cargo
per la Stazione Spaziale Internazionale. Il modulo viene posto
nella stiva dello Shuttle e poi tramite il braccio robot della stazione spaziale viene collegato all’Unity Module per permettere
il trasferimento delle attrezzature sulla stazione. Sul modulo
vengono caricati gli scarti della stazione, poi il modulo viene
SoYuz: una serie di veicoli spaziali sviluppati da Sergej
Korolev per il programma spaziale dell’Unione Sovietica. Una
versione leggermente modificata, il Soyuz Tma è tutt’ora in
uso. Le principali modifiche sono state richieste dall’agenzia
spaziale americana NASA. Le modifiche inclusero maggior
spazio per l’equipaggio e un migliore sistema di paracaduti. È
inoltre il primo veicolo non riutilizzabile dotato della cabina di
guida in vetro. Il cargo Progress è derivato dal Sojuz e viene
utilizzato per trasportare rifornimenti alla stazione spaziale.
Smos: satellite per l’analisi della salinità degli oceani e
dell’umidità atmosferica sviluppati dall’Agenzia Spaziale Europea. Il satellite è il secondo componente dell’Earth Explorer
Opportunity Mission, dopo CryoSat. Il principale strumento
del satellite è il MIRAS (Microwave Imaging Radiometer with
Aperture Synthesis), un radiometro passivo interferometrico
per misurare gradiente di temperatura e tramite analisi saranno
ricavati i campi di salinità e di umidità del territorio.
Space Shuttle: Space Transportation System (Sts), è
l’unico modello di veicolo spaziale degli Stati Uniti attualmente
in attività e la sua particolarità è la parziale riutilizzabilità. Infatti
è stato progettato per effettuare in sicurezza circa un centinaio
di voli spaziali sostituendo solo alcune parti ausiliarie.
Zarya: conosciuto anche come Functional Cargo Block o
FGB è stato il primo modulo della Stazione Spaziale Internazionale. Zarya fornì alla Stazione Spaziale energia, propulsione e
spazio cargo durante le primo fasi di assemblaggio. Poiché in
seguito sono stati collegati moduli specializzati attualmente il
modulo viene utilizzato come modulo cargo per immagazzinare
nella sezione pressurizzata beni di prima necessita e ricambi
mentre i suoi serbatoi esterni immagazzinano carburante per la
stazione.
Zvezda: conosciuto anche come Service Module è il terzo
modulo lanciato per costruire la Stazione Spaziale Internazionale. Il modulo forniva i principali sistemi di supporto vitale della stazione per quattro astronauti. Questo modulo è il modulo
centrale della sezione di competenza Russa. Il modulo è stato
prodotto dalla S.P. Korolev Rocket and Space Corporation
Energia e attualmente è l’unico modulo di totale proprietà russa
ed è stato lanciato con un razzo Proton il 12 luglio 2000.
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Indice dei nomi
Paul Allen: informatico statunitense
Ester Antonucci: ricercatore Osservatorio Astronomico di Torino e dell’INAF
Ludovico Ariosto: scrittore e drammaturgo italiano
Richard Branson: imprenditore britannico, fondatore della Virgin
Renato Brunetta: Ministro per la Pubblica Amministrazione e l’Innovazione
James Cameron: regista, sceneggiatore e produttore cinematografico canadese
George Bush: ex presidente degli Stati Uniti d‘America
Albert Einstein: scienziato tedesco, Premio Nobel per la Fisica
Galileo Galilei: fisico italiano
Mariastella Gelmini: Ministro dell’Istruzione, Università e Ricerca
Hugo Gernsback: inventore, editore e scrittore statunitense
Michael Griffin: ex direttore generale della NASA
Umberto Guidoni: astronauta italiano
Carlo Fruttero: scrittore italiano
Franco Lucentini: scrittore italiano
Franco Malerba: astronauta italiano
Marcello Maranesi: AD di e-geos
Guglielmo Marconi: inventore italiano
Giorgio Monicelli: traduttore ed editore italiano
Paolo Nespoli: astronauta italiano
Giampaolo Piotto: responsabile del Dipartimento di Astronomia
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dell’Università di Padova
Barack Obama: presidente degli Stati Uniti d‘America
Orson Scott Card: scrittore di fantascienza statunitense
E.E. “Doc” Smith: scrittore di fantascienza statunitense
Roberto Vittori: astronauta italiano
Ronald Reagan: ex presidente Stati Uniti d’America
Jean-Jacques Rousseau: scrittore, filosofo e musicista svizzero
Burt Rutan: ingegnere statunitense
Enrico Saggese: presidente dell’ASI
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