storia dell`astronautica

STORIA
DELL’ASTRONAUTICA
La “preistoria”
•La propulsione a reazione è un
idea già rudimentalmente applicata
da Erone che ad Alessandria
attorno al II secolo a.C. realizzò l'
eliopila, una sfera riempita di vapore
con due tubi che lasciavano uscire il
vapore
in
direzioni
opposte
mettendo in rotazione la sfera.
•Furono i cinesi ad usare i primi
imprecisi quanto instabili razzi
soprattutto per fuochi artificiali.
•Il primo a descrivere in modo realmente scientifico la possibilità per l’uomo
di spedire veicoli nello spazio fu il russo Konstantin E. Tsiolkovski. Scrisse
sulla propulsione a reazione ed esaminò con grande rigore scientifico molti
aspetti tecnici del volo spaziale.
•Per primo propose l’uso dei razzi a più stadi per raggiungere la velocità di
fuga dal campo gravitazionale terrestre. Morì però nel 1935, senza poter
veder realizzate le sue visioni scientifiche.
Le premesse alla “corsa”
allo spazio
•Tra la Prima e la Seconda Guerra
Mondiale furono progettati i primi
razzi sperimentali, principalmente a
propellente liquido. La culla della
tecnologia dei razzi fu la Germania.
•Nel 1932 volavano razzi con motori
da 600 newton. L’A2, che volò nel
1934, sviluppava una spinta di
16000 newton.
•Durante la 2^ Guerra Mondiale venne sviluppato l'A4, progettato e
collaudato sotto la supervisione di Von Braun, con una gittata di 300 km. Fu
ribattezzato V-2 ("vendetta 2") dalle forze armate tedesche, centinaia di
razzi di questo tipo furono lanciati verso la fine del 1944 su Londra.
Inizia la “corsa” allo spazio
•Dopo la guerra, nel 1947, gli Stati
Uniti costruirono e fecero volare un
aereo a razzo, l'X-1, che divenne il
primo aereoplano a superare la
velocità
del
suono
in
volo
orizzontale, il 14 ottobre 1947.
•L’X-15, sviluppato nella prima metà
degli anni ’50, è stato il primo
velivolo alato ad operare al di fuori
dell’atmosfera
terrestre
(per
convenzione alla quota di 80 km).
•Il 4 ottobre 1957 venne lanciato lo Sputnik (compagno di viaggio) e il 3
novembre lo Sputnik 2 con a bordo la cagnetta Laika (che morì in orbita).
•L’URSS si dedicò al progetto di un satellite abitato con la serie Vostok
(oriente) e nel più grande segreto il 12 aprile 1961 nella Vostok 1, Yuri
Alexievic Gagarin, fu il primo uomo a volare in orbita attorno alla Terra.
Il Programma Mercury
•La risposta americana alle imprese
spaziali sovietiche si chiamò
Programma Mercury. L'obiettivo era
di lanciare un astronauta in orbita
terrestre.
•La prima capsula Mercury con un
astronauta a bordo venne lanciata
nel maggio 1961. Ma si trattava di
un volo suborbitale. Alan Shepard,
sulla Freedom 7, raggiunse i 187
chilometri di quota e poi ricadde
verso Terra.
•Era il 20 febbraio 1962, quasi un anno dopo l'impresa di Gagarin, quando
John Glenn, a bordo della capsula Friendship 7, partì a bordo di un potente
razzo Atlas. Dopo poco era in orbita, dove rimase per 4 ore e 55 minuti,
prima di accendere i retro-razzi per la frenata che lo avrebbe riportato a
Terra.
Le Missioni Soyuz e Gemini
•Le navicelle Soyuz vennero
progettate
per
trasportare
i
cosmonauti sovietici sulla Luna. Ma
numerosi avvenimenti impedirono ai
russi la realizzazione dell'ambizioso
piano.
•Le Soyuz rimasero dunque il
cavallo da fatica dell'astronautica
russa e, modificate, sono ancora
oggi impiegate per trasportare i
cosmonauti sulla stazione orbitante.
•Gli Americani, che dal 1° ottobre 1958 avevano creato la National
Aeronautic and Space Administration (NASA), dopo le capsule
Mercury progettarono le missioni Gemini, in cui nuove capsule per
due astronauti, con lanciatore Titan 2, erano destinate a provare le
tecniche di rendez-vous, ed attività extraveicolare, in vista del
progetto di allunaggio.
Il progetto Apollo
•La terza fase del programma
spaziale USA fu quella dell’Apollo,
destinato a sbarcare degli uomini
sulla Luna. Le nuove capsule Apollo
erano più grandi delle Mercury e
delle Gemini e potevano ospitare
comodamente 3 astronauti.
•Parallelamente alle missioni Apollo,
i Lunar Orbiter e Surveyor,
servivano per la ricognizione
fotografica e la scelta del sito e per
provare l’allunaggio programmato e
l’esplorazione automatica.
•L’11 ottobre 1968, l’Apollo 7 venne lanciato in orbita terrestre per provare
tutte le manovre previste dal modulo durante la missione lunare. L’Apollo 8
entrò in orbita lunare ed osservò la faccia nascosta della Luna. La missione
Apollo 9, partita il 3 marzo 1969, rimase in orbita terrestre ma servì a
provare per la prima volta il modulo di allunaggio LEM (Lunar Excursion
Module).
Il progetto Apollo
•« Questo è un piccolo passo per un
uomo, ma un grande passo per
l'umanità »
•Con queste parole l’astronauta
americano Neil Armstrong suggellò
il suo primo passo sulla superficie
lunare, il primo di un uomo al di
fuori della Terra su un altro corpo
celeste.
•Era il 21 luglio 1969; dopo un
viaggio di 3 giorni la missione
Apollo 11 allunò dolcemente sul
Mare della Tranquillità con il modulo
Eagle. A bordo c’erano Armstrong e
Aldrin.
•Seguirono altre 6 missioni Apollo rivolte a portare l’uomo sulla Luna. Una di
queste, l’Apollo 13, sfiorò la tragedia, ma riuscì dopo varie peripezie ad
ammarare nel Pacifico portando in salvo il suo equipaggio. L’ultima
missione Apollo fu la numero 17, partì verso la Luna il 7 dicembre 1972; fu
l’ultima volta che una sonda con uomini a bordo si diresse verso la Luna.
Le stazioni spaziali
•Negli anni ’70 l’URSS iniziò il
programma Salyut (saluto) per una
stazione spaziale con quattro
moduli cilindrici, depressurizzabili
per uscire all’esterno. Il primo lancio
avvenne nel 1971 e l’impiego
continuò fino al 1985.
•Anche gli Americani nel 1973
iniziarono il programma Skylab.
Utilizzarono il terzo stadio del
Saturno 5 come laboratorio spaziale
per ospitare tre uomini per alcune
settimane. Lo Skylab si disintegrò
nel 1979 rientrando in atmosfera.
•Negli anni ’80, finita la Salyut, l’URSS realizzò la nuova stazione spaziale
Mir (pace). La Mir doveva durare 5 anni, rimase in funzione invece 15 anni
fino al 2001 quando si decise, per problemi finanziari, di farla tornare
nell’atmosfera per disintegrarsi.
Lo Space Shuttle
•Lo Space Shuttle era stato
progettato per essere riutilizzato più
volte, cercando quindi di risparmiare
sui voli orbitali. La tecnologia
coinvolta era rivoluzionaria: lo
Shuttle partiva come un razzo,
orbitava come un’astronave e
atterrava come un aereo.
•Il primo lancio fu quello del
Columbia il 12 aprile 1981, a 20
anni esatti dall’impresa di Yuri
Gagarin.
•Nei suoi 30 anni di attività, lo Space Shuttle ha compiuto 135 missioni, due
delle quali, purtroppo, concluse tragicamente: il 28 gennaio 1986 lo Shuttle
Challenger esplose in volo poco dopo il lancio. Il 1° febbraio 2003 lo Shuttle
Columbia si disintegrò mentre stava rientrando a terra.
•In totale furono lanciate 5 navette spaziali: Columbia, Challenger,
Discovery, Atlantis e Endeavur, che portarono in orbita 811 persone. Il
programma Shuttle termina ufficialmente il 21 Luglio 2011, con l'atterraggio
al Kennedy Space Center dell' STS-135 Atlantis.
Lo Space Shuttle
•Lo Space Shuttle, nelle sue 135
missioni, è servito come base di
lancio di 66 satelliti, tra cui il
Telescopio Spaziale, la Sonda
Galileo verso Giove e la Sonda
Magellano verso Venere.
•Lo Space Shuttle è servito inoltre
come base per la riparazione di
satelliti in avaria e la costruzione in
orbita della Stazione Spaziale
Internazionale (ISS), per il suo
rifornimento e trasporto di materiali
e uomini.
•Dal punto di vista economico, lo Space Shuttle è stato però un fallimento.
Concepiuto per risparmiare sui costi di lancio e di messa in orbita, in quanto
navicella riutilizzabile, a causa della spropositata manutenzione necessaria
per la sicurezza, soprattutto dopo i due incidenti occorsi nel 1986 e 2003, i
costi di ogni missione si aggiravano attorno ai 500 milioni di dollari, contro i
20-30 preventivati al momento del progetto.
La Stazione Spaziale ISS
•Il programma USA di una stazione
spaziale internazionale iniziò nel 1984
con il nome di Freedom e dopo
ripensamenti vari e con la
partecipazione russa ed europea, oltre
che di altri paesi, si passò all’
International Space Station (ISS)
attuale, frutto della collaborazione di
cinque agenzie spaziali (NASA, CSA
canadese, ESA, JAXA giapponese,
RSA russa.
•La costruzione della stazione ebbe inizio nel 1998 ed è previsto il
completamento entro la metà del 2012. La stazione dovrebbe restare in
funzione almeno fino al 2015 ma più probabilmente la sua vita sarà estesa al
2020.
•La ISS serve come laboratorio di ricerca in ambiente di microgravità, in cui gli
equipaggi conducono esperimenti di biologia, chimica, medicina, fisiologia e
fisica, così come osservazioni astronomiche e meteorologiche.
•La ISS è abitata continuativamente dal 2 novembre 2000 da almeno 2
astronauti. L'equipaggio, da allora, è stato sostituito più volte, variando da 2 a
6 astronauti o cosmonauti. La stazione viene mantenuta ad un'orbita
compresa tra i 278 km e i 460 km di altitudine e viaggia a una velocità media
di 27.743,8 km/h, completando 15,7 orbite al giorno.
I satelliti in orbita
I satelliti in orbita terrestre si distinguono in:
1) satelliti scientifici, destinati alla ricerca pura nel campo dell'astronomia o della
geofisica, es. Telescopio Spaziale Hubble o Lageos;
2) satelliti applicativi, destinati a scopi militari o ad usi commerciali civili.
I satelliti applicativi si possono ulteriormente suddividere in:
a) satelliti per telecomunicazioni, apparecchiature costruite dall'uomo per le
telecomunicazioni, es. i Satelliti COSPAS/SARSAT;spesso sono posizionati in un'orbita
geostazionaria intorno alla Terra e in numero tale da formare una rete satellitare;
b) satelliti meteorologici, posizionati sia in orbita geostazionaria (es. METEOSAT) sia in
orbita polare (es. satelliti NOAA);
c) satelliti per telerilevamento, costruiti
per il telerilevamento, la
cartografia e l'osservazione
sistematica della superficie
terrestre (es. satelliti Landsat);
d) satelliti per la navigazione, come quelli
della rete GPS;
e) satelliti militari sia a scopo offensivo
che difensivo, es. la rete di
satelliti di monitoraggio
nucleare Vela o Geosat;
f) stazioni orbitanti, es. Stazione Spaziale
Internazionale, Skylab, Mir.
I satelliti in orbita
Quanti satelliti ci sono in orbita?
nel 2004 c'erano circa 3000 satelliti in orbita, contando lanci e rientri.
Di questi meno di 1000 erano ancora attivi, e oltre a questi c'erano
circa 6500 "frammenti" (parti di razzi, satelliti esplosi...) maggiori di
10 cm catalogati, di cui si tiene traccia per evitare collisioni. Inoltre si
stimava che i frammenti in orbita tra 10cm e 1cm fossero 100.000.
Ora le stime sono cresciute, e si parla di 17.000 oggetti più grandi di
10cm e 200.000 tra 1 e 10cm.
SITI CHE AVVISANO SUI PASSAGGI
DEI PRINCIPALI SATELLITI
http://www.heavens-above.com
http://www.calsky.com/cs.cgi/
http://simpleflybys.com/iphone/
I satelliti in orbita
I satelliti in orbita
I satelliti in orbita
VIDEO DEL PASSAGGIO DELLA ISS
http://www.youtube.com/watch?v=xjAR85LJAJM&feature=related
Sonde verso altri pianeti
Quante sonde sono state inviate verso altri pianeti del Sistema Solare?
In totale circa un centinaio, tra passate, presenti e future già finanziate, così
distribuite:
Mercurio 2 + 1 futura (1974) Messenger – Bepi Colombo
Venere 43 + 2 future (1961) Venus Express – Bepi Colombo
Marte 35 + 3 future (1960) MER Opportunity – Mars Science Lab.
Giove 8 + 2 future (1972) Galileo - Juno
Saturno 4 (1979) Cassini
Urano 1 (1986) Voyager II
Nettuno 1 (1989) Voyager II
Plutone 0 + 1 futura (2015) New Horizon
Il futuro dello spazio: basi sulla
Luna
•Per via della sua vicinanza alla Terra e
della sua geografia ben studiata, la
Luna sembra essere il candidato ideale
per una colonia umana nello spazio.
•La probabile presenza di ghiaccio ai
poli lunari ha ridato impulso ai
programmi lunari, soprattutto cinesi. Gli
Stati Uniti, dapprima interessati a
tornare con un equipaggio sulla Luna
entro il 2020 e di realizzare sul lungo
termine una base stanziale che faccia
da trampolino per raggiungere Marte,
hanno momentaneamente accantonato
l’idea per mancanza di risorse
economiche.
•Numerosi sono stati i progetti per una base lunare: serbatoi di propellente
vuoti, moduli gonfiabili di varie forme, strutture prefabbricate. Vi sono però
molti pericoli dell'ambiente lunare da tener conto: la brusca escursione
termica, la mancanza di atmosfera e campo magnetico (e quindi l'esposizione
a radiazioni e micrometeoriti) e le lunghe notti. Alcuni hanno suggerito la
costruzione di colonie sotterranee, che sarebbero protette sia da radiazioni
che da micrometeoriti.
•Possibilità di realizzazione: non prima del 2030!
Il futuro dello spazio: Missione
su Marte
•A causa della distanza tra Terra e
Marte, la missione sarà più rischiosa e
più costosa di quelle che portarono
l'uomo sulla Luna. Dovranno essere
preparate scorte e carburante per un
viaggio di 2-3 anni e il veicolo spaziale
dovrà possedere degli scudi per
proteggere dalla radiazione solare.
•L’orbita di Marte è molto ellittica e per
risparmiare tempo e carburante
bisognerebbe sfruttare le più favorevoli
opposizioni, quando cioè Marte è più
vicino alla Terra; la prossima opposizione
favorevole sarà nel 2018, quella
successiva nel 2035.
•La proposta della Mars Society, chiamata Mars Direct, resta la più plausibile
e consiste in un trasferimento diretto, dalla durata di sei mesi, degli astronauti
dalla Terra a Marte, senza lo scalo sulla Luna previsto in altri progetti. Una
volta giunti su Marte, gli astronauti dovrebbero rimanervi per circa diciotto
mesi, in attesa dell'apertura di una nuova finestra di lancio verso la Terra.
•Il costo della missione, che richiederebbe lo sforzo congiunto delle maggiori
agenzie spaziali del mondo, è stato stimato dalla Mars Society in circa 50
miliardi di dollari!!!
E
E poi?
poi? …chissà!
…chissà!
Ma
Ma questa
questa èè tutta
tutta un’altra
un’altra storia…
storia…