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Qualche cenno al Sole

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Lezione 7, 27/01/2012: La conquista dello Lezione 7, 27/01/2012: La conquista dello spaziospazio

- L’uomo sulla LunaL’uomo sulla Luna- L’esplorazione del sistema solareL’esplorazione del sistema solare

- CuriositàCuriosità

Una domanda di tanto tempo fa

In astronomia dobbiamo limitarci a studiare i corpi con i telescopi perché sono tutti troppo lontani per essere raggiunti.

Ma proprio tutti?

L’astronautica

I corpi del sistema solare, benché estremamente lontani secondo i nostri standard, possono essere raggiunti con l’attuale tecnologia

Astronautica: materia che descrive le imprese umane al di fuori della Terra

L’astronautica: nascita

Il sogno dell’uomo di viaggiare tra le stelle non ha età, ma solo dalla seconda guerra mondiale in poi si è potuto lentamente realizzare.

Per lasciare la superficie della Terra servono motori molto potenti e affidabili: i razzi

Storia dell’astronautica

Dopo la seconda guerra mondiale solamente due potenze avevano le risorse economiche e le conoscenze per esplorare lo spazio: Stati Uniti e Unione sovietica

Vennero investite risorse economiche senza precedenti che in 12 anni portarono l’uomo a camminare sulla Luna, dando vita alla più grande rivoluzione tecnologica della storia dell’umanità

Breve cronologia

4 Ottobre 1957: I Russi stupiscono il mondo con il lancio e la messa in orbita del primo satellite della storia, lo Sputnik 1.

Il 3 Novembre 1957 sempre i Russi annunciano di aver mandato con successo nello spazio il primo essere vivente, la cagnolina Laika, dimostrando che le fasi di lancio e l’assenza di gravità sono sostenibili dagli esseri viventi

Il 12 Aprile 1961 Yuri Gagarin (Unione Sovietica) diventa il primo uomo ad entrare nello spazio ed orbitare attorno alla Terra (Vostok2)

L’esplorazione dello spazio era ufficialmente iniziata

Il programma Apollo

Nel 1963 lo storico discorso del presidente Kennedy in cui affermava che gli Stati Uniti sarebbero andati sulla Luna

Fu ideato il programma Apollo che in appena 4 anni avrebbe portato il primo uomo a camminare sulla Luna.

Il programma fu finanziato con oltre 25 miliardi di dollari (degli anni 60!), circa 170 miliardi di dollari del 2005.

Le difficoltà nella conquista della Luna

Raggiungere la Luna e ritornare sani e salvi era ed è ancora una sfida tecnologica davvero imponente.

Perché?

1) Contrariamente alle sonde automatiche, servono sistemi di supporto per la vita: ossigeno, riscaldamento, smaltimento gas e rifiuti, cibo

2) Per lasciare il campo di gravità della Terra bisogna raggiungere una velocità pari a circa 11 km/s, contro i 7-8 necessari per andare in orbita

3) Contrariamente alle sonde automatiche, lasciate morire nello spazio, l’astronave doveva tornare sana e salva

4) Gli standard di sicurezza dovevano essere molto più elevati rispetto ai voli automatici.

Il razzo Saturn V

Il razzo che doveva portare gli astronauti sulla Luna fu chiamato Saturn V, il più potente mai costruito dall’uomo.

Alto oltre 100 metri, è composto da diversi stadi e brucia con la massima spinta 20 tonnellate di carburante al secondo!

Fasi di una missione lunare

Il razzo Saturn V era fatto a diversi stadi, come un grande puzzle.

Dei 113 metri di altezza, 88 servivano solamente per lasciare l’orbita terrestre. Gran parte era costituita dall’enorme quantità di carburante necessaria.

Solamente 25 metri raggiungevano la Luna e alla fine una piccola capsula di 2 metri ammarava, senza alcun motore, nell’oceano pacifico.

Il modulo Lunare

Per la discesa sulla superficie selenica veniva utilizzato un piccolo modulo chiamato LEM, simile ad un ragno.

Due astronauti scendevano sulla superficie, mentre il terzo aspettava dentro il modulo di servizio in orbita attorno alla Luna

Il sacrificio dell’Apollo 1

Il primo test della nuova astronave, l’Apollo 1, portò alla morte dei tre astronauti. Un incendio divampò a bordo, mentre stavano facendo una simulazione sulla rampa di lancio.

Tutto il progetto doveva venir rivisto da zero (siamo già nel 1965)

Apollo 11: un piccolo passo per l’uomo….

….un passo gigantesco per l’umanità.

L’astronauta Neil Armstrong il 20 Luglio 1969 mise per primo piede sulla superficie lunare, dopo un viaggio durato circa 72 ore.

La Luna era finalmente conquistata, nei tempi auspicati dall’assassinato presidente Kennedy

La gara allo spazio con i russi era vinta

Video

Apollo 13: Un fallimento di gran successo

Apollo 13 partì da Terra il’11 Aprile 1970 alle 13:13

Nell’avvicinamento alla Luna esplose uno dei serbatoi di ossigeno che dovevano garantire la sopravvivenza degli astronauti

L’atterraggio sulla Luna fu annullato e l’impresa di riportare sani e salvi i tre astronauti si trasformò in uno dei momenti più alti della storia della NASA

Bilancio del programma Apollo

Apollo 17 il 7 Dicembre 1972 fu l’ultima missione lunare della storia del genere umano.

Solamente 12 esseri umani hanno potuto camminare sulla superficie della Luna

Il programma Apollo rappresentò la più grande sfida per l’intera umanità.

Sulla Luna ci siamo andati davvero?

Nel corso degli anni alcuni non addetti ai lavori, analizzando soprattutto le immagini, hanno sostenuto la tesi che sulla Luna non ci siamo mai andati o almeno non nel Luglio 1969

La bandiera si muove?

Dove sono le stelle?

Le ombre sono sbagliate?

Sulla Luna ci siamo andati davvero?

Certo che ci siamo andati!

Non c’è alcuna prova contraria allo sbarco sulla Luna!

Ci sono ancora strumenti lasciati dagli astronauti che funzionano

Gli amatori del tempo intercettavano facilmente le trasmissioni provenienti dalla Luna

Gli stessi russi, in competizione, non ebbero nulla da obiettare

Le foto mostrano quello che devono mostrare: non c’è niente di anomalo!

Sulla Luna ci siamo andati davvero…….e questo è il nostro bellissimo pianeta visto dalla sua superficie

E questo è qualcosa di divertente

L’esplorazione del sistema solare

Le missioni lunari furono le uniche umane a visitare un altro corpo celeste, ma centinaia di sonde automatiche, russe e americane, hanno visitato tutti i pianeti del sistema solare, dandoci un quadro completo e davvero unico dei nostri vicini cosmici

L’esplorazione di Venere

Pianeta più vicino alla Terra, quindi il primo ad essere raggiunto ed il più esplorato.

I Russi furono gli unici ad atterrare sul Pianeta, ma su oltre 40 missioni solamente 18 raggiunsero l’obiettivo

Agli americani la missione più longeva: la sonda Magellano orbitò attorno al pianeta per 13 anni!

L’esplorazione di Marte

Marte è il pianeta più interessante perché simile alla Terra.

Solamente gli americani e ultimamente gli europei hanno raggiunto il pianeta.

Le 18 missioni russe sono tutte fallite.

Solo gli americani sono atterrati con successo sul pianeta, inviando, ultimamente, dei piccoli rover radiocomandati.

Spirit e Opportunity hanno camminato su Marte per quasi 8 anni

L’esplorazione dei pianeti gassosi

Le missioni Voyager 1 e 2 sono le prime ad aver visitato Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Voyager 2 è l’unica ad aver raggiunto Urano e Nettuno

Voyager 1 è la sonda più longeva della storia: ad ormai oltre 20 miliardi di km ancora risponde ai comandi e trasmette dati a Terra!

Recentemente la sonda Galileo ha orbitato per oltre 10 anni attorno a Giove, mentre la Cassini è in orbita attorno a Saturno dal 2006

L’esplorazione dello spazio vicino: lo space Shuttle

Primo ed unico veicolo spaziale riutilizzabile (in parte), adatto per raggiungere la bassa orbita terrestre

La flotta degli space shuttle, composta inizialmente da 4 navette, ha effettuato 135 missioni ed è stata operativa dal 1981 al 2011

Lo space ShuttleLo space Shuttle ospitava di media 7 astronauti e la particolare forma lo faceva decollare come un razzo ed atterrare, a motori spenti, come un aereo!

I grandi serbatoi di carburane sono necessari per dare i circa 90 secondi di spinta per far raggiungere l’orbita terrestre

Video

La stazione spaziale internazionaleIl più grande manufatto mai posto nello spazio, orbita a circa 400 km di quota ed è sempre abitato

Primo progetto di lunga durata con collaborazione internazionale.

Grande più di un campo da calcio, sempre abitata

Messa in orbita nel 1998, ancora in fase di ampliamento

Lo stato attuale dell’esplorazione spazialeTerminata la corsa allo spazio, ora le missioni spaziali

civili hanno come obiettivo unico la scienza, principalmente con missioni automatiche.

Solamente i russi al momento hanno la possibilità di far volare nello spazio uomini, dopo il ritiro dello Shuttle

1) Rover e satelliti sulla superficie di Marte

2) Missione verso Plutone

3) Missione verso Giove

4) Sonda Cassini attorno a Saturno

5) Venus express attorno a Venere

6) Messenger su Mercurio

7) 5 sonde che studiano il Sole

8) Numerosi satelliti scientifici:Hubble, Kepler, Spitzer

Un campo ancora pericoloso

Mandare oggetti e soprattutto uomini nello spazio è ancora rischioso.

Circa l’1% delle missioni umane ha perso gli astronauti: disastri del Challenger (1986) e del Columbia (2003)

Mandare sonde su altri pianeti è difficilissimo: il più piccolo errore si paga con la perdita del prezioso materiale: Beagle 2, mars Polar Lander, Phobos grunt.

Il futuro dell’esplorazione spazialeMars curiosity arriverà su Marte tra pochi mesi e studierà a fondo il pianeta rosso dalla sua superficie

Sono allo studio alcune sonde per raggiungere Europa, satellite di Giove, che potrebbe ospitare acqua, quindi anche vita

L’agenzia spaziale cinese sta facendo passi da gigante e tra 15-20 anni potrebbe tornare sulla Luna

Gli americani stanno progettando una nuova astronave per raggiungere la Luna verso il 2020

Come si viaggia nello spazioViaggiare nello spazio non è come guidare un’automobile o pilotare un

aereo.

Nello spazio non c’è attrito, quindi qualsiasi oggetto continua a muoversi a motori spenti fino a quando non decide di frenare o incontra un ostacolo, come un pattinatore sul ghiaccio

Bisogna programmare accuratamente il percorso, il programma, il piano di volo: non ci sono missioni di salvataggio, se qualcosa va storto bisogna saper risolvere i problemi da soli

Come si viaggia nello spazio

Spesso la via più breve non è mai la più conveniente

Per risparmiare sul carburante, quindi sui costi, alle sonde, soprattutto automatiche, vengono fatte fare delle rotte ingegnose che permettono di guadagnare velocità gratis

Perché andare nello spazio?Esplorare e conoscere luoghi sconosciuti è un istinto insito nell’essere

umano

L’esplorazione dello spazio, poi ha pesanti ricadute anche sul nostro tenore di vita e sullo sviluppo tecnologico

Volete degli esempi?

Lo spin-off

Molte tecnologie sviluppate per i viaggi spaziali sono ormai importantissime nella nostra vita.

Medicina:

1) Sviluppo della tecnologia a diodi per alleviare dolori muscolari

2) Sviluppo dei termometri ad infrarosso

3) Le moderne protesi artificiali derivano dai materiali che la NASA ha utilizzato per le passeggiate spaziali

Lo spin-off

Trasporti:

1) Sistemi anti ghiaccio per le ali degli aerei: direttamente dai sistemi antighiaccio delle sonde automatiche

2) Pneumatici di ultima generazione con materiali studiati appositamente per far atterrare negli anni 70 le sonde Wiking su Marte

Sicurezza:

1) Sistemi ignifughi: maschere, bombole, tute ignifughe derivano dagli studi sulla sicurezza dei razzi e sulla protezione delle astronavi

2) Radio usate dai pompieri (almeno quelli americani)

Lo spin-off

Vita quotidiana:

1) Teflon: sviluppato dalla NASA come parte del rivestimento termico delle navicelle

2) Aerogel: materiale leggerissimo e resistente

3) Cibo liofilizzato: il cibo degli astronauti

4) Sistemi di depurazione delle acque: sviluppati per riciclare quelle degli astronauti

5) Energia solare: tecnologia usata per la prima volta e sviluppata fino agli attuali livelli di eccellenza con le sonde automatiche

Lo spin-offInformatica:

1) Sviluppo di computer potenti e leggeri da utilizzare entro le astronavi del programma Apollo

2) Sistemi di controllo remoto di apparecchi elettrici, utilizzati per controllare tutte le sonde automatiche ed i rover sulla superficie marziana

3) Sviluppo dei sistemi digitali per le riprese: i primi sensori digitali furono usati e sviluppati per le sonde automatiche della NASA

Dei costi veramente astronomici?

Costo attuale del programma Apollo, il più costoso della storia: 170 miliardi

Costo di tutto il programma Shuttle: 4 navicelle, 135 voli: 196 miliardi di dollari

Costo della stazione spaziale: 150 miliardi di dollari

Costo di una missione automatica su Marte o Venere: tra i 150 ed i 200 milioni di dollari

Costo della guerra in Iraq: circa 2500 miliardi di dollari

Costo della guerra in Afghanistan: circa 2000 miliardi di dollari

Costo di un caccia bombardiere: circa 140 milioni di euro (l’Italia ne ha commissionati 131 per i prossimi anni)

Costo auto blu in Italia: 4 miliardi di euro l’anno

In conclusione

Ora che l’esplorazione dello spazio come prova di forza è finita, tutte le missioni si sono specializzate nel creare vera scienza e progresso tecnologico

A bordo della stazione spaziale si effettuano decine di esperimenti al giorno in assenza di gravità

Nuove tipologie di motori vengono sperimentate (motori a ioni, vele solari)

La verità è che il denaro speso per l’esplorazione spaziale è un investimento nel nostro futuro e nel nostro benessere.

Prima di dire che tutto questo è superfluo, meglio pensarci su.