di  -  lunedì 23 febbraio 2009

Dopo aver inviato la prima sonda sulla Luna, l’uomo ha intrapreso centinaia di missioni spaziali, molte delle quali hanno raggiunto i limiti del Sistema Solare.

Uno dei più grandi limiti che dobbiamo affrontare quando si tratta di organizzare una missione spaziale è, come ormai succede anche sulla Terra, il carburante.

Attualmente il 95% del peso di una navetta spaziale è costituito dal carburante, sempre di origine chimica.Le agenzia spaziali internazionali, e diverse compagnie private, sognano di risolvere questo problema e di limitare la “zavorra” del serbatoio.

Ci sono state diverse proposte per realizzare questo sogno, e quella che personalmente ritengo la più affascinante e per certi aspetti anche la più realizzabile sia quella delle cosiddette “vele solari“.

Circa 400 anni fa l’astronomo tedesco Johannes Kepler osservò che le code delle comete sembravano essere influenzate da una sorta di vento solare. Questo lo portò ha pensare che se tale vento funzionava per le comete, avrebbe dovuto funzionare anche per un’eventuale vela.
Il vento solare, effettivamente, come suggeriva Keplero, esiste, ma non può essere in alcun modo sfruttato da una vela. Ciò nonostante, la ricerca porta sempre a delle sorprese, e nel 1873 il fisico James Clerk Maxwell scoprì che la luce esercita una certa pressione su una superficie riflettente, grazie ai fotoni che rimbalzano su tale superficie. Ed è proprio questo fenomeno che la NASA , la Planetary Society e altre agenzie vogliono sfruttare per poter navigare nello spazio .

In pratica, per poter salpare sono necessari tre ingredienti:

  • La forza continuata della luce solare
  • Uno specchio ultrasottile e molto vasto
  • Un mezzo di lancio separato dalla navetta a vela

Ad 1 Unità Astronomica di distanza dal Sole (un’Unità Astronomica è definita come la distanza Terra-Sole, 150milioni di kilometri) la luce solare può produrre fino a 1.4 KW di potenza.

A questa potenza corrispondono 3.5 N (newton)/ Km2 di forza. Da questo numero microscopico si capisce perché è necessario avere vele leggerissime e di grandissime dimensioni… basti pensare che la forza esercitata dal motore per far decollare un razzo è circa 1,7 milioni di newton! Però, approfittando dell’assenza di attrito nello spazio, la potenza del sole erogata in modo continuo e costante, può permettere a una navicella di spostarsi nello spazio vuoto interplanetario senza utilizzare altre fonti energetiche.

Questo mezzo di propulsione è stato testato per la prima volta nel 1974, quando la navetta Mariner 10, in missione attorno a Mercurio, ha avuto un problema ed esaurito il carburante prima del previsto. A causa della vicinanza con il sole, la pressione della luce solare era abbastanza elevata da permettere di utilizzare i pannelli solari montati sulla navetta per poterne ristabilizzare l’orbita. Incredibilmente, quest’idea ha funzionato!

Ci sono stati diversi tentativi di costruire navette alimentate a vela, da parte della NASA, delle agenzie russe e giapponesi e diverse agenzie private.

Purtroppo al momento non ci sono stati esempi di successo, anche se l’esperienza giapponese nel 2004 ha posto un importante punto di partenza per stendere le vele, operazione estremamente complicata, a causa delle dimensioni e della delicatezza delle stesse.

La società che più si è impegnata in questo frangente è la Planetary Society , che progetta di sperimentare una nuova missione nei prossimi anni, col nome di Cosmos 2.
Anche la NASA, dopo il fallimento di NanoSail-D nel 2008, ha dei progetti a riguardo, e si spera in un volo di prova nel 2010.

Attualmente i risultati non sono molto incoraggianti, ma credo che il fascino e l’ultilità di questo studio valgano l’attesa, e speriamo che presto si ottengano buone notizie su questo argomento!

13 Commenti »

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  • # 1
    D
     scrive: 

    Ma tanto in ogni caso, il bidone di roba chimica per staccarsi da terra ci vuole sempre

  • # 2
    matic
     scrive: 

    Ma questo sistema di propulsione non sarebbe “limitato” ai “paraggi” di una stella? Col vento solare del Sole ci si arriva a Proxima o si resta senza fotoni a guardare i puntini luminosi lontano?
    Ulteriore dubbio: un pannellone sottile ed enorme non è estremamente vulnerabile alle collisioni con tutto ciò che viaggia nello spazio, dalla polvere al microasteroide?

  • # 3
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    Si, ovviamente questo metodo è valido solo nel Sistema Solare. D’altro canto al momento non è possibile spingersi oltre nemmeno con altri mezzi…. inoltre il mezzo interplanetario è sufficientemente vuoto da limitare e quasi annullare la possibilità di collisioni.
    Resta però la difficoltà di spiegare una vela del genere….

  • # 4
    ArgusMad
     scrive: 

    Viva il motore a propulsione ionica! perpetuo anche se esageratamente incrementale nella propulsione :(

  • # 5
    Ilruz
     scrive: 

    Le vele solari sono una cosa molto romantica; funzioneranno ma il primo ostacolo che vedo e’ la loro dimensione e il sistema di connessione alla nave … i galeoni avevano delle corde, e le cambiavano relativamente spesso – anche oggi le cime sintetiche delle barche non durano a lungo sotto il sole, e vanno sostituite. Che connessione e’ stata studiata?

    Mi domandavo se fosse possibile (almeno teoricamente) costruire un motore a propulsione ionica, che si procurasse il propellente da solo … lo spazio per quanto “poco pieno” non e’ completamente vuoto: se si riuscisse ad attrarre/intercettare del materiale lo si potrebbe in qualche modo “accelerare” e utilizzarlo per la spinta.

    La spinta iniziale potrebbe essere chimica, e l’energia in volo nucleare, prodotta per anni.

    So che e’ ingenuo, ma anni fa pensavo ad una sorta di elettrocalamita intorno ad un “tubo” cavo, che attirasse particelle metalliche, e le spingesse dietro di se: con l’aumentare della velocita’ il “tubo” potrebbe attrarre sempre piu’ particelle, e via discorrendo.

    E’ un sogno, non pretendo che funzioni :D

  • # 6
    ArgusMad
     scrive: 

    Esiste già il motore a propulsione ionica! ed e già stato sperimentato con successo nello spazio

    http://it.wikipedia.org/wiki/Propulsore_ionico

    Il primo test serio fù effettuato da Deep Space one.

  • # 7
    ArgusMad
     scrive: 

    Errai nel leggere “che si procurasse il propellente da solo”

    Ops sorry :P

  • # 8
    gaspode
     scrive: 

    Ilruz! hai appena parlato del cosiddetto “merda motore”!
    nome un po prosaico che indica una propulsione ionica funzionante nello spazio.
    Viene chiamato in questo modo, perche si integrerebbe con i cicli biologici degli occupanti del veicolo.
    Qualsiasi rifiuto prodotto, e non riciblabile, verrebbe, prima disgregato a livello particellare, e poi immesso in un accelleratore ionico, ed espulso per creare forza motrice.
    In caso di mancanza di rifiuti da vaporizzare può essere utilizzato qualsiasi gas, o composto che si voglia immagazzinare nei serbatoi, come ultima opzione, si possono prevedere dei canalizzatori che portino le particelle presenti nello spazio, e ce ne sono, all’interno dello ionizzatore e usare quelle come “carburante”.
    La teoria è semplicissima… manca un solo pezzetto, roba insignificante… tipo un generatore a fusione da portare in orbita per fargli fornire tutta l’energia necessaria per il ciclo :D

  • # 9
    Carla
     scrive: 

    Vedo difficile il connubio “vele di specchio ultrasottili e vasto” con i godzillioni di detriti spaziali

  • # 10
    Ilruz
     scrive: 

    @Gaspode
    Riferimenti scatologici a parte, vedo piu’ possibile l’invio di un generatore di energia molto potente (es: fissione? betavoltaico? etc.) che non la costruzione di “vele” immense.

  • # 11
    Ale
     scrive: 

    Giusto un paio di precisazioni… per prima cosa, i detriti sono più che altro intorno alla Terra, intorno agli altri pianeti e in altre zone circoscritte, note ed evitabili… non è necessario passarci in mezzo.

    Secondo, non è neanche vero che serva la chimica per forza per staccarsi da terra. Chi ha detto che si deve partire dalla superficie del pianeta? Il futuro ipotizzato è che le astronavi siano costruite in orbita, da stazioni spaziali. Certo, ci vorrebbe ancora una “spintarella” per uscire dall’orbita (anche del Sole) ma sarebbe di sicuro molto molto inferiore a quella per partire da un qualsiasi pianeta, no?

  • # 12
    gaspode
     scrive: 

    @Ilruz
    Il “merdamotore” era un argomento molto discusso in un gruppo di scrittura (ovviamente di fantascienza) che bazzicavo tempo fa.
    Anche se ammetto che il nome piacque a molti :D

  • # 13
    Roberto
     scrive: 

    Questo lo portò ha pensare

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