MISSIONI SPAZIALI: Terra



Sputnik 1MeteosatERS 1, 2ISSDouble star
Explorer 1Lageos 1, 2Atlas 1-3ClusterGalileo
Vanguard 1GEOS 1, 2GOESEnvisat1Gravity Probe B
Apollo 4-7MirGPS EGNOSCosmos 1


Sputnik 1

lo Sputnik 1 Lo Sputnik 1 venne lanciato il 4 ottobre 1957 dal cosmodromo di Baikonur, in Kazakistan; fu il primo satellite artificiale che riuscì ad entrare in orbita attorno alla Terra. La sonda venne chiamata Sputnik in quanto in russo significa compagno (satellite in senso astronomico); fu il primo di quattro satelliti, di cui solo tre raggiunsero l'orbita attorno alla Terra, esso ottenne dei dati sulla densità degli strati alti dell'atmosfera e sulla propagazione dei segnali radio nella ionosfera.

Explorer 1

Fu il primo lancio riuscito degli Stati Uniti d'America; lanciato il 1° febbraio 1958 con un razzo Jupiter-C, trasportava strumenti per lo studio dei raggi cosmici, delle micrometeoriti e per monitorare le variazioni di temperature al suo interno e all'esterno del veicolo. L'Explorer si trovava nel quarto stadio del razzo vettore, negli altri si trovavano i motori propulsori.
Grazie all'Explorer venne scoperta una zona in cui le radiazioni cosmiche restano intrappolate nella magnotosfera terrestre, che venne poi chiamata Fascia di Van Allen (dal nome dell'artefice degli esperimenti sui raggi cosmici dell'Explorer: James Van Allen).
l'Explorer 1

Vanguard 1
Si trattava di un piccolo satellite a tre stadi, con propellente liquido nei primi due e propellente solido nel terzo, destinato ad orbitare attorno alla Terra soprattutto per testare il lancio di un veicolo a tre stadi e per vedere gli effetti dello spazio sul satellite e sui suoi sistemi di guida.
il Vanguard Lanciato il 17 marzo 1958 durante il volo effettuò delle misure geodetiche, grazie alle quali si potè fare una stima dello schiacciamento polare terrestre. Inizialmente si pensava che avrebbe dovuto restare sulla sua orbita per 2000 anni, ma a causa delle perturbazioni prodotte dall'elevata attività solare di quel periodo dovrebbe orbitare attorno alla Terra per soli 240 anni.
Smise di funzionare alla fine del mese di giugno 1958, quando le batterie si esaurirono, ma continua ad orbitare attorno a noi diminuendo leggermente ad ogni orbita la sua distanza dalla superficie terrestre: il 17/03/1958 aveva un perigeo di 650 km e un apogeo di 3968 km, il 18/07/2000 il perigeo era di 650 km e l'apogeo di 3859 km.

Apollo 4-7
L'Apollo 4 fu la prima missione che usò il missile a tre stadi Saturn V. Partì il 9 novembre 1967 e mise in orbita attorno alla Terra un Modulo di Servizio (CSM) ed un Modulo di Comando Apollo (MC); testò l'uso di un vettore a tre stadi, le eventuali variazioni di temperatura all'interno dell'MC, provare le manovre di distacco fra CSM e MC; infine sperimentò le manovre di rientro. Infatti il giorno stesso del lancio il Modulo di Comando, dopo il distacco dal Modulo di Servizio, ammarò vicino alle Hawaii, riportando delle immagini della Terra prese dalla macchina fotografica automatica dell'MC. il lancio dell'Apollo 4
il lancio dell'Apollo 6 L'Apollo 5venne lanciato con quasi un anno di ritardo il 22 gennaio 1968 con il vettore Saturn IB, quello su cui era montato l'Apollo 1, in quanto era rimasto indenne. Durante la missione si effettuò il primo esperimento di volo di un Modulo Lunare (LM), che, a causa dei ritardi maturati durante la sua costruzione, non aveva finestre trasparenti e l'impianto necessario per l'allunaggio. Dopo 45 minuti dal lancio il Modulo venne sganciato dall'Apollo per inserirsi in un'orbita di 163x222 km dalla superficie, fece 2 orbite e venne simulata la decelerazione neccessaria per la discesa dell'LM sulla Luna per una durata di soli 4 secondi; venne anche simulata una interruzione nella discesa e una conseguente risalita verso l'Apollo.
Dopo 11 ore circa di test la missione venne dichiarata conclusa e il Modulo Lunare venne abbandonato in orbita; non si sa se si è disintegrato in fase di allunaggio o se è ancora in orbita, mentre i due stadi dell'Apollo precipitarono nel Pacifico.
L'Apollo 6, lanciato il 4 aprile 1968, fu una copia dell'Apollo 4, in quanto servì per dissipare gli ultimi dubbi relativi all'uso del un vettore a tre stadi Saturn V.
L'Apollo 7 fu la prima missione Apollo con uomini a bordo: gli astronauti Schirra, Eisele e Cunningham;. Venne lanciato l'11 ottobre 1968 con un vettore Saturn V e rientrò il 22 ottobre 1968 vicino alle Bermuda. Durante le orbite effettuate attorno alla Terra vennero simulate poiù volte l'gganciamento e la separazione fra il Modulo Lunare e la capsula Apollo, manovre identiche a quelle previste per il futuro allunaggio. l'Apollo 7 dopo l'ammaraggio

Meteosat
il meteosat e il logo dell'ente europeo EUMELSAT Il progetto Meteosat di monitoraggio meteorologico della Terra (indispensabile per effettuare previsioni del tempo a breve e medio termine) fu il primo progetto europeo riguardante dei satelliti operativi e risale al 1972; grazie al successo dei primi tre satelliti, costituenti la fase pre-operativa del progetto, nel 1983 è partita la fase operativa del progetto (le missioni 4, 5 e 6), seguita dalla fase di transizione del programma (la missione 7) tutt'ora in corso e che terminerà alla fine del 2000. Seguirà poi il programma Meteosat Seconda Generazione, che dovrebbe durare fino al 2012.
Il Meteosat 1 partì il 23 novembre 1977 da Cape Canaveral con un vettore Delta e la sua missione è stata dichiarata conclusa nel 1984; il 2 venne lanciato il 19 giugno 1981 da Kourou, nella Guiana francese, con un vettore Ariane, come tutti i Meteosat successivi e ha operato fino al 1991; il 3 partì il 15 giugno 1988 e smise di operare nel 1995. Dei Meteosat della fase operativa il 4, partito il 6 marzo 1989, ha smesso di funzionare nel 1995; il 5, lanciato il 2 marzo 1991, ha smesso di operare nel 1999; il 6, partito il 20 novembre 1993, è tutt'ora operativo, come il Meteosat 7, facente parte della fase di trnsizione e partito il 2 settembre 1997.
Grazie alla presenza in orbita del Meteosat, e di tutti gli altri satelliti metereologici, si sono potute osservare le eclissi solari da un'altra angolazione: seguire l'ombra della Luna sulla Terra. I Meteosat operativi fanno parte integrante del "netwok" mondiale dei satelliti metereologici e sono gestiti a partire dal gennaio 1987 dall'ente europeo EUMETSAT;

Lageos 1, 2 (Laser Geodynimics Satellites)
Lanciati rispettivamente nel 1976 e nel 1992, questi satelliti sono tutt'ora adoperati per studiare la Terra misurando la deriva dei continenti, il moto dei poli, l'andamento delle maree, la velocità di rotazione del pianeta, l'orientamento dell'asse terrestre e i movimenti locali del terreno. In particolare si spera di ricavare preziose informazioni dai movimenti della crosta terrestre al fine di prevedere possibili terremoti.
Si tratta di sfere di alluminio del diametro di circa 60 cm, ricoperte da superfici riflettenti, con l'aspetto di palle da golf giganti; entrambi non hanno strumenti a bordo o sistemi di propulsione, si tratta di satelliti passivi che collocati nella loro rispettiva orbita a circa 5900 km dalla Terra (il Lageos 1 con una inclinazione di circa 109 gradi, il Lageos 2 di 52 gradi, per analizzare meglio il Mediterraneo) possono avere una vita operativa praticamente illimitata. Foto NASA di un Lageos
Il LAGEOS 1 contiene anche una placca indirizzata sia ai futuri esseri umani, che ad altri esseri viventi, con un messaggio per loro e tre mappe della Terra: come era in nostro pianeta 268 milioni di anni fa, come è oggi, come probabilmente sarà fra 8 milioni di anni.
Il LAGEOS 2 è più sofisticato del fratello americano ed è interamente italiano, frutto di un programma concordato con la NASA, che si è occupata di portarlo ad una altitudine di circa 300 km con lo Shuttle Columbia, da dove ha poi raggiunto la sua orbita grazie all'IRIS, uno piccolo motore a razzo italiano a combustibile solido. Su tale sonda si trovano 422 prismi di silicio fuso e 4 di germanio monocristallino che rinviano a Terra i raggi laser sparati da 65 stazioni terrestri distribuite dalle Ande alla Cina, una si trova a Matera.
Subito dopo il lancio della LAGEOS 2 si era cominciato a parlare di una LAGEOS 3, una collaborazione fra varie nazioni: Francia, Germania, Inghilterra, Italia, Spagna e Stati Uniti; tale sonda avrebbe dovuto misurare per la prima volta il momento del dipolo magnetico-gravitazionale terrestre, per verificare l'attendibilità della teoria della relatività di Einstein. Il progetto è poi stato accantonato, anche a causa della realizzazione della sonda americana Gravity Probe B.
Si prevede che entrambi i LAGEOS funzioneranno per almeno 50 anni.

GEOS 1, 2 (Geostationary Earth Orbit Satellite)
Si tratta di due missioni gemelle, totalmente europee (ESA) che studiarono le particelle, il campo e il plasma della magnetosfera terrestre usando sette strumenti.
La sonda GEOS 1 Vennero lanciati il 20 aprile 1977 e il 14 luglio 1978 rispettivamente, entrambi con un vettore Delta da Cape Canaveral, e le missioni vennero dichiarate concluse nell'aprile 1980 e nell'ottobre 1985 rispettivamente.
Il GEOS 1 fu il primo satellite messo in orbita geostazionaria equatoriale e totalmente dedicato a studi scientifici; a causa di un malfunzionamento in fase di lancio l'orbita che raggiunse gli permise di effettuare misure sulla magnetosfera terrestre per sole 6 ore per ogni orbita, invece delle 12 previste, ad una distanza variabile fra 5 e 7 raggi terrestri. La GEOS 2 raggiunse l'orbita prevista, completando così il lavoro della gemella.

Mir
Rappresenta l'ultimo sforzo del programma spaziale russo, la stazione spaziale ha ospitato continuamente una media di 2-3 cosmonauti per lunghi periodi di tempo; è giunta ad ospitare fino ad un massimo di 6 persone a bordo per un periodo breve (poco più di un mese). Il 21 dicembre 1987 sulla Mir arrivarono gli astronauti Vladimir Titov e Musa Manarov, che con 366 giorni ottennero il record di permanenza nello spazio.
Durante la sua vita ha orbitato attorno alla Terra ad un'altezza di circa 300km, su un'orbita stabile.
primo piano della Mir
la Mir nello spazio con tutti i moduli Il cuore della Mir, che conteneva tutte le zone necessarie alla sopravvivenza nello spazio (servizi igenici, cucina, laboratori, etc.) venne lanciato il 19 febbraio 1986 e tra il 1987 e il 1996 al corpo centrale vennero agganciati 5 diversi moduli, contenenti gli strumenti necessari per gli studi astronomici che vennero fatti a diverse lunghezze d'onda; raggiunse così una massa di 140 tonnellate. Tali moduli potevano essere spostati facendo assumere alla Mir configurazioni diverse.
Gli obiettivi scientifici raggiunti dalla stazione spaziale si possono suddividere in due grandi aree: gli studi sulle reazioni di piante ed animali (compreso l'uomo) ad una lunga permanenza al di fuori della Terra, in situazione di "microgravità" (risultati fondamentali per le successive esplorazioni spaziali) e le osservazioni della Terra e dello spazio. Grazie al telescopio e agli altri moduli scientifici presenti sulla Mir sono state scoperte nuove galassie, di cui alcune attive, quasars e stelle di neutroni; relativamente alla Terra ne ha studiato l'atmosfera e gli oceani. la Mir con attraccato un Shuttle
Dal 1997 la Mir venne utilizzata anche come base di attracco per alcune missioni shuttle della NASA: si trattava del programma Shuttle-Mir che servì agli Stati Uniti per acquisire una certa esperienza nell'operare per lunghi periodi di tempo in una stazione spaziale; sono stati questi i primi passi per la creazione della Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
i frammenti della MIR osservati nel cielo delle isole Fiji A causa di tale uso la vita della Mir, inizialmente calcolata in 7 anni, è stata prolungata fino ai primi mesi del 2001, quando, il 23 marzo, la MIR è stata fatta "rientrare" nell'atmosfera terrestre.
Durante il rientro parte della MIR si è disintegrata a contatto con la nostra atmosfera, parte (circa 40t di frammenti) è caduta nell'oceano Pacifico meridionale, a est della Nuova Zelanda, fornendo un magnifico spettacolo agli osservatori delle isole Fiji. L'energia totale liberata dalla MIR nel suo "rientro" (rientro nell'atmosfera+impatto nell'oceano) è stata di poco superiore ad 1kilotone (1kilotone=4.2 *1012 joule ed è l'energia sviluppata dall'esplosione di 1000t di TNT), in gran parte liberata sottoforma di calore.

ERS 1, 2 (European Remote Sensing)
Si tratta di due satelliti ambientali, che si dedicarono allo studio della Terra, del clima e degli oceani.
L'ERS 1 fu il primo satellite radar europeo ed anche il primo satellite civile di lunga durata, partì il 17 luglio 1991 con un vettore Ariane 4 da Kourou, nella Guiana francese e concluse la sua missione nel maggio 1996; era destinato soprattutto allo studio dell'inquinamento.
L'ERS 2 partì con un razzo Ariane 4 il 21 aprile 1995, operò per i due anni previsti; si dedicò soprattutto alla misurazione dello strato di ozono, compiendo misurazioni della sua distribuzione ogni tre giorni.
l'Ers 1 in  costruzione
Su entrambi i satelliti furono imbarcati vari strumenti:
-l'AMI, una specie di radar a microonde che fornì immagini ad alta risoluzione della superficie terrestre;
-il radar altimetro (costruito dall'Alenia Spazio) usato per calcolare la distanza tra il satellite e la superficie del mare (con un errore massimo di 4 cm), valutare la velocità del vento sul mare (con un errore massimo del 4%) misurare l'estensione e l'altezza dei ghiacci polari e monitorarli;
-l'ATSR, una combinazione di sensori a microonde e a infrarosso, per misurare la temperatura della superficie delle nuvole e degli oceani e il GOME, destinato alla misurazione dell'ozono.

Atlas 1-3 ( Atmospheric Laboratory for Applications and Science)
Il logo della missione Atlas 2 Hanno fatto parte delle missioni NASA per il pianeta Terra, gli europei costruirono gli strumenti di bordo; inizialmente la serie Atlas venne pianificata come un insieme di 10 missioni che avrebbero dovuto studiare studiare le variazioni stagionali del nostro pianeta e il ciclo solare undecennale, ma la serie finì con la terza missione. I lanci vennero effettuati il 24 marzo 1992, l'8 aprile 1992 e il 3 novembre 1994, con lo shuttle Atlantis; ogni missione durò una settimana.

GOES (Geostationary Operating Environmental Satellites)
Si tratta di una serie di satelliti metereologici statunitensi geostazionari, sotto la supervisione della NASA, ma gestiti giornalmente dal NOAA. Questi satelliti hanno studiato i fenomeno atmosferici per circa un quarto di secolo, considerando che la vita media di ogni stellite GOES è stimata di circa 4 anni, e lo stanno facendo ancora, inviando a terra delle immagini ogni 15 minuti se sono sopra gli Stati Uniti, ogni 30 minuti per il resto dell'orbita. I primi due furono GOES-1 e GOES-2, lanciati nel 1968, gli ultimi due messi in orbita sono, al momento, GOES-9 (o GOES-W, lanciato nella primavera del 1994) e GOES-10 (o GOES-E, lanciato nella primavera del 1997).
Il progetto prevede che ci siano sempre due satelliti funzionanti che cooperino, per poter avere una copertura della superficie terrestre di circa il 60%.
uno dei satelliti GOES
Foto fatta da Goes ai due uragani Madeline e Lester, al largo del Messico, 17 ottobre 1998. NASA Questi satelliti possono acquisire immagini nel visibile, con una risoluzione di 1 km, nell'infrarosso, con una risoluzione di 4 km, effettuare fotografie del vapore acqueo atmosferico, con una risoluzione di 8 km, e misurare con estrema accuratezza le variazioni termometriche atmosferiche e terrestri; ciò ha permesso di segnalare foreste in fiamme e l'innalzamento di temperatura che precede di alcuni giorni una eruzione vulcanica. Si sono inoltre dimostrati molto utili nello scoprire e monitorare gli uragani, nel seguire i cambiamenti climatici; permettono inoltre l'analisi delle particelle solari emesse, per studiare gli effetti dell'attività solare sulle telecomunicazioni terrestri.
I satelliti GOES posizionati sopra l'oceano Pacifico hanno anche partecipato al progetto PEACESAT (Pan-Pacific Educational and Cultural Experiment by Satellite), come satelliti di telecomunicazione per le necessità mediche (supporto per le comunicazioni di emergenza), educative (l'aggiornamento dei medici e le comunicazioni fra gli studenti delle campagne e le università), culturali e di sviluppo economico delle nazioni e dei territori delle isole del Pacifico (comunicazioni economiche fra le varie società di pesca delle isole).

GPS (Global Positioning System)
Si tratta di una rete di 24 satelliti posizionati su 6 orbite circolari diverse intorno alla Terra a circa 20200 km di altezza e che completano 1 orbita in 12 ore. Realizzati inizialmente per scopi militari, grazie alla loro capacità di calcolare con precisione millimetrica la posizione di un corpo sulla superficie terrestre, sono poi stati utilizzati per scopi scientifici e commerciali: misura delle distanze fra le placche continentali e rilevamento delle coordinate di imbarcazioni petrolifere.
Forniscono la longitudine, la latitudine e l'altezza del corpo, se almeno 4 satelliti ne stanno registrando la posizione, usando la seguente formula per ogni satellite:
Immaginedi uno dei 24 satelliti
(X-Ux)2+(Y-Uy)2+(Z-Uz)=(t1*c)2
dove: X,Y,Z=coordinate del satellite, Ux,Uy,Uz=coordinate del ricevitore GPS, c=velocità della luce.
Per gli usi civili viene usato come trasmettitore il SPS (Standard Position Service), che contiene una degradazione della precisione del segnale, inserita dal Dipartimento della Difesa U.S.A per motivi militari, a causa del quale gli errori di posizione che possono raggiungere i 20 metri (per questo non può essere usatoper la guida degli aerei). Per usi militari il trasmettitore PPS (Precise Position Service), senza degradazione del segnale, che è di esclusivo uso del Dipartimanto Della Difesa U.S.A..
Al GPS si affianca il GLONASS, il sistema di navigazione satellitare russo, attivato nel 1995 dai militari e tutt'ora gestito da loro.

Stazione Spaziale Internazionale (ISS)
La stazione è stata progettata per essere un grande laboratorio interdisciplinare abitato dall'uomo ed è stata costruita grazie ai contributi tecnologici e scientifici di 16 nazioni: 11 europee (ESA), gli USA, il Canada, il Giappone (JAXA), la Russia e il Brasile.
La Stazione spaziale si può considerare costituita da:
la Stazione Spaziale Internazionale come sarà
  • moduli pressurizzati per l'alloggio e i servizi degli astronauti
  • moduli pressurizzati per la strumentazione scientifica.
  • pannelli solari
  • radiatori per l'accumulo di energia e il controllo della temperatura
  • piattaforme esterne per gli strumenti di osservazione
  • antenne per le comunicazioni con la Terra
  • elementi di connessione e di attracco per i veicoli spaziali.
Le sue dimensioni, una volta assemblati tutti i pezzi della stazione, dovrebbero essere di 109m*88m, con una massa di 472 tonnellate; il volume della parte pressurizzata sarà di circa 1300 m3, equivalente a quello dell'interno di due jumbo jet.
L'energia necessaria viene fornita da una superficie enorme di pannelli solari, che genereranno una potenza di 110kW, di cui 47.5kW utilizzati per gli esperimenti.
La gravità presente nei laboratori è di 10-6g e rimane stabile per 30 giorni. Le antenne comunicano con la Terra ad una velocità di 43 Mbps in trasmissione e di 72 kbps in ricezione.
L'orbita viene effettuata dalla ISS in circa 90 minuti, ad una velocità di 28000 km/ora, è circolare ad un'altezza di circa 402 km, cioè è una LEO (Low Earth Orbit=Orbita a bassa quota) ed ha una inclinazione rispetto all'equatore di 51.6°; tutto ciò le permette di osservare l'85% della superficie terrestre, dove vive il 95% della popolazione.
la stazione orbitale fotografata il 3 giugno 1999 (NASA)
La costruzione è iniziata alla fine del 1997 e avrebbe dovuto terminare nel 2004, con l'assemblaggio dell'ultimo modulo; purtroppo non si sa quando e se la ISS verrà completata. Infatti a seguito delle due interruzioni successive delle missioni Shuttle, per incidenti (Shuttle Columbia l'1/2/2003 e Shuttle Discovery il 26/7/2005), la stazione può ospitare solo 4 dei 6 astronauti previsti, inoltre i pezzi mancanti già costruiti sono troppo pesanti per essere trasportati dai vettori in servizio.
Si spera che i russi riescano a trovare i fondi per rimettere in servizio il vettore Energia, l'unico che potrebbe sostituirsi temporaneamente agli Shuttle.
Nella prima fase di costruzione della ISS la Mir è stata molto importante, in quanto gli shuttle la usavano per gli attracchi e gli astronauti come base di appoggio.
la ISS fotografata dallo Shuttle Discovery nell'agosto 2005 (NASA) Al momento sulla ISS sono presenti i seguenti elementi:
  • il braccio robotico lungo 55m, canadese
  • i modulo di servizio che permettono agli esseri umani di vivere nei moduli abitativi e i veicoli Soyuz per il trasporto di materiali e persone, russi
  • un laboratorio con piattaforma esterna per l'attracco dei veicoli spaziali, giapponese
  • i laboratori di ricerca pressurizzati Leonardo e Raffaello, costruiti dalla società italiana Alenia Spazio, ESA.
Il laboratorio Raffaello è stato uno dei primi moduli ad essere assemblato alla struttura portante della ISS, mentre il modulo Leonardo è stato agganciato alla fine di aprile del 2001 dall'astronauta italiano Umberto Guidoni.
Dal 2 novembre 2000, terminata la fase di assemblaggio dei vari moduli operativi e abitativi indispensabili (trasportati da circa 45 missioni shuttle), la stazione è continuamente abitata da almeno 2 astronauti, che vengono "sostituiti" ogni 6 mesi; nello stesso periodo sono cominciati gli esperimenti scientifici, che coprono quasi tutti i campi.
In campo medico:
si fanno studi sulla crescita dei cristalli proteici, utili per conoscere meglio le proteine, gli enzimi, i virus e i mattoni fondamentali della vita. Tali ricerche porteranno a studiare nuovi trattamenti per il cancro, il diabete, gli enfisemi ed i disordini immunitari.
Effetti della gravità ridotta:
vengono effettuate degli studi sulle colture di cellule che crescono in un'ambiente non "distorto" dalla gravità e sulle reazioni del corpo umano alla mancanza (o quasi) di gravità, con conseguenti alterazioni del ritmo cardiaco, indebolimento muscolare e decalcificazione delle ossa. Vengono studiati inoltre gli effetti della mancanza di gravità sulle piante e sugli animali. Se verrà montato un modulo rotante permetterà di simulare condizioni particolari di gravità, da 0 a 12 volte quella terrestre, per raccogliere informazioni utili ai futuri viaggi interplanetari.
astronauta che sta assemblando parti della ISS
immagine della ISS e del sorgere del Sole Dal punto di vista tecnologico
si effettuano studi sulla combustione in assenza di gravità, in quanto l'assenza di convezione altera il processo di combustione e permette combustioni impossibili sulla Terra. Inoltre la mancaza di gravità permetterà di ottenere migliori leghe metalliche e di studiare la produzione di leghe che sulla Terra risultano difficilmente realizzabili, così come la realizzazione di materiali privi di scorie che troveranno applicazione ad esempio nei chips dei computers.
Nel campo della fisica
sulla ISS vengono effettuati esperimenti per lo studio delle forze che sono difficili da studiare sulla Terra, a causa della preponderanza della forza di gravità, e che consentiranno di spiegare come si è sviluppato l'universo. Durante gli esperimenti gli scienziati usano dei laser per raffreddare gli atomi vicino allo zero assoluto.
La ISS si sta mostrando fondamentale per lo studio su larga scala e a lungo termine dei cambiamenti climatici e ambientali della superficie e dell'atmosfera terrestre terrestre, dovuti sia all'uomo (inquinamento e deforestazione) che alla natura (vulcani, uragani, ecc.).
La ISS servirà anche per analizzare le conseguenza dell'esposizione per lungo tempo al vuoto dello spazio e al bombardamento micrometeorico sui materiali usati, studi che permetteranno la costruzione di astronavi e basi spaziali sempre più affidabili.
Il ciclone Ivan, che ha colpito le coste centroamericane nell'agosto 2004, fotografato dalla ISS

Cluster
In realtà la missione si chiama Cluster II, in quanto è la "ripetizione" della missione Cluster, persa nel 1995 a causa del fallimento del lancio dell'Ariane 5.
il Cluster in fase di costruzione Si tratta di 4 satelliti identici, anche per quanto riguarda gli 11 strumenti caricati a bordo di ognuno di essi, dell' ESA, messi in orbita il 16 luglio 2000 e il 9 agosto 2000 con due vettori Soyuz-Fregat dal cosmodromo di Baikonur, in Kazakistan. Si trovano su un'orbita polare ellittica che percorrono in 57 ore, ad una distanza che va da 19 mila km a 119 mila km. Poichè i satelliti sono molto vicini fra loro , anche se la distanza fra essi si può adattare alla scala spaziale del fenomeno da studiare, Cluster si può considerare come un unico strumento.
I ricercatori italiani dell'Istituto di Fisica dello Spazo Interplanetario del CNR oltre a partecipare all'analisi dei dati ottenuti dai satelliti in volo, hanno partecipano alla realizzazione di uno degli strumenti a bordo dei quattro satelliti, il Cluster Ion Spectrometry (CIS), che analizza la composizione, la massa e la distribuzione degli ioni nella magnetosfera terrestre.
La missione doveva durare 27 mesi (fino al dicembre 2005), ma sia per i risultati ottenuti che per le eccellenti condizioni dei singoli satelliti la missione à stata estesa fino al dicembre 2009.
La missione consiste nello studiare in tre dimensioni la struttura su piccola scala relativamente alle interazioni spazio-temporali tra il vento solare e il campo magnetico terrestre vicino alla Terra, costruendo una dettagliata mappa tridimensionale di quest'ultimo; inoltre sta effettuando una approfondita analisi delle funzioni di distribuzione degli elettroni e degli ioni del vento solare.
Disegno e animazione rappresentanti la zona di incontro tra il vento solare e la magnetosfera terrestre (ESA)
Rappresentazione artistica dei micro-vortici (ESA) Grazie a Cluster nell'agosto 2005 sono stati identificati dei "micro-vortici" nella magnetosfera terrestre: delle turbolenze vorticose di piccola scala, già predette dasi modelli matematici della nostra magnetosfera, ma mai osservati in precedenza. Analogamente nel gennaio 2006 scienziati americani ed europei usando sia Cluster che i satelliti ACE e Wind della NASA, hanno scoperto la presenza di grandi getti di particelle che si creano nella zona dove il vento solare si "scontra" con la magnetosfera (struttura a larga scala).

Envisat 1 (Environmental Satellite)
È un progetto ESA che continua il lavoro iniziato dagli ERS.
Tale sonda è stata lanciata la notte del 28 febbraio 2002 con un vettore Ariane 5 da Kourou, Guiana francese e si è posizionato su un'orbita circolare polare attorno alla Terra, sincrona con il Sole, ad un'altezza di 800 km e con una inclinazione di 98.54o.
Ogni 100 minuti compie un'orbita, con una velocità di circa 8 km al secondo; il 28 gennaio 2004 ha completato la sua orbita numero 10000!
Disegno che riproduce Envisat (ESA)
Animazione dell'orbita dell'Envisat (ESA) Raccoglierà dati sui parametri ambientali terrestri per almeno 5 anni; ma il suo lavoro non consiste solo nel monitorare le calotte polari e gli oceani, ma deve anche studiare le interazioni fra questi e la superficie terrestre; viene anche usato per il controllo e la mappatura del disboscamento del globo.
Grazie ai suoi 10 strumenti, che possono lavorare contemporaneamente, è in grado di analizzare i processi biologici oceanici e la chimica dell'atmosfera.
Fra tali strumenti ci sono:
  • il radar ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar), in grado di fare osservazioni della superficie terrestre sia al buio che attraverso le nubi e che si occupa anche di mappare il profilo delle onde marine e la consistenza del ghiaccio. È anche in grado di monitorare il tipo di vegetazione presente in una zona e il suo livello di sfruttamento;
  • il radiometro AATSR (Advanced Along-Track Scanning Radiometer), che registra la temperaturùa della superficie sia terrestre che marina con una precisione pari a 0.3 gradi centigradi;
  • il radar-altimetro RA-2, che fornisce dati sull'elevazione della superficie rispetto al livello del mare (sia per la terra che per il ghiaccio) con una precisione di pochi centimetri;
  • il MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer), che acquisisce immagini della superficie sia nel visibile che nell'infrarosso; il suo compito è di determinare il colore esatto degli oceani e delle zone costiere, per poi studiarne l'attività biologica. Monitora le nubi, le particelle di vapore acqueo, la crescita di alcune culture, la concentrazione di clorofilla per stabilire la biomassa vegetale di tutto il pianeta.
  • GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars), che controlla la variazione di colore delle stelle mentre si abbassano nell'atmosfera, permettendo di determinare la distribuzione verticale dell'ozono nell'atmosfera.
La prima neve e banchi di nebbia sugli altopiani della Turcha dell'est e il nord dell'Iraq. (Immagine elaborata da Brockmann-Consult)

L'Antartide all'inizio dell'estate, un gruppo di nuvole sull'oceano.
Si spera che i dati forniti permetteranno di conoscere meglio il nostro pianeta e di capirne i cambiamenti climatici.

EGNOS (European Geographic Navigation Overlay System)
Si tratta di un sistema di 3 satelliti geostazionari utilizzati per l'acquisizione dei segnali del sistema di navigazione satellitere Galileo, che permettono una precisione del rilevamento fino a 2 metri; verrà anche usato per la navigazione aereonautica.
È stato sviluppato dall'Agenzia Spaziale Europea (ASI) in collaborazione con la Commissione Europea e con l'Eurocontrol (ente che si occupa dell'aviazione civile europea) ed è attivo dall'1 aprile 2003; fino alla messa in funzione di Galileo riceve i segnali dai satelliti GPS e GLONASS.
Poster del satellite Egnos Il funzionamento è abbastanza complicato, i satelliti usati per la navigazione satellitare spediscono i loro rilevamenti alle 40 stazioni a terra, dove tramite un sistema di elaborazione degli errori (basato sul confronto con posizione note) viene calcolato il fattore di correzione necessario, che viene rispedito ad EGNOS. Una volta ricevuto il segnale, EGNOS spedisce la posizione corretta a tre satelliti per usi civili, che funzionano da ripetitori e che rispediscono il segnale all'utente.
Oltre a EGNOS esistono altri due sistemi gemelli: WAAS, che si occupa dei continenti americani, e MSAS, che si occupa dell'estremo oriente.

Double star
Si tratta di una missione congiunta ESA-Cina e segue lo stesso tipo di analisi della sonda Cluster, con cui lavora in "coppia", relativamente agli effetti del vento solare nelle vicinanze della Terra.
Si chiama "double"in quanto costituita da due sonde lanciate rispettivamente il 29 dicembre 2003 (TC-1) e il 25 luglio 2004 (TC-2) con i vettori cinesi Lunga Marcia 2C. Si prevedeva che operassero per 18 mesi, ma la loro missione è stata prolungata fino al dicembre 2009.
I loro obiettivi sono di studiare i processi presenti nella magnetosfera nella loro globalità e come questa interagisce alle interferenze interplanetarie. In particolare cercheranno di studiare i meccanismi che generano le tempeste magnetiche, di localizzare dove si originano e di studiare i processi fisici che subiscono le particelle durante tali le tempeste (accelerazione, diffusione, ...).
Foto della sonda (ESA)
Disegno delle orbite delle due sonde (ESA) Le due sonde si trovano su due orbite quasi perpendicolare:
  • TC-1 su un'orbita equatoriale inclinata di 28.5 o, ad una distanza variabile fra i 570 km e i 79970 km dalla superficie
  • TC-2 su un'orbita polare, inclinata di 90o sull'equatore, ad una distanza dalla superficie che varia tra 700 km e 39 mila km.

Gravity Probe B
Si tratta di una missione che vuole testare alcuni aspetti della relatività generale di Einstein, in particolare deve verificare se la rotazione terrestre provoca una distorsione dello spazio-tempo simile al mulinello di un tornado (frame dragging). Tale effetto è stato osservato nel 1977 dall'equipe italiana dell'Università di Lecce, guidata dal Dottor Ignazio Ciufolini, grazie ai satelliti per geodesia Lageos 1 e Lageos 2; però l'incertezza sui valori ottenuti era oltre il 10%, troppo grande per esserne certi, il Gravity Probe B dovrebbe misurare tale distorsione con una precisione dell'1%.
Il satellite è stato lanciato il 20 aprile 2004 con un vettore Delta II da Vandenberg, negli Stati Uniti, e si è posizionato su un'orbita quasi circolare attorno alla Terra (apogeo=645 km, perigeo=641 km), con una inclinazione sull'equatore di 90o ed un periodo orbitale di 97,6 minuti.
Modellino della Gravity probe
Disegno della curvatura spazio-temporale attorno alla Terra e della sonda Si è trattato della missione più costosa (700 milioni di dollari) e che ha richiesto la preparazione più lunga della storia della NASA (venne proposta dalla Stanford University nel 1959 e poi sempre rimandata). La missione è durata 18 mesi (si è conclusa nel marzo 2005) ma i primi 4 mesi sono serviti per rendere operativi gli strumentil, nei restanti mesi sono stati raccolti circa 1 Terabyte di dati, per analizzare i quali ci vorrà circa un anno: si pensa che i primi risultati si avranno nel luglio-agosto 2006 e probabilmente verranno resi noti all'inizio del 2007.
Per acquisire i dati necessari a bordo della sonda c'erano 4 giroscopi, formati ciascuno da una sfera di quarzo grande come una pallina da ping-pong sospesa, grazie ad un campo elettrico, all'interno di un cilindro sottovuoto mantenuto vicino allo 0 assoluto.
Gli assi di tali giroscopi puntavano verso la lontana stella ImPegasi (300 anni luce da noi), stella apparentemente immobile ma che ruota come tutte le altre stelle attorno al centro galattico e che gli scienziati dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e della York University, col contributo dell'Observatoire de Paris, hanno studiato per oltre 10 anni, giungendo alla misurazione più precisa mai fatta sul moto di una stella.
Una delle sfere di quarzo
A bordo era anche presente un telescopio con una apertura 14.2 cm e una lunghezza focale di 381 cm, puntato sempre sulla stessa stella; ogni minima discrepanza di inclinazione tra gli assi dei giroscopi e quello del telescopio indicherà una distorsione dell'orbita terrestre, quindi una distorsione della forza di grqvità, cioè una distorsione dello spazio-tempo.

Galileo
Poster del progetto Galileo È un progetto totalmente europeo, sarà costituito di 30 satelliti (27 operativi e 3 di riserva) in orbita attorno alla Terra a 24 mila km circa d'altitudine e con una inclinazione di 56o rispetto all'equatore; verranno poi probabilmente affiancati da altri 3-4 satelliti geostazionari. Il sistema coprirà l'intero globo, anche grazie ad una fitta rete di di stazioni di controllo a terra.
Tali satelliti osserveranno il nostro pianeta 24 ore su 24 fornendo un sistema di navigazione satellitare ai trasporti su strada, marittimi e aerei, in quanto le posizioni saranno affette da un errore massimo di qualche metro.
È un progetto per usi essenzialmente civili, infatti fornirà anche un servizio di rilevazioni di geodesia e di sincronizzazione degli orologi, a bordo di ogni satellite ci sarà un orologio atomico di elevata precisione.
Il primo satellite è entrato in orbita il 28 dicembre 2005 e i lanci continuerrano fino a tutto il 2007, inizieranno ad operare entro la fine del 2008 e si prevede che funzioneranno a pieno ritmo per 20 anni; verranno offerti sia servizi gratuiti che a pagamento, con prestazioni nettamente migliori.
Inizialmente è stato osteggiato dagli americani, ma in seguito ad accordi internazionali nel dicembre 2004 è stato firmato un accordo di collaborazione fra il GPS e Galileo.
Tali accordi prevedono anche lo "spegnimento" di Galileo in caso di crisi internazionale.

Cosmos 1
Si tratta del primo satellite a vela solare messo in orbita. Venne lanciato il 21 giugno 2005 da un sottomarino russo che incrociava nel mar di Barents, usando come vettore un missile balistico militare SS18, che in genere trasporta testate nucleari.
Disegno che mostra la messa in orbita della Cosmos 1 Tale missile è stato modificato grazie ai fondi della Planetary Society, una organizzazione privata senza fine di lucro per lo studio dello spazio (è stata a lungo diretta dall'astronomo e scrittore di fantascienza Carl Sagan).
Purtroppo la sonda non è riuscita ad entrare in orbita alla distanza da Terra prevista (825 km), in quanto i motori del vettore si sono spenti dopo appena 83 secondi dal lancio; si sospetta che la sonda sia caduta nel mare di Barents o nell'arcipelago artico di Novaia Zemlia.
Si trattava di un progetto russo realizzato nell'ambito di un programma internazionale costituito da un vascello spaziale dotato di di 8 vele a forma di petali, per un totale di 600 m2 di superficie, che si sarebbero dispiegate una volta nello spazio e che avrebbero "spinto" la navicellab di 40 kg, dimostrando l'efficacia del vento solare come motore propulsivo.
foto del corpo centrale della Cosmos Il nucleo centrale della sonda conteneva le 8 vele di mylar alluminate (pellicola in poliestere trasparente, antiaderente e inestensibile che permette la creazione di superfici perfettamente lucide; viene usata nelle maschere per saldatori e negli occhiali per osservare le eclissi solari), lunghe 15 m e spesse 5 micron, impacchettate singolarmente, oltre ai tubi cavi laterali alle vele che una volta gonfiati con l'azoto avrebbero permesso di muovere ogni singolo "spicchio" della vela.foto di uno dei petali della vela e animazione del dispiegamento del medesimo
La propulsione a vela potrebbe risolvere il problema del combustibile delle missioni spaziali, l'idea è che, catturando il debolissimo flusso di fotoni del vento solare, il satellite subisce una accelerazione lenta (10 mila volte inferiore alla gravità terrestre) ma continua; in un mese il Cosmos avrebbe potuto raggiungere la velocità di 450 km all'ora!

 

Naturalmente qui non sono elencati tutti i satelliti che si trovano in orbita attorno alla Terra, sia come rottami che come oggetti funzionanti; basti pensare a tutti i satelliti metereologici (Feng-Yun 1 e 2, GMS, ...), per le telecomunicazioni sia telefoniche che visive (ad esempio il satellite europeo-turco Bird lanciato il 28/09/03 utile anche per la ricetrasmissione di dati tramite Internet) e ai satelliti spia, di cui è impossibile avere notizie, tranne quando i loro frammenti minacciano le nostre teste. il satellite Bird

Sia l'ESA che gli altri enti spaziali mondiali posizioneranno in futuro molti satelliti attorno al nostro pianeta, la maggior parte saranno satelliti di telecomunicazione e metereologici, simili ad Artemis che in orbita a 31 mila km di distanza dal 30 novembre 2001 è stato utilizzato per la prima trasmissione di immagini mediante fascio laser, e MetOp 1 per le metereologia, entrambi dell'Esa.
Disegno dell'Artemis (ESA) disegno del satellite MetOp

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Le immagini e parte delle informazioni presenti in questo file sono reperibili nei seguenti siti Internet:

nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar
www.esoc.esa.de
envisat.esa.int
liftoff.msfc.nasa.gov/rsa
www3.northstar.k12.us/schools/ryn/spacerace/people
www.ksc.nasa.gov/history/apollo
www.shuttlepresskit.com/ISS_OVR/index.htm
spaceflight.nasa.gov/station
www.nasa.gov/mission_pages/station/main/index.html
ars.asi.it/esa/clusterII/clusterII.html
www.earth.nasa.gov
www.esa.int
sci.esa.int
www.gravityprobeb.com
www.planetary.org/solarsail

Siti in cui è possibile avere una cronologia delle missioni spaziali in tutto il sistema solare:

www.solarviews.com/eng/craft1.htm
www.planetscapes.com/solar/eng/craft2.htm
nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/chrono.html

Aggiornato al 28/02/06



© Loretta Solmi, 2011        Adapted For The Hell Dragon Web Site