Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Le geometrie invisibili del Sistema Solare

Nel sistema Terra – Luna esistono cinque punti chiamati L1, L2, L3, L4, L5, ma più noti col nome di punti di librazione o di Lagrange. Il nome indica la caratteristica che li rende interessanti: in quei cinque punti, infatti, le forze gravitazionali e rotatorie esistenti tra la Terra (corpo principale), la Luna (corpo secondario) e un terzo corpo si bilanciano, in modo che quest’ultimo possa “librarsi” immobile nello spazio rispetto ai primi due. Il terzo corpo deve avere massa trascurabile su scala planetaria, quindi può benissimo essere un’astronave, una stazione spaziale o anche un asteroide. Si tratta di una versione semplificata del “prolema dei tre corpi”, che si ripropone ovunque, per esempio tra il Sole e ciascuno dei suoi pianeti, e tra un pianeta e ciascuno dei suoi satelliti. E’ più facile mantenere in librazione un oggetto facendogli seguire un’orbita ad aureola intorno al punto L (halo orbit), che ha una ulteriore funzione stabilizzatrice, e riduce ancora il già basso dispendio di carburante necessario a mantenere la posizione. Questo è il motivo principale per cui tali punti sono considerati locazioni privilegiate nello spazio. Ma non il solo. Nell’articolo precedente “Il Grande Risiko Lunare è incominciato” abbiamo analizzato L2 e il suo valore strategico, ora ci occuperemo degli altri punti di librazione.

Prossima destinazione: L1

L1 si trova a circa 60.000 km sopra al centro della faccia visibile della Luna, una posizione ideale per ospitare una infrastruttura abitabile dove svolgere una quantità di utili operazioni, tra cui l’assemblaggio delle future missioni verso i NEO e Marte, e il coordinamento delle attività sulla superfice della Luna. Da L1, infatti, è possibile interagire in telepresenza (cioè in tempo reale) con dei robot operanti sulla superfice della Luna, mentre ciò non è fattibile dalla Terra a causa del ritardo-luce di circa 3 secondi, dovuto alla maggiore distanza che intercorre tra i due corpi celesti, mentre è ormai un fatto assodato che lavorare in telepresenza in ambienti estremi è più efficiente e meno costoso che eseguire un intervento umano diretto. Ma considerato il fatto che passare da LEO a GEO costa più di un viaggio L1 – GEO – L1 in termini di consumo di carburante, si apre la possibilità di eseguire svariate operazioni in orbita geostazionaria venendo proprio da L1: in GEO infatti orbitano in gran numero satelliti molto sofisticati per le telecomunicazioni, la meteorologia, lo spionaggio, che rappresentano investimenti per milardi di euro. Manutenzione, riparazione dei guasti, riciclo dei componenti ed eliminazione dei rottami sono operazioni che potrebbero essere eseguite periodicamente da veicoli pilotati, o da robot, magari guidati in telepresenza da un operatore a terra.

Dalla fine degli anni ’90 la progettazione di una infrastruttura da posizionare in orbita halo intorno a L1 è all’attenzione di coloro che si occupano di pianificare il volo umano nello spazio, e di mettere a frutto l’eredità della ISS. Il primo progetto, elaborato dalla NASA e chiamato  TransHab, viene presentato nel 2001, è  bocciato dal governo americano e subito acquistato dalla Bigelow Aerospace, una società che si occupa di turismo spaziale, ma serve se non altro a fare scelte definitive in merito a tecnologie e materiali, e ad alcune specifiche tecniche. In pratica si vuole una stazione di transito, in grado di rimanere operativa per almeno 15 anni, e di ospitare gruppi di 3-4 astronauti per periodi di qualche settimana, ma capace di condurre automaticamente una vasta serie di compiti. Infine, per contenere il peso, la parte abitabile della struttura verrebbe costruita utilzzando una resistentissima fibra gonfiabile. Nel 2004 l’amministrazione Bush presenta la sua “Visione per l’Esplorazione dello Spazio”, da cui prende vita il programma Constellation, che rimette, dopo 40 anni, la Luna al centro della strategia spaziale americana. Nel 2006 il neonato FISO (Future In-Space Operations) trasforma il TransHab alla luce della nuova architettura Constellation, chiamandolo “Gateway 2006”, ma la NASA lo boccia temendo di distrarre fondi dal progetto di esplorazione del polo sud lunare e del Bacino di Aitken. Ma nel 2009 il “Comitato per il riesame dei piani per il volo umano nello Spazio” presieduto da Norman Augustine elabora una nuova strategia chiamata “Percorso Flessibile” che tenta di armonizzare varie proposte in un unico progetto propedeutico alla missione verso Marte e promuove finalmente la costruzione di “Gateway 2010”, una nuova versione ridotta dell’originario TransHab, sempre su proposta FISO. Le principali specifiche tecniche sono riassunte nella tabella che appare all’inizio del paragrafo, dove i dati di TransHab figurano in seconda colonna, in terza quelli di Gateway 2006 e in quarta quelli di Gateway 2010, a cui si riferisce anche l’immagine qui sotto.

L1, L3: potenziare la Difesa Planetaria contro gli asteroidi pericolosi

La rete di rilevamento e controllo dei NEO, nota col nome di Spaceguard e parte del nascente sistema Difesa Planetaria, ha avuto un preoccupante “lato cieco” nel suo campo di osservazione fino al 2010. Ciò dipende dalle caratteristiche delle traiettorie seguite dai NEO per avvicinarsi al nostro pianeta. Infatti, se la traiettoria di un NEO in avvicinamento è esterna all’orbita della Terra, l’oggetto sarà visbile nel cielo notturno e il suo corso prevedibile con largo preavviso. Se, al contrario, la traiettoria di avvicinamento è interna, l’oggetto apparirà, per così dire, nel cielo diurno, cioè sarà del tutto invisibile ai telescopi ottici basati a terra, mentre rimarranno operativi solo i radar e i radar-telescopi, che però possono garantire solo brevi tempi di preavviso. Questa preoccupante situazione è stata affrontata nel 2010, quando a Spaceguard è stata assegnata una parte del tempo di lavoro di alcuni telescopi spaziali, per i quali, dato che operano fuori dall’atmosfera, il cielo è sempre nero senza distinzione tra cielo diurno e notturno. Ma si tratta d una soluzione di ripiego: tra gli addetti ai lavori si auspica il lancio di un vero e proprio “cacciatore di asteroidi”, uno strumento specializzato che potrebbe essere vantaggiosamente posto in orbita halo intorno a L1, da dove si può ottenere la scansione completa dello spazio interno all’orbita terrestre.

Se L1 ospiterà il quartier generale di Spaceguard, allora L3 potrebbe ospitare il braccio armato del sistema di Difesa Planetaria: batterie di missili intercettori capaci di deviare asteroidi di piccole dimensioni, ma non per questo innocui. Il progetto è stato presentato in ambito IAA dal dott. Claudio Maccone, ne abbiamo parlato in “Difesa Planetaria: come deviare un asteroide in rotta di collisione.

L1, L2 e la Superautostrada Interplanetaria

L1 e L2 sono di diretto interesse per capire la cosidetta Superautostrada Interplanetaria, perché rappresentano accessi speciali per destinazioni lontane. Il moto di un’astronave nelle vicinanze di questi punti è influenzato da una delicata interazione tra la sua velocità e il campo gravitazionale locale. Un’astronave può entrare in orbita intorno a L1 o L2 (o a qualsiasi altro punto di librazione), sebbene questi siano meri punti nello spazio ai quali non corrisponde nessun corpo celeste.

Dalle orbite attorno ai punti di librazione hanno origine superfici a forma di tubo. Per esempio, un’astronave con la appropriata velocità iniziale può essere lanciata lungo un traiettoria che la porterà in orbita attorno al punto di librazione SEL2 del sistema Sole-Terra (la traiettoria è segnata in verde nella figura qui accanto). L’insieme di tutte le traiettorie simili a questa forma un unico tubo della Superautostrada Interplanetaria. La proprietà fisica importante dei tubi è che qualsiasi cosa si sposti da un’orbita intorno a un pianeta a un’orbita di allontanamento da esso, deve percorrere quel determinato tubo. Un’astronave che percorre una traiettoria dentro questo tubo passerà attraverso SEL2 dirigendosi verso l’esterno del sistema solare (in blu nella figura), mentre una che percorre un’orbita esterna quel tubo si dirigerà verso il Sole (in rosso nella figura). Da notare che i tubi esistono sempre in coppia: per ogni tubo composto da traiettorie di avvicinamento ne esiste uno composto da traiettorie di allontanamento.

Le astronavi possono viaggiare lungo i tubi ma possono anche cambiare rotta entrando in un altro tubo, grazie a una piccola manovra effettuabile con un comune motore a razzo. Ma c’è un modo per farlo senza alcun dispendio di carburante, usando i naturali punti di scambio della Superautostrada Interplanetaria. Una traiettoria che va da un tubo a un altro senza usare carburante viene definitta “eteroclinica”, a significare che può condurre da un’orbita a un’altra naturalmente. Nella pratica, per entrare in una traiettoria eteroclinica, l’astronave usa abitualmente un po’ di carburante per eseguire piccole correzioni di rotta rese indispensabili dalla nostra imperfetta conoscenza della sua posizione e velocità. Esistono anche traiettorie eterocliniche che connettono tubi di due differenti sistemi e le intersezioni funzionano nei due sensi. Le intersezioni eterocliniche possono sembrare difficili da individuare perché richiedono una perfetta scelta dei tempi: quando sei nel tubo di partenza, devi trovarti al posto giusto al momento giusto ( e alla giusta velocità ) per poter saltare dentro un tubo di avvicinamento. Ma esistono procedure di calcolo per trovare tali traiettorie perfettamente calibrate, e il risultato può essere spettacolare.

Il sistema gioviamo è un buon posto per mettere alla prova queste idee perché ci sono quattro lune di grandi dimensioni che orbitano attorno a Giove: Io , Europa, Ganimede, Callisto, proprio come un piccolo sistema solare. Le lune si muovono lungo le loro orbite a differente velocità portando con se i propri tubi, ed è possibile programmare una rotta che porti l’astronave a orbitare intorno a ciascuna delle quattro lune “saltando” di tubo in tubo, e consumando una quantità irrisoria di carburante. Questo nuovo approccio alla progettazione delle missioni spaziali ha comunque il suo lato debole: le rotte eterocliniche devono essere percorse a velocità molto basse e spesso sono tutt’altro che dirette. I tempi di percorrenza si allungano a dismisura e ciò limita molto il campo di applicazione di questo metodo.

L4, L5: fantastici habitat spaziali

I cilindri di O’Neill, gigantesche strutture capaci di ospitare intere biosfere e migliaia di uomini, avrebbero dovuto librarsi in orbita halo proprio intorno a questi due punti. Non cercherò di descriverli, ci sono riusciti bene Arthur C. Clarke in Incontro con Rama e Wikipedia, e questo breve video vale più di mille parole….

FONTI

  • da  THE SPACE REVIEW:

K. Murphy: ML-1, the next logical destination

H.Thronson, D. Lester, T. Talay: Human operations beyond LEO by the end of the decade, an affordable near-term stepping stone

H.Thronson, T. Talay: “Gateway” architectures: a major “flexible path” step to the Moon and Mars after the International Space Station?

  • Da WHY DO MATH?

Shane Ross: Space travel, mathematics uncovers an interplanetary superhighway

  • il video “A 3D view of Rama object” è di
  • the Future In-Space Operations (FISO) working group
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29 luglio 2011 Posted by | Astronautica, Difesa Planetaria, Scienze dello Spazio | , , , , , , , | 15 commenti

La Difesa Planetaria spiegata grazie all’asteroide Apophis

Quando viene scoperto un nuovo asteroide, gli astronomi rilevano i parametri fondamentali della sua orbita e li usano per sviluppare proiezioni di lungo periodo (fino a 100 anni nel futuro!) e verificare se esiste la possibilità di un impatto con la Terra. Se tale evenienza è possibile, si calcolano le coordinate dei potenziali punti di impatto che, riportati su una proiezione di Mercatore del globo terrestre, si dispongono lungo delle caratteritiche linee curve, orientate da ovest a est, chiamate “corridoi di rischio”. (La figura in alto mostra il corridoio di rischio dell’asteroide Apophis nel suo incontro con la Terra nel 2036 – courtesy Wikipedia). Mentre la larghezza del corridoio, nella realtà, misura poche decine di chilometri, la sua lunghezza dipende dall’accuratezza dei dati relativi all’orbita dell’asteroide: a una maggiore precisione corrisponde una diminuzione della lunghezza del corridoio, che, per successive approssimazioni, può ridursi fino ad un segmento lungo non più di un centinaio di chilometri, definibile come il “punto di impatto certo”. Una campagna di deflessione sarà quindi rappresentata nel nostro esempio come un tentativo di portare fuori mappa il punto di impatto certo, percorrendo il corridoio di rischio nell’una o nell’altra direzione. Ciò significa, in altre parole, che l’intruso si presenterà all’appuntamento con la Terra in anticipo o in ritardo, a seconda che la sua velocità sia stata aumentata o diminuita dalla deflessione, ma comunque fuori tempo per provocare un impatto.

Il corridoio di rischio preso ad esempio attraversa varie zone: quella asiatica, che copre una vasta area siberiana a bassa concentrazione di popolazione e infrastrutture; quella del Pacifico settentrionale, che coinvolge il Giappone, le coste siberiane e l’arcipelago delle Kurili. Il corridoio percorre poi l’area più critica: la costa occidentale del Messico, i paesi del Centro America, le coste della Colombia e del Venezuela (un’area densamente popolata), e infine entra in Atlantico e arriva fino alle coste dell’Africa Occidentale sahariana. Considerato che Apophis ha un diametro medio di 270 metri circa, i lettori possono servirsi del sito Impact: Earth per calcolare gli effetti immediati dell’impatto, mentre di quelli a lunga scadenza diamo notizia nella scheda Impatti in acque profonde

Con un corridoio di rischio così strutturato, la campagna di deflessione potrebbe tentare di polungare il corridoio stesso verso il Deserto del Sahara fino a bordo mappa, e oltre. Ci sono ottime probabilità che la deflessione abbia pieno successo, infatti possediamo già la tecnologia e i mezzi adatti a deflettere oggetti di diametro medio inferiore ai 400 metri senza usare armi nucleari, che comunque sarebbero sempre a disposizione in caso di necessità. Se la deflessione dovesse avere solo un successo parziale, a causa di un guasto, un errore umano, un evento imprevedibile, allora l’impatto avverrebbe molto probabilmente nelle acque dell’Atlantico o tra le dune del deserto africano.

Nel 2008 Rusty Schweickart, astronauta veterano noto come pilota collaudatore del LEM nella missione Apollo 9, a nome della Association of Space Explorers (ASE) presentò alle Nazioni Unite un progetto per dar vita alla struttura di comando e controllo per la Difesa Planetaria, articolata su tre organismi, IAWN, MPOG e MAOG, con le seguenti funzioni:

  • IAWN, un network che collega tutte le risorse hardware disponibili, come i telescopi terrestri e spaziali, radiotelescopi, radar, centri per l’elaborazione dati, al fine di scoprire asteroidi finora sconosciuti, raccogliere informazioni su di essi e verificare con nuove osservazioni i dati precedentemente raccolti sugli asteroidi già noti. Deve anche individuare eventuali possibilità di impatto e le risorse utili e le condizioni adatte per lanciare le necessarie campagne di deflessione.

  • MPOG, un organismo tecnico preposto alla progettazione e pianificazione delle campagne di deflessione richieste dal IAWN. Per ogni missione, deve anche elaborare preventivi e bilanci, progettare la catena di comando, individuare gli eventuali nodi decisionali critici e segnalarli al MAOG.

  • MAOG, un organismo politico che risponde direttamente al Consiglio di Sicurezza dell’ONU. Il suo compito è definire le regole e i protocolli attraverso i quali le nazioni del mondo possono esprimere la loro volontà nelle questioni attinenti la Difesa Planetaria. Tenuto conto delle indicazioni fornite dal MPOG, è inoltre compito del MAOG analizzare i nodi decisionali critici e fornire all’ONU risposte razionali. Per esempio, abbiamo visto che il modo in cui viene eseguita la campagna di deflessione comporta l’aumento o la diminuzione dei rischi transitori per i territori che sono attraversati dal corridoio di rischio. Decidere le modalità della deflessione è tipicamente compito del MAOG.

Oggi Rusty Schweickart è diventato co-presidente della Task Force sulla Difesa Planetaria, istituita dal NASA Advisory Council, e viene considerato uno dei leader di maggior prestigio nella comunità degli “asteroid-hunters”. In un suo recente articolo apparso sul New York Times, ha lodato l’impegno del Presidente Obama per far arrivare un astronauta su un asteroide entro il 2025 e ha dichiarato: “L’Ufficio per la Scienza e la Tecnologia della Casa Bianca ha appena raccomandato al Congresso di fare pressioni sulla NASA perché cominci a sviluppare un sistema completo di deflessione…. aggiungere al budget 2010 della NASA una cifra tra i 250 e i 300 milioni di dollari, e negli anni successivi una cifra di mantenimento tra i 50 e i 75 milioni annui, basterà per completare entro il 2020 l’nventario dei NEO che possono costituire una minaccia e per sviluppare e mettere alla prova la nostra tecnologia di deflessione.”

Negli ultimi giorni di ottobre si è svolta a Darmstadt, in Germania, una riunione preparatoria alla costituzione del MPOG, organizzata dall’ESA e da due ONG, la già nominata ASE e la Secure World Foundation. Al workshop, che è stato considerato un primo grande passo verso la costruzione di una struttura organizzativa per la Difesa Planetaria, ha partecipato numeroso il personale dei tre enti organizzatori e una folta delegazione della NASA. Si tratta del secondo wokshop interdisciplinare di questo tipo, il primo si è tenuto all’inizio dell’anno a Città del Messsico su iniziativa della Secure World Foundation e aveva all’ordine del giorno la creazione dello IAWN.

Fonti: ASE, Asteroid Threats: A Call for Global Response

21 novembre 2010 Posted by | Difesa Planetaria, Scienze dello Spazio | , , , , | Lascia un commento

Difesa Planetaria: come deviare un asteroide in rotta di collisione

Avvertenza: questo articolo è il seguito di “Asteroidi, consapevolezza del pericolo”. Ai lettori che non frequentano abitualmente il sito, si consiglia di leggere i due articoli nel giusto ordine cronologico.

Esistono molte tecniche per deviare, o meglio “deflettere”, un NEO dalla sua traiettoria, e sono raggruppabili in due categorie: quelle a impulso istantaneo, e quelle a impulso prolungato. Le prime consistono sostanzialmente nel colpire il bersaglio con un oggetto massiccio lanciato ad alta velocità: al momento dell’impatto l’intercettore trasferisce la sua “quantità di moto” al bersaglio, modificandone l’orbita (deflessione cinetica). Secondo alcuni, però, con l’attuale tecnologia questo metodo sarebbe inefficace contro oggetti di diametro superiore ai 400 metri. Esiste anche l’ipotesi di far detonare un ordigno nucleare in prossimità del NEO, oppure sulla sua superfice, o perfino al di sotto di essa. La conseguente vaporizzazione istantanea di una parte dell’asteroide creerà un getto di detriti e gas surriscaldati che lo spingerà in direzione opposta. Ma quando si ha a che fare con corpi celesti ancora semisconosciuti non è detto che le maniere forti siano le migliori: infatti, se il NEO dovesse frantumarsi, gli abitanti della Terra potrebbero trovarsi a che fare con uno sciame di grosse meteoriti del tipo “Tunguska”, cioè con un diametro compreso tra i 50 e i 140 metri, capaci di arrecare tutte insieme un danno maggiore.

Questa classe di oggetti desta in realtà una certa preoccupazione. La popolazione totale potrebbe variare tra 300.000 e 1.200.000 unità, di cui attualmente è noto solo l’1% circa. A causa delle loro dimensioni ridotte, questi NEO potrebbero in effetti sfuggire al rilevamento a lungo raggio, e apparire improvvisamente in prossimità della Terra, lasciando alla Difesa Planetaria pochissimo tempo per intervenire. Sull’applicazione delle tecniche di deflessione cinetica contro tali oggetti in condizioni di minimo preavviso, esiste uno studio del dott. Claudio Maccone, fisico-matematico italiano, nuovo Direttore Tecnico dell’IAA (International Academy of Astronautics) per l’esplorazione scientifica dello spazio. Maccone suggerisce di organizzare intorno alla Terra una sorta di perimetro difensivo integrato, costituito da almeno due piattaforme spaziali armate, da schierare in corrispondenza dei punti di librazione del sistema Terra-Luna (vedi punti lagrangiani), escludendo L2 (per non interferire col PAC), e privilegiando invece L1 e L3, i più adatti allo scopo perchè giacciono sull’asse Terra-Luna. Quando il NEO entra nel campo gravitazionale terrestre, da qualsiasi direzione provenga, assume naturalmente una traiettoria iperbolica che ha la Terra come fuoco e giace su uno, ed uno solo, dell’infinito numero di piani che attraversano l’asse Terra-Luna. Ed è su questo unico piano, che contiene a un tempo la Terra, l’intruso, e le batterie missilistiche schierate in L1 e L3, che si combatte la battaglia. Al momento più opportuno, le batterie lanciano i loro intercettori lungo una traiettoria ellittica che condivide un fuoco, la Terra naturalmente, con la traiettoria iperbolica seguita dall’intruso. In questo modo, in base al Teorema delle Coniche Confocali, gli intercettori colpiscono il bersaglio con un’angolatura di 90 gradi, ottimizzando così la deflessione.

Le tecniche di deflessione a impulso prolungato consistono nel sottoporre il bersaglio ad una forza di lieve entità per un lungo periodo di tempo (mesi, o perfino anni), così da poter scegliere con precisione quali dovranno essere le caratteristiche della nuova orbita dell’oggetto, a deflessione ottenuta. Ciò costituisce evidentemente un vantaggio rispetto alle tecniche a impulso istantaneo, largamente imprecise, ma richiede un lungo preavviso che attualmente può essere garantito solo per una minoranza di NEO, quelli individuati dall’ormai concluso programma Spaceguard, per intendersi. Il nuovo Spaceguard è già attivo e mira a portare, entro il 2020 – 2025, nel segmento dei NEO con diametro tra i 140 e i 1.000 metri, la percentuale degli oggetti noti dall’attuale 45% al 90%, e quella relativa al segmento inferiore (50 – 140 metri) dall’attuale 1% al 50%.

Tra le tante tecniche di deflessione a impulso prolungato proposte da scienziati di tutto il mondo, le più sponsorizzate sono due, denominate “Mirror Bees” e “Gravity Tractor”. La prima, ideata dallo Space Advanced Research Team dell’Università di Glasgow, diretto da Massimiliano Vasile, consiste nel provocare la vaporizzazione (ablazione) di una parte del NEO senza ricorrere alle armi nucleari, ma utilizzando uno sciame di piccole navi dotate di specchi per concentrare la luce solare sul territorio asteroidale prescelto, provocando così l’ablazione. Evitare il ricorso alle armi nucleari sarebbe già un bel vantaggio: non ci sarebbe nessun rishio di frantumazione indesiderata dell’asteroide e nessuna violazione del trattato internazionale che bandisce le armi nucleari dallo spazio extra-atmosferico. Inoltre, il numero di navi di cui sarebbe composto lo sciame potrebbe cambiare in funzione delle caratteristiche del bersaglio e dei tempi di preavviso.

Del tutto diversa, ma altrettanto originale, è la proposta che si rifà al concetto di “rimorchiatore gravitazionale” (Gravity Tractor), avanzata dalla B612 Foundation. L’ipotesi è che la pur blanda attrazione gravitazionale esercitata su di un NEO di 140 metri di diametro da una sonda con massa pari a una tonnellata, sia sufficente a imprimere piccole ma significative variazioni nella traiettoria dell’asteroide. Il rimorchiatore comunque non opererà da solo, ma insieme a uno o più intercettori che forniranno, tramite impatto, la maggior parte della spinta necessaria per realizzare la deflessione. Una volta deviato il NEO su una nuova traiettoria, il rimorchiatore metterà in atto le correzioni di rotta utili a evitare che l’asteroide attraversi una delle centinaia di “return keyhole”, piccole porzioni di spazio nelle vicinanze del nostro pianeta che, se attraversate dal NEO, lo condurrebbero su una traiettoria di impatto certo con laTerra in tempi facilmente calcolabili.

La creazione di un sistema di difesa planetaria, nei suoi aspetti politici e organizzativi, è un problema globale che dovrebbe coinvolgere sia i grandi paesi, dotati di una tecnologia spaziale e, sempre più spesso, anche di un arsenale nucleare, sia le nazioni minori: abitiamo lo stesso pianeta e condividiamo gli stessi rischi. Questo potrebbe essere il tema di un prossimo articolo, sollecitiamo i lettori a intervenire.

Fonti:  The Planetary Society,  NASA – JPL, B612 Foundation

20 settembre 2010 Posted by | Difesa Planetaria, Scienze dello Spazio | , , , , , | 4 commenti

Asteroidi, consapevolezza del pericolo

Negli ultimi anni i media hanno prodotto una enorme quantità di informazione sul pericolo rappresentato dagli asteroidi, perciò sono stato a lungo incerto se avesse senso portare anche Il Tredicesimo Cavaliere a far parte del coro… ma il dibattito in corso sulla difesa planetaria è troppo attuale e interessante per non parteciparvi. L’articolo che segue non è stato scritto per spaventare, né per tranquillizzare: ho lasciato parlare i numeri.


Gli asteroidi rappresentano i resti della nube primordiale da cui ebbe origine il Sistema Solare, rimasugli che non sono stati in grado di aggregarsi a un corpo celeste più grande, né concorrere tra loro a formarne uno. Sono generalmente di natura rocciosa, hanno forma irregolare e dimensioni tra i 140 metri e i 1000 km di diametro medio, se sono più piccoli vengono chiamati spesso meteoriti, se più grandi pianeti nani. Dagli astronomi sono stati catalogati in famiglie: la maggior parte di essi si trova nella cosidetta Fascia Principale, situata tra Marte e Giove, ma ci sono anche i “Troìani” di Giove, Marte e Nettuno; i Centauri, che orbitano tra i giganti gassosi, al di là di Giove; e le tre famiglie dei Nettuniani. A tutt’oggi sono stati scoperti 170.000 asteroidi, la gran parte di diametro medio intono al chilometro, ma si suppone che il Sistema Solare ne ospiti un milione circa.

Vengono chiamati NEO (Near Earth Object) gli asteroidi e le comete che si avvicinano all’orbita terrestre, e PHO (Potentially Hazardous Object) quelli che possono avvicinarsi a meno di 8 milioni di km dalla Terra e hanno un diametro medio superiore ai 140 metri. Se un asteroide di grandezza superiore al chilometro colpisse la Terra, oltre alla totale devastazione del luogo dell’impatto, provocherebbe terremoti, piogge acide, incendi su vasta scala, e solleverebbe nell’atmosfera una quantità tale di polvere, cenere e detriti vari da ricoprire per anni l’intera superfice del pianeta, attenuando la luce del sole e provocando così incalcolabili danni all’agricoltura. I morti si conterebbero a miliardi. Le probabilità che una simile catastrofe possa effettivamente accadere sono molto remote, ma è assai inquietante sapere che in realtà l’evento si è già verificato 65 milioni di anni fa: il cratere largo 180 km (altre fonti parlano di 300 km) scavato dall’impatto con un asteroide di una dozzina di chilometri di diametro è stato scoperto nello Yucatan (Messico), segno evidente dell’origine del cataclisma della potenza di 190.000 gigatoni (Hiroshima 15 kilotoni) che provocò la totale estinzione dei dinosauri e di gran parte delle specie animali che a quel tempo popolavano la Terra. Non più remote, anche se ancora molto basse, sono le probabilità che il pianeta venga colpito da asteroidi più piccoli, tra i 140 e i 1.000 metri, che non provocherebbero una catastrofe planetaria, ma di sicuro ampie devastazioni. Apophis, per esempio, un asteroide di circa 300 metri, che passerà vicinissimo alla Terra nel 2036, dovrebbe avere non più di 1 possibilità su 250.000 di colpirci, ma se lo facesse, svilupperebbe una potenza esplosiva intorno ai 500 megatoni.

Esiste invece ampia documentazione della caduta di tre grosse meteoriti in tempi recenti: nel 1908, a Tunguska (Siberia), nel 2006 ln Norvegia, e nel 2008 in Sudan. Nel primo caso, il più eclatante, un oggetto sui 50 metri di diametro esplose ad alta quota svilupppando una potenza di circa 5 megatoni, e distrusse completamente 2.000 kmq di foresta, un’area quasi doppia di quella su cui si estende la città di Roma (1.285 kmq). Tutti gli eventi si verificarono in località quasi disabitate, e quindi non furono registrati morti o feriti, né danni materiali.

Negli anni ’90 la comunità scientifica cominciò a rendersi conto della minaccia costituita dai NEO, e apparve chiaro a tutti che, se si voleva dar vita a un sistema di difesa planetaria efficiente, la prima cosa da fare era censire, catalogare e tracciare i NEO e i PHO di dimensioni superiori al chilometro, i cosidetti “Civilization Killer”. A partire dal 1998, la NASA ha speso 4 milioni di dollari l’anno per finanziare il consorzio Spaceguard, che a tutt’oggi ha catalogato oltre 6500 NEO e 1144 PHO di cui 145 del tipo “Civilization Killer”, che dovrebbero rappresentare il 90% degli oggetti più pericolosi. Dati aggiornati in tempo reale sono rintracciabili su <neo.jpl.nasa.gov/stats/>. Del consorzio fanno parte programmi di ricerca gestiti da grandi e piccoli osservatori astronomici in tutto il mondo. Anche l’Italia vi partecipa con il programma CINEOS (Campo Imperatore Near-Earth Objects Survey) del Dipartimento di Astronomia dell’Università di Roma “La Sapienza” e con ADAS (Asiago-DLR Asteroid Survey), un progetto in collaborazione tra il Dipartimento di Astronomia dell’Università di Padova e la DLR, l’agenzia spaziale tedesca. Oltre alla NASA, anche le altre grandi agenzie spaziali si stanno muovendo, specialmente l’ESA, con il progetto SSA (Space Situational Awareness), il cui scopo non è solo quello di occuparsi dei NEO, ma anche di tutto ciò che, nell’ambito del campo gravitazionale terrestre, può influire sull’andamento di una missione. In altre parole, si vuole fornire all’Europa la capacità autonoma di racccogliere, catalogare e utilizzare qualsiasi informazione relativa ai NEO, alla meteorologia solare e alla nuvola di pericolosi relitti e detriti spaziali che circonda la Terra, specialmente nelle orbite basse. Il contributo dell’Italia al progetto consiste principalmente nei servizi informatici e nella potenza di calcolo erogati dallo “Small Bodies Data Centre”, situato presso i laboratori ESA/ESRIN di Frascati.

In realtà, l’osservazione a distanza non fornisce dati sufficenti in merito alla esatta composizione geologica, densità e massa degli asteroidi, dati che invece sarebbero utilissimi nel caso si volesse provocare la “deflessione” di un NEO, cioè la sua deviazione da una traiettoria pericolosa per la Terra. Per questo e per altri motivi d’ordine scientifico, fin dagli anni ’90 si incominciò a lanciare missioni verso asteroidi e comete, realizzando molti incontri ravvicinati (fly-bys), oltre a un paio di atterraggi e un impatto programmato, che voglio brevemente ricordare:

NEAR (NASA) Parte nel 1996 allo scopo di raggiungere e studiare da vicino Eros, uno dei NEO più importanti e voluminosi. La missione si rivela un completo successo e alla NASA decidono di spegnere la sonda e abbandonarla nello spazio. Ma lo staff della missione non ci sta, e, prima di girare l’interruttore, gli ingegneri tentano di far fare alla sonda una manovra di atterraggio sull’asteroide. Nonostante NEAR non fosse certo costruita per atterrare, irta com’era di antenne, pannelli solari e quantaltro, la manovra riuscì perfettamente, tanto che la sonda continuò a trasmettere per un po’, dopo il touch-down. Anche la NASA ha i suoi maghi del joystick.

Hayabusa (JAXA). Sembrava un disastro, invece è diventato il trionfo della tecnologia spaziale giapponese. Lanciata nel 2003, raggiunge regolarmente il NEO “Itokawa”, ma il modulo di atterraggio si perde nello spazio e il modulo principale viene gravemente danneggiato. Ciònonostante, quello che rimane di Hayabusa intraprende il viaggio di ritorno, recando con se una capsula che contiene una manciata di materiale raccolto sulla superfice dell’asteroide. Il 13 giugno 2010, la sonda brucia al rientro nell’atmosfera terrestre, non prima, però, di aver espulso la capsula con i preziosi campioni, che viene raccolta, perfettamente integra, nel deserto australiano.

Deep Impact (NASA). Primo test di deflessione di un asteroide per impatto cinetico. Lanciata nel 2005, la sonda esegue un perfetto fly-by con la cometa Temple 1. Poi fa partire un missile intercetttore contro il nucleo cometario e lo colpsce in pieno. L’avvicinamento al bersaglio viene fotografato da una camera posta sul missile stesso, e l’mpatto da una seconda camera situata sul modulo principale. L’animazione combinata dei fotogrammi delle due camere appare nella figura qui sotto. Impressionante!

Inoltre, nella comunità scientifica si comincia a parlare anche di missioni con equipaggio da destinare all’esplorazione dei NEO. Di questo, degli interventi presentati nel corso di un recente congresso organizzato dalla NASA, e dei risultati preliminari di un nuovo studio condotto su di un ristretto numero di NEO, parleremo in un successivo articolo.

Fonti: NASA,, JPL, ESA, Wikipedia, The Planetary Society



11 settembre 2010 Posted by | Difesa Planetaria, Scienze dello Spazio | , | Lascia un commento

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