Che cosè un satellite?

La Settimana Mondiale dello Spazio 2020 celebrerà limpatto dei satelliti sullumanità dal 4 ottobre al 10 ottobre. Scopri come festeggiare qui e controlla qui sotto la storia dei satelliti!

Un satellite è un oggetto nello spazio che orbita o gira intorno a un oggetto più grande. Esistono due tipi di satelliti: naturali (come la luna in orbita attorno alla Terra) o artificiali (come la Stazione spaziale internazionale in orbita attorno alla Terra).

Ci sono dozzine e dozzine di satelliti naturali nel sistema solare , con quasi ogni pianeta che ha almeno una luna. Saturno, ad esempio, ha almeno 53 satelliti naturali e tra il 2004 e il 2017 ne aveva anche uno artificiale: la sonda Cassini, che ha esplorato il pianeta inanellato e le sue lune.

Satelliti artificiali, tuttavia, non è diventato una realtà fino alla metà del XX secolo. Il primo satellite artificiale fu Sputnik, una sonda spaziale russa delle dimensioni di un pallone da spiaggia decollata il 4 ottobre 1957. Quellatto sconvolse gran parte del mondo occidentale, poiché si credeva che i sovietici non avessero la capacità di inviare satelliti in spazio.

Breve storia dei satelliti artificiali

In seguito a quellimpresa, il 3 novembre 1957 i sovietici lanciarono un satellite ancora più massiccio – Sputnik 2 – che trasportava un cane, Laika. Il primo satellite degli Stati Uniti è stato Explorer 1 il 31 gennaio 1958. Il satellite era solo il 2 percento della massa dello Sputnik 2, tuttavia, a 30 libbre (13 kg).

Gli Sputnik e lExplorer 1 divennero le prime immagini di una corsa spaziale tra gli Stati Uniti e lUnione Sovietica che durò almeno fino alla fine degli anni 60. Lattenzione ai satelliti come strumenti politici iniziò a lasciare il posto alle persone mentre entrambi i paesi inviavano umani nello spazio nel 1961. Più tardi nel decennio, tuttavia, gli obiettivi di entrambi i paesi iniziarono a dividersi. Mentre gli Stati Uniti continuavano a far atterrare le persone sulla luna e creare la navetta spaziale, lUnione Sovietica costruì la prima stazione spaziale del mondo , Salyut 1, lanciato nel 1971. (Seguirono altre stazioni, come “Skylab and the Soviet Union” s Mir.

Altri paesi hanno iniziato a inviare il proprio satelliti nello spazio mentre i benefici si propagavano nella società. I satelliti meteorologici hanno migliorato le previsioni, anche per le aree remote. I satelliti per losservazione della terra come la serie Landsat hanno monitorato i cambiamenti nelle foreste, nellacqua e in altre parti della superficie terrestre nel tempo. I satelliti per le telecomunicazioni hanno fatto telefonate a lunga distanza e, infine, le trasmissioni televisive in diretta da tutto il mondo una parte normale della vita. Le generazioni successive hanno aiutato con le connessioni Internet.

Con la miniaturizzazione di computer e altro hardware, è ora possibile inviare satelliti molto più piccoli che possono svolgere attività scientifiche, telecomunicazioni o altre funzioni in orbita. È normale che aziende e università creino “CubeSats”, ovvero satelliti a forma di cubo che popolano frequentemente lorbita terrestre bassa.

Questi possono essere caricati su un razzo insieme a un carico utile maggiore o inviati da un lanciatore mobile sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). La NASA sta ora valutando di inviare CubeSats su Marte o sulla luna Europa (vicino a Giove) per missioni future, sebbene i CubeSats non siano confermati per linclusione.

LISS è il più grande satellite in orbita e la sua costruzione ha richiesto oltre un decennio. Pezzo per pezzo, 15 nazioni hanno contribuito allinfrastruttura finanziaria e fisica del complesso orbitante, che è stato messo insieme tra il 1998 e il 2011. I funzionari del programma si aspettano che la ISS continui a funzionare almeno fino al 2024.

Parti di un satellite

Ogni satellite artificiale utilizzabile, sia umano che robotico, ha quattro parti principali: un sistema di alimentazione (che potrebbe essere solare o nucleare, ad esempio), un modo per controllarne lassetto, unantenna per trasmettere e ricevere informazioni e un carico utile per raccogliere informazioni (come una telecamera o un rilevatore di particelle).

Come si vedrà di seguito, tuttavia, non tutti i satelliti artificiali sono necessariamente utilizzabili. Anche una vite o un po di vernice è considerato un satellite “artificiale”, anche se a questi mancano queste parti.

Ciò che impedisce a un satellite di cadere sulla Terra ?

Un satellite è meglio compreso come un proiettile o un oggetto su cui agisce una sola forza: la gravità. Tuttavia, tutto ciò che attraversa la linea Karman a unaltitudine di 100 chilometri (62 miglia) è considerato nello spazio. Tuttavia, un satellite deve andare veloce – almeno 8 km (5 miglia) al secondo – per evitare di ricadere immediatamente sulla Terra.

Se un satellite viaggia abbastanza velocemente, “cadrà” continuamente verso la Terra, ma la curvatura della Terra significa che il satellite cadrà intorno al nostro pianeta invece di schiantarsi sulla superficie. Satelliti che viaggiano più vicini alla Terra rischiano di cadere perché il trascinamento delle molecole atmosferiche rallenterà i satelliti. Quelli che orbitano più lontano dalla Terra hanno meno molecole con cui fare i conti.

Ci sono diverse “zone” di orbite accettate intorno alla Terra. Una è chiamata orbita terrestre bassa, che si estende da circa 160 a 2.000 km (da circa 100 a 1.250 miglia). Questa è la zona in cui orbita la ISS e dove lo space shuttle svolgeva il suo lavoro. , tutte le missioni umane ad eccezione dei voli Apollo sulla luna si sono svolte in questa zona. La maggior parte dei satelliti funziona anche in questa zona.

Lorbita geostazionaria o geosincrona è il punto migliore da utilizzare per i satelliti di comunicazione, tuttavia. Questo è una zona sopra lequatore terrestre ad unaltitudine di 35.786 km (22.236 mi ). A questa altitudine, la velocità di “caduta” attorno alla Terra è circa la stessa della rotazione terrestre, che consente al satellite di rimanere al di sopra dello stesso punto sulla Terra quasi costantemente. Il satellite mantiene quindi una connessione perpetua con unantenna fissa accesa. il suolo, consentendo comunicazioni affidabili. Quando i satelliti geostazionari raggiungono la fine della loro vita, il protocollo impone che “siano spostati per consentire a un nuovo satellite di prendere il loro posto. Questo perché cè solo così tanto spazio, o così tanti “slot” in quellorbita, per consentire ai satelliti di funzionare senza interferenze.

Mentre alcuni satelliti sono meglio utilizzati intorno allequatore, altri sono migliori adatto a orbite più polari, quelle che circondano la Terra da un polo allaltro in modo che le loro zone di copertura includano i poli nord e sud. Esempi di satelliti in orbita polare includono i satelliti meteorologici e i satelliti di ricognizione.

Cosa impedisce a un satellite di schiantarsi contro un altro satellite?

Ci sono circa mezzo milione di oggetti artificiali nellorbita terrestre oggi, di dimensioni variabili da macchie di vernice fino a sa telliti: ognuno viaggia a velocità di migliaia di miglia allora. Solo una frazione di questi satelliti è utilizzabile, il che significa che cè un sacco di “spazzatura spaziale” che fluttua là fuori. Con tutto ciò che viene lanciato in orbita, la possibilità di una collisione aumenta.

Le agenzie spaziali devono considerare attentamente le traiettorie orbitali quando lanciano qualcosa nello spazio. Agenzie come la United States Space Surveillance Network tengono docchio i detriti orbitali dal suolo e avvisano la NASA e altre entità se un pezzo errante rischia di colpire qualcosa di vitale. Ciò significa che di tanto in tanto la ISS deve eseguire manovre evasive per togliersi di mezzo.

Le collisioni si verificano comunque. Uno dei maggiori colpevoli di detriti spaziali sono stati gli avanzi di un test anti-satellite del 2007 eseguito dai cinesi, che ha generato detriti che hanno distrutto un satellite russo nel 2013. Nello stesso anno, i satelliti Iridium 33 e Cosmos 2251 si sono fracassati luno contro laltro, generando una nuvola di detriti.

La NASA, lAgenzia spaziale europea e molte altre entità stanno prendendo in considerazione misure per ridurre la quantità di detriti orbitali. Alcuni suggeriscono di abbattere i satelliti morti in qualche modo, magari usando una rete o esplosioni daria per disturbare i detriti dalla sua orbita e avvicinarli alla Terra. Altri stanno pensando di rifornire di carburante i satelliti morti per il riutilizzo, una tecnologia che è stata dimostrata roboticamente sulla ISS.

Lune intorno ad altri mondi

La maggior parte dei pianeti del nostro sistema solare ha satelliti naturali, che chiamiamo anche lune. Per i pianeti interni: Mercurio e Venere non hanno lune ciascuno. La Terra ha una luna relativamente grande, mentre Marte ha due piccole lune delle dimensioni di un asteroide chiamate Phobos e Deimos. (Phobos sta lentamente entrando a spirale su Marte e probabilmente si spezzerà o cadrà in superficie in poche migliaia di anni.)

Oltre la fascia degli asteroidi, ci sono quattro pianeti giganti gassosi che hanno ciascuno un pantheon di lune. Alla fine del 2017, Giove ha 69 lune conosciute, Saturno ne ha 53, Urano ne ha 27 e Nettuno ne ha 13 o 14. Occasionalmente vengono scoperte nuove lune – principalmente da missioni (passate o presenti, come possiamo analizzare vecchie immagini) o eseguendo nuove osservazioni dal telescopio.

Saturno è un esempio speciale perché è circondato da migliaia di piccoli oggetti che formano un anello visibile anche in piccoli telescopi dalla Terra. Gli scienziati che hanno osservato gli anelli da vicino in 13 anni, durante la missione Cassini, hanno visto le condizioni in cui potrebbero nascere nuove lune.Gli scienziati erano particolarmente interessati alle eliche, che sono scie negli anelli creati da frammenti negli anelli. Subito dopo la fine della missione di Cassini nel 2017, la NASA ha affermato che “è possibile che le eliche condividano elementi della formazione dei pianeti che ha luogo attorno a giovani stelle” dischi gassosi.

Anche gli oggetti più piccoli hanno lune, tuttavia. Plutone lo è. tecnicamente un pianeta nano. Tuttavia, le persone dietro la missione New Horizons, che ha volato da Plutone nel 2015, sostengono che la sua diversa geografia lo renda più simile a un pianeta. Una cosa che non viene discussa, tuttavia, è il numero di lune intorno a Plutone . Plutone ha cinque lune conosciute, la maggior parte delle quali sono state scoperte quando New Horizons era in fase di sviluppo o in viaggio verso il pianeta nano.

Anche molti asteroidi hanno lune. Questi piccoli mondi a volte volano vicino alla Terra e le lune compaiono nelle osservazioni con il radar. Alcuni esempi famosi di asteroidi con lune includono 4 Vesta (che è stato visitato dalla missione Dawn della NASA), 243 Ida, 433 Eros e 951 Gaspra. Ci sono anche esempi di asteroidi con anelli, come 10199 Chariklo e 2060 Chiron.

Molti pianeti e mondi del nostro sistema solare hanno anche “lune” create dalluomo, in particolare intorno a Marte, dove diverse sonde orbitano attorno al pianeta effettuando osservazioni della sua superficie e dellambiente. I pianeti Mercurio, Venere, Marte , Giove e Saturno avevano tutti satelliti artificiali che li osservavano a un certo punto della storia. Anche altri oggetti avevano satelliti artificiali, come la cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko (visitata dalla missione Rosetta dellAgenzia spaziale europea) o Vesta e Cerere (entrambe visitata dalla missione Dawn della NASA). Tecnicamente parlando, durante le missioni Apollo, gli esseri umani hanno volato in “lune” artificiali (veicoli spaziali) attorno alla nostra luna tra il 1968 e il 1972. La NASA potrebbe persino costruire una stazione spaziale “Deep Space Gateway” vicino al luna nei prossimi decenni, come la punto di rottura per le missioni umane su Marte.

I fan del film “Avatar” (2009) ricorderanno che gli umani hanno visitato Pandora, la luna abitabile di un gigante gassoso di nome Polifemo. Non sappiamo ancora se ci sono lune per esopianeti, ma sospettiamo – dato che i pianeti del sistema solare hanno così tante lune – che anche gli esopianeti abbiano lune. Nel 2014, gli scienziati hanno fatto unosservazione di un oggetto che potrebbe essere interpretato come unesoluna che circonda un esopianeta, ma losservazione non può essere ripetuta poiché è avvenuta mentre loggetto si muoveva davanti a una stella.