Guida: lanciate la vostra missione verso Marte

Lanciare una missione verso Marte oggi costa tra i 100 e i 200 mila euro – ma, se il vostro progetto è interessante, la NASA ve lo offrirà gratis. Foto © uMich
Lo spazio oggi è alla portata di tutti. E per tutti intendiamo davvero tutti. Volete lanciare un vostro satellite nello spazio? Oggi è più facile che mai. L'orbita terrestre è solo una fra le tante destinazioni disponibili, che comprendono anche Venere, Marte, Giove, Saturno e oltre. I costi sono relativamente molto bassi, ma, se avete idee brillanti, il vostro satellite potrebbe ottenere uno sconto fino al cento percento.
Il concetto è semplice, e si chiama CubeSat. I CubeSat sono piccoli satelliti a forma di cubo, con lo spigolo di dieci centimetri e pesanti meno di 1,3 chilogrammi. L'idea, nata nel 1999 in California, è chiunque può progettare un CubeSat, personalizzarlo con i propri strumenti e lanciarlo. Molti CubeSat sono già in orbita attorno alla Terra, e altri stanno per decollare verso destinazioni ancor più lontane.
L'idea è semplice ma geniale. Ogni CubeSat è un piccolo cubo identico agli altri, ma al suo interno è unico. Potete riempirlo con qualunque cosa volete, purché rispetti le norme dell'esplorazione spaziale. Ma questo è solo l'inizio: i CubeSat sono progettati per essere flessibili. Potreste quindi attaccare due CubeSat assieme e ottenere un nuovo satellite, un parallelepipedo rettangolo largo 20 centimetri. O potreste attaccarne tre, e ottenere un parallelepipedo di 30 centimetri. Ogni cubo è un'unità: un parallelepipedo di due CubeSat sarà quindi due unità, e così via.
Il problema principale sono i costi. I CubeSat pressoché gratuiti rispetto alle missioni spaziali vere e proprie. Il costo di un'unità si aggira tra i 30 e i 40 mila dollari, una cifra elevata, ma alla portata delle università o di altre organizzazioni. E se ritenete che il vostro progetto sia particolarmente interessante, potete rivolgervi alla NASA: se anche loro lo troveranno altrettanto interessante, vi offriranno loro la missione.
I costi, naturalmente, si riferiscono al lancio, che è la parte più costosa della missione. Il razzo vi porterà in orbita attorno alla Terra. Potete scegliere di restare qui, o di andare oltre. Avrete bisogno di un sistema di propulsione per raggiungere le mete più esotiche. Tuttavia, con un sistema avanzato (e quindi un po' più costoso) raggiungere Marte o anche Giove non sarà troppo difficile.
Di cosa avrete bisogno? Il vostro satellite dovrebbe essere in grado almeno di ricevere istruzioni dalla Terra, inviare dati e, possibilmente, anche scattare immagini. Innanzitutto, avrete bisogno di un MCU, un microcontrollore – una sorta di computer centrale. Il vostro computer dovrà essere in grado di sopravvivere alla radiazione spaziale, che potrebbe altrimenti rivelarsi letale.
Avrete ovviamente bisogno di un ricevitore e di un trasmettitore per comunicare con il vostro satellite. L'alimentazione energetica probabilmente non sarà sufficiente da permettere un flusso di dati continuo, ma vi consentirà comunque di comunicare di tanto in tanto con i sistemi di bordo.
Se volete, potreste buttarci dentro anche una fotocamera. Non una qualunque: dovrà essere protetta dalle radiazioni spaziali, altrimenti le immagini peggioreranno gradualmente. Certo, è solo un optional in più che potreste valutare.
Indispensabile sarà invece il giroscopio ottico, che vi fornirà tutte le informazioni necessarie a stabilire l'assetto e l'orientazione del satellite. Ciò sarà vitale per scattare immagini, puntare l'antenna verso la Terra e i pannelli verso il Sole.
Le ruote di reazione useranno i dati del giroscopio per spostare di qua e di là il satellite, cioè vi permetteranno di modificare l'assetto e l'orientazione del satellite. I costi sono molto bassi per progetti poco ambiziosi, ma se volete qualcosa di più, dovrete anche pagare molto di più.
Un'unità di GPS sarà importante per stabilire dove vi trovate nello spazio. Tuttavia, se scegliete di andare oltre l'orbita terrestre, sarebbe abbastanza inutile.
Infine, non meno importante degli altri, avrete bisogno di un sistema di alimentazione: i pannelli solari al momento sono l'unica alternativa. Si tratta probabilmente della parte più costosa dell'hardware, ma di certo di vitale importanza.
Usando tutti questi componenti nelle loro versioni più basiche, i costi saranno sotto i 10 mila dollari. Si tratta del minimo, ma per un'università o un ente abbastanza importante sono soldi spesi molto bene.
L'orbita di un CubeSat può decadere nel giro di qualche settimana. Se non volete ricadere sulla Terra, o se volete ambire a destinazioni più lontane, avrete bisogno di un sistema di propulsione. Qui le possibilità sono davvero ampie, ma non pensate di scappare dai propellenti liquidi: quelli solidi sono infatti troppo insicuri e la propulsione a ioni è fuori questione.
Un esperimento interessante potrebbe essere quello di mappare la spinta dei motori e confrontarla con l'effettivo cambiamento di velocità su un grafico. È uno degli esperimenti più semplici e può facilmente essere ricostruito qui sulla Terra, ma poterlo verificare nello spazio sarebbe una bella idea.
Sul vostro CubeSat ci sarà spazio per qualunque strumento vorrete. Potete metterci dentro termometri, accelerometri, magnetometri, termocamere. L'unico limite dei panorami scientifici è la vostra immaginazione.
Se volete andare oltre l'orbita terrestre, avrete bisogno di molti miglioramenti. Saranno necessari pannelli solari più ampi, possibilmente spiegabili, sistemi di controllo RCS, sistemi più avanzati di propulsione. E, con tutti questi miglioramenti, avrete bisogno almeno di un CubeSat di tre unità. I costi per una missione verso la Luna superano i 200 mila dollari, lancio e hardware compresi.
È vero, i costi sono già aumentati di molto. Ma qui c'è un piccolo trucco. Schiantarsi contro la Luna potrebbe essere divertente – chi di noi può dire di aver creato un cratere sulla Luna? Ma la Luna vi offre una grande possibilità. Passandole accanto, potrete sfruttare l'effetto della fionda gravitazionale. In sostanza, la gravità della Luna vi darà una piccola spinta gratuita in avanti. È come se rubaste velocità alla Luna.
Con questa velocità guadagnata gratis, è probabile che il vostro satellite raggiunga la velocità di fuga dalla Terra, cioè si incammini verso lo spazio interstellare. Se progettate tutto per tempo e scegliete la giusta finestra di lancio, può essere che il vostro satellite si imbatta in qualche pianeta.
La missione interplanetaria più economica è quella verso uno dei primi due punti di Lagrange, dei punti di oscillazione nello spazio tra la Terra e il Sole stabili. Tuttavia, avrete bisogno del permesso delle agenzie spaziali per visitare questi punti.
O forse ambite a qualcosa di più: Marte o Venere. Potrà sembrarvi strano, ma raggiungere i due pianeti richiederà ben poca velocità, se sapete sfruttare una fionda gravitazionale con la Terra. Sarà il nostro pianeta a fornirvi gratuitamente l'energia necessaria a raggiungere Marte o Venere. Una simile missione durerebbe un anno e mezzo circa. Naturalmente, avrete bisogno di molta abilità per navigare i vostri piccoli satelliti in un oceano così ampio e vuoto.
Una volta raggiunti i due pianeti, inserirsi in orbita non sarà troppo difficile, se userete dei paracaduti o se sfrutterete l'atmosfera per rallentare. Le manovre non saranno complicate, ma di certo dovranno essere eseguite delicatamente. Se avrete pazienza, vi spianerete la strada.
Marte vi offre una possibilità in più: se calcolerete con ottima precisione l'ingresso nell'atmosfera marziana, potreste essere in grado di raggiungere Phobos, uno dei due satelliti naturali del Pianeta Rosso. Schiantarsi contro questo corpo sarebbe relativamente facile, ma anche riuscire in un atterraggio morbido non sarà un'impresa impossibile. Di certo, Phobos è l'unico luogo raggiungibile dal vostro CubeSat dove potrete tentare un atterraggio morbido.
In totale, una missione verso Phobos richiederebbe un chilometro e mezzo di ∆v, cioè di variazione di velocità. Considerando che gran parte vi verrà fornita dalla Luna e dalla Terra, non è una missione impossibile.
La gravità di Marte o Venere potrà esservi utile se vorrete raggiungere Giove o Saturno, per ottenere immagini ancor più spettacolare. Tuttavia, la durata della missione, la distanza da percorrere, e la precisione necessaria rendono questo scenario il più improbabile.
Per comunicare con satelliti così lontani, avrete bisogno di un radiotelescopio. Ma se siete un'università, un liceo o addirittura una scuola media, non sarà difficile trovarne uno che vi offra il suo servizio.

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Guida: lanciate la vostra missione verso Marte Guida: lanciate la vostra missione verso Marte Reviewed by Pietro Capuozzo on 2.9.14 Rating: 5
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