L’esagono di Saturno

Ogni pianeta ha qualcosa di speciale, ma gli anelli di Saturno sono certamente la caratteristica più appariscente. A ben guardare, però, Saturno ha anche altre cose strane. Tipo un grande esagono, quasi perfettamente regolare disegnato attorno al suo polo nord.

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Encelado: cronache di ghiaccio e maree

Un’illustrazione di Cassini in picchiata sui geyser di Encelado. credit: NASA/JPL

Cassini terminerà la sua missione ventennale a settembre. E vuole proprio andarsene in bellezza. In una conferenza stampa ieri, la NASA ha annunciato che la sonda, sorvolando Encelado (una luna di Saturno) nel 2015, ha trovato indizi che l’oceano di questa luna ghiacciata abbia quasi tutti gli ingredienti che pensiamo servano per la vita.

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Cos’è un pianeta abitabile

Giusto pochi giorni fa, la NASA ha annunciato la scoperta di ben sette pianeti rocciosi di dimensioni simili a quelle della Terra in orbita attorno alla piccola stella TRAPPIST1, tre dei quali sembrano essere nella “zona abitabile”. Insomma, abbiamo trovato la casa degli alieni?

 

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Perché i razzi sono dipinti a quel modo?

Qualche mese fa, durante una pausa ad una conferenza, ho incontrato un’interessantissima giovane ingegnere*. Mi ha raccontato che lavorava per SpaceX (quelli di Elon Musk, coi razzi riutilizzabili), e in particolare nel team che si occupa di verniciare i razzi. Non abbiamo parlato a lungo, per cui mi è rimasta un po’ la curiosità: veramente serve un team di ingegneri per verniciare un razzo?

A quanto pare, è sempre servito.

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Bastano due equazioni per andare sulla Luna

“Andare sulla Luna sembrerà difficile ( credo ne abbia parlato qualcuno), ma in realtà tutto quel che serve sono due semplici regole. Entrambe scoperte dal famoso fisico e stronzo Isaac Newton, che compirà gli anni durante le vacanze… ad un certo punto.

Che bell’omino festivo! credit: csamuel.org

La prima regola è la maestosa a=F/m (probabilmente meglio nota come F=ma). Vuol semplicemente dire che, dividendo l’intensità di una forza (F) che spinge su un oggetto per la massa (m) dell’oggetto, si ottiene di quanto lo si accelera (a). È una formula che vale per tutto, ma in particolare ci dirà come si muove il nostro razzo, quindi è abbastanza importante per il nostro viaggio.

A proposito di razzi, questa formula sta dietro a come i razzi si muovono. La propulsione a razzo, infatti, si basa su quella strana faccenda della “reazione uguale e contraria”, che probabilmente avete sentito.

Se gonfiate un palloncino e lo lasciate andare, vola via facendo un rumore buffo perché l’aria all’interno viene spinta fuori dalla pressione. Però, se consideriamo il palloncino e l’aria assieme, non ci sono nuove forze che iniziano ad agire quando lasciamo la presa. Insomma F=0. Siccome il palloncino spinge l’aria fuori, dev’esserci una forza altrettanto intensa (uguale) che spinge dall’altra parte (contraria) che spinge dall’aria al palloncino. I razzi funzionano uguale, solo che hanno un sacco di tecnologia figa per farlo in maniera più efficiente.

CC-BY-ND mfrascella/flickr

L’altra equazione che Newton ci regala per il viaggio è quella per calcolare la forza di gravità. Che è stato un colpo di genio totale. Ed è abbastanza importante per noi, perché la gravità è il grosso della forza che ci troveremo davanti nello spazio. Quella della Terra, che ancora il razzo al suolo o lo strattona giù dal cielo, e quella della Luna che lo tira a destinazione. Conoscendo come funziona la gravità possiamo iniziare a tracciare la nostra rotta.

Facile no?

Mica tanto: gli astronauti—piloti di caccia con diplomi da ingegneri!—devono seguire corsi apposta per imparare a pilotare le navette spaziali. Prima ancora di arrivare a quello, dovremo costruire la navetta. Dovrà avere abbastanza spinta da sfuggire alla Terra, ma essere abbastanza solida da non esplodere mentre lo fa, e riportarci indietro tutti interi e non abbrustoliti.

Per questo Newton non è andato nello spazio.

Il cuore dei viaggi spaziali è comunque nelle sue equazioni. Tutta la ricerca di tutte quelle persone intelligentissime nelle agenzie spaziali: è tutta per migliorare come usiamo queste due semplici regole.

Grazie e buon compleanno, genio insopportabile!

E buon Natale a tutti!
Per saperne di più
  •  Se vi capita, guardatevi il terzo episodio di Cosmos: non avete sentito spiegare il lavoro di Newton sulla gravità se non ve l’ha raccontato Neil deGrasse Tyson.
  • Se vogliamo andare più lontano, invece, serve ben altro
  • La tecologia spaziale potrebbe non aver più bisogno di Newton tra un po’. Ma è tutto ancora molto vago, e francamente piuttosto strano.

 

Foto copertina: CC0 27707/pixabay

Quanto manca? Il lungo viaggio verso marte

Siamo davvero così vicini al grande passo verso Marte? Recentemente, il successo solo parziale dell’atterraggio di Schiaparelli è stato un severo richiamo a quanto il Pianeta Rosso sia una realmente una destinazione difficilissima.

Ironicamente, nelle settimane prima dell’evento, molta dell’attenzione era concentrata su piani per portare persone su Marte. Una delle ragioni era un ottimistico articolo di Barack Obama sul sito di CNN, in cui anticipava che la NASA vorrebbe portare astronauti su Marte, e riportarli a casa in sicurezza, nei prossimi 20-25 anni e “un giorno rimanere per tempi più lunghi (l’ESA si è data scadenze simili).

L’altra ragione era un pubblicizzatissimo discorso di Elon Musk—tra le tante cose, fondatore e presidente di SpaceX, la più grande compagnia privata di trasporti spaziali—alla International Astronautical Conference: un’ambiziosa proposta per trasformare l’umanità in una specie interplanetaria. Cominciando da Marte in una decina d’anni “se tutto va benissimo”, dice.

Tuttavia, una missione con equipaggio verso Marte presenta un’enormità di ostacoli, a cominciare dal fatto che Marte è lontano—molto molto lontano.

Il primo problema sono i razzi. Le capsule spaziali che trasportano persone sono grandi e pesanti: per l’atterraggio sulla Luna si usò il Saturn V, il più grande e potente razzo mai costruito. Marte è più di cento volte più lontano della Luna, e i razzi che abbiamo proprio non ce la fanno.

In un’intervista del 2015 con Neil deGrasse Tyson, l’astronauta Chris Hadfield ha paragonato pianificare un viaggio su Marte con la nostra tecnologia a pianificare voli di linea per l’Australia negli anni Venti. Al tempo, anche solo attraversare l’Atlantico—un viaggio lungo meno di metà—era un’impresa storica. Per diventare quotidiano, il trasporto aereo transoceanico doveva aspettare il passaggio dai motori ad elica a quelli a reazione. Secondo Hadfield, ai viaggi spaziali serve una rivoluzione altrettanto radicale per portarci su Marte.

La NASA, l’ESA e SpaceX stanno tutte sviluppando nuovi motori e razzi per carichi pesanti, ma nessuno è ancora pronto. Il razzo Falcon Heavy di SpaceX dovrebbe finalmente arrivare nel 2017, lo Space Launch System della NASA dovrebbe essere lanciato nel 2018, dopo innumerevoli critiche, ritardi e problemi di budget.

Poi c’è il problema dei mesi di viaggio nello spazio, anche assumendo che riusciamo a sparare un veicolo verso Marte a velocità ragionevoli. Finora astronauti e cosmonauti hanno viaggiato solo qualche giorno in piccolissime capsule (come la Soyuz, che contiene a malapena le tre persone dell’equipaggio), che indubbiamente non possono ospitare persone per mesi.

Samantha Cristoforetti all’interno di una capsula Soyuz durante degli esami a terra. via Twitter

In questo campo, la NASA è decisamente in vantaggio: il veicolo Orion—che stanno testando—è progettato proprio per viaggi interplanetari. SpaceX, invece, è appena entrata in campo: una loro capsula dovrebbe portare per la prima volta astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale nel tardo 2017.

Anche se mettessimo persone su Marte, avrebbero bisogno di un qualche genere di insediamento. Nessuno si è mai accampato su un altro pianeta. Mai. Da nessuna parte. Ci sono progetti per unità abitative per astronauti, ma non siamo ancora alla fase di test. Sia la NASA che l’ESA hanno piani per basi lunari, in parte come test per la colonizzazione interplanetaria, ma potrebbe volerci un po’.

Ma la tecnologia non è l’unica sfida: cosa mangeranno i coloni marziani? Come gestiranno situazioni di emergenza se il dialogo con la base ha un ritardo di 13 minuti? Subiranno danni cerebrali dal viaggio?

Insomma, non siamo proprio sul punto di metter piede su Marte.

Dobbiamo ancora imparare e testare, se non addirittura costruire, molto. Molti dei passi che dovremo fare non sono mai stati fatti prima. Ma questo non vuol dire che siano impossibili.

Dopotutto, come ha scritto Obama, questa impresa è frutto di “curiosità ed esplorazione, innovazione ed ingegno, [di] spingere i limiti di quello che è possibile e farlo prima di chiunque altro”.

Se qualcuno può farsi carico di questa formidabile impresa, quelli sono la NASA, l’ESA e SpaceX. Finché continueranno ad avere un supporto adeguato e ad attrarre tante delle nostre menti più brillanti, sarà solo questione di tempo.

Aspettiamo i passettini della scienza, mentre non vediamo l’ora di vedere le nostre impronte su Marte!
(c) The Munich Eye, all rights reserved.
Foto copertina: NASA/MSFC, via Wikimedia Commons.

 

Benvenuti su Giove!

Come si sono formati i pianeti? Dove hanno preso gli ingredienti per la vita, come carbonio e azoto, che piacciono così tanto a noi terrestri? Queste sono alcune delle grandi domande che la sonda Juno della NASA affronterà sbirciando per la prima volta tra le nubi di Giove.

Suonerà strano, ma non sappiamo praticamente nulla di cosa succede all’interno della cosa più grande del sistema solare (che non sia il Sole). Quando in Europa erano le prime ore del 5 luglio, dopo quasi cinque anni di viaggio spaziale, Juno ha eseguito la manovra per entrare nell’orbita del pianeta, dove rimarrà a fare scienza fino al 2018.

Attraverso piccole variazioni nel campo gravitazionale del pianeta, gli scienziati potranno controllare se il gigante gassoso sia elio e idrogeno fino in fondo o se invece nasconda un cuore roccioso. Studiando l’incredibile campo magnetico di Giove (circa 20mila volte più intenso di quello terrestre), faremo luce sui suoi strati più profondi, dove l’enorme pressione fa accalcare l’idrogeno fino a farlo comportare come un metallo.

Osservando le microonde che irradiano dal pianeta, capiremo di più sulla composizione della sua atmosfera (soprattutto su nubi acquose nascoste), e su quanto profonde siano quelle strisce che vediamo sulla superficie.

Impareremo quando e come si sia formato Giove, se sia sempre stato nella sua orbita attuale, o se ci sia arrivato partendo dalla periferia del sistema solare. A sua volta, questo ci racconterà della formazione del sistema solare e dell’infanzia della Terra.

Ma Juno non è solo lavoro. A bordo della sonda ci sono una placca commemorativa per Galileo—il primo ad osservare le quattro lune maggiori di Giove—tre omini LEGO (raffiguranti il dio Giove, sua moglie Giunone, a cui è intitolata la missione, e Galileo) e uno speciale strumento chiamato JunoCam: una telecamera che fotograferà porzioni di superficie decise con un voto online.

Potete partecipare alla discussione per scegliere gli obiettivi e (tra un po’) votare il vostro preferito sul sito della missione!

Per saperne di più

Questo articolo è apparso originariamente su TheMunichEye.com (c) The Munich Eye. All rights reserved.

Foto copertina: NASA/JPL-Caltech

Basi lunari!

Marte è, senza dubbio, il prossimo grande obiettivo dell’esplorazione spaziale. Però è davvero lontanissimo, per arrivarci e riuscire a tornare serviranno delle basi là. Questo potrebbe essere un problema: siamo sicuri di saperle costruire? Ed è davvero una buona idea iniziare a farlo su Marte? Perché non piantare le tende sulla Luna prima?

Come mi ha detto Emily Lakdawalla della Planetary Society:

La Luna è il primo obiettivo naturale dell’esplorazione esplorazione oltre la Terra. Presenta molte delle sfide di operare nello spazio profondo, ma non tutte. Sarebbe saggio che nazioni che vogliono iniziare ad avventurarsi oltre la Terra inizino con missioni per la Luna.

Anche se non se ne sente parlare spesso, in realtà più o meno tutti ci stanno lavorando. C’è anche un grosso progetto condiviso tra la NASA, l’agenzia europea ESA e la russa Roscosmos per una base che sostituirebbe progressivamente la Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

Costruire una base sulla Luna, per certi versi, è anche più facile che costruire una stazione orbitante. Anzitutto, una base starebbe su una superficie invece che fluttuare in orbita; poi si potrebbe costruirla e rifornirla usando alcuni materiali raccolti sul posto, soprattutto acqua. Poi si possono usare tutta l’esperienza e tutte le tecnologie già sviluppate per la ISS.

Un’interpretazione artistica di come potrebbe essere una base sulla Luna. Credit: NASA

Alcune idee sono… diciamo futuristiche, tipo stampare la base in 3D direttamente là usando robot prima ancora che arrivino gli astronauti. Altre, invece, le stiamo già mettendo in pratica: l’azienda Orbital ATK ha presentato un progetto congiunto con la NASA per una base orbitante per il supporto alle operazioni sulla superficie; sulla ISS hanno provato (con qualche problema iniziale, poi risolto) BEAM, una capsula simile ad una tenda gonfiabile.

A proposito di gonfiabili: sicuri che Marte sia il posto migliore da colonizzare? Sembrerà incredibile, ma Venere potrebbe essere un candidato migliore (anche se meno probabile). Ok, la superficie di Venere è micidiale, ma l’atmosfera è relativamente ospitale, con temperature e pressioni simili a quelle della Terra. Un progetto NASA propone di abitare su dei dirigibili: dei palloni pieni di aria terrestre galleggerebbero nella pesante atmosfera di Venere come palloncini, e starebbero proprio nella zona più ospitale dell’atmosfera.

Insomma, potremmo avere, prima dei campi di patate di Mark Watney, la Città delle Nuvole di Lando Calrissian?

 

Foto copertina: CC0 Wikilmages, via pixabay.com

Vedere una supernova in diretta

Catturare l'istante esatto prima che qualcosa succeda è praticamente impossibile. Ma il telescopio spaziale Kepler c’è riuscito, per di più con un evento raro: una supernova.

“Non si sa mai quando una supernova sta per esplodere”, ha detto Peter Garnavich, a capo del progetto, “Kepler ci ha permesso di assistere all’inizio dell’esplosione”.

Una supernova esplode quando una stella molto massiccia (almeno 8 volte più del Sole) finisce il carburante per la fusione nucleare, collassa su se stessa ed esplode. Quando il materiale che sta collassando dall’esterno si scontra con l’onda d’urto dell’esplosione interna, emana un lampo abbagliante, ma brevissimo (20-30 minuti).

Questa settimana la NASA ha annunciato che Kepler ha osservato due supernove nel 2011 e di una anche quel breve flash, che non era mai stato trovato prima.

(il video è una ricostruzione computerizzata dell’evento)

Secondo Steve Howell della NASA, “Tutti gli elementi pesanti nell’universo vengono da esplosioni di supernove. Tutto l’argento, il nichel e il rame nella Terra e anche nel nostro corpo viene dalle convulsioni esplosive di stelle morenti. La vita esiste grazie alle supernove”.

 

Foto copertina: Nebulosa Granchio, CC0 NASA/ESA.

8 grandi notizie del 2015

Cosa è successo nel fantastico mondo di amorefisico nel 2015? Dai confini del Sistema Solare alle profondità subatomiche, ecco le mie 8 notizie preferite di quest’anno (più una), in un post più lungo del solito. Ma in vacanza abbiamo un po’ più di tempo.

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