Em-Drive. Una possibile rivoluzione nei viaggi spaziali.

Per sfuggire alla forza gravitazionale sono necessari razzi in grado di fornire una spinta molto grande in poco tempo. Questo comporta l’utilizzo quantità elevate di propellente. Di solito sono a propellente liquido o solido. Dal punto di vista chimico sono presenti composti come idrazina, ossigeno, idrogeno e alluminio, in genere tossici e difficili da mangiare.

Per l’esplorazione dello spazio ci sono due possibilità. Utilizzare dei razzi veri e propri in grado di fornire impulsi grandi in poco tempo utilizzando grandi quantità importanti di propellente oppure sistemi a bassissima spinta in grado però di operare per tempi molto prolungati.

Il trasferimento ideale da un’orbita all’altra è quello di Hohmann. Prevede due impulsi istantanei, uno per lasciare l’orbita e il secondo per inserirsi nell’orbita di arrivo uscendo da quella ellittica.

trasferimento-di-hohmann

I propulsori ionici oppure quello ipotetico Em Drive non possono realizzare il trasferimento di Hohmann perché non in grado di fornire impulsi istantanei elevati. Pertanto dal punto di vista dell’impulso fornito risultato meno efficienti. Però l’ottimizzazione del propellente necessario mette questo aspetto in secondo piano.

Perché è necessario portarsi dietro meno propellente possibile? Tecnicamente è possibile costruire un razzo sempre più grande suddividerlo in varie parti e assemblarlo in orbita. Il propellente necessario è esso stesso massa da trasportare, quindi costruire un razzo sempre più grande comporta l’utilizzo di sempre più propellente per accelerarlo. Per cui alla fine si innesca un circolo vizioso.

Em-Drive è un motore ipotetica in fase di test che non utilizza propellente. Per cui riesce a trasformare l’energia elettrica in spinta. Non rispetta la terza legge di Newton, il principio di conservazione del momento. Risulta quindi materialmente isolato rispetto all’esterno. Non ci sono spiegazioni precise per il fenomeno fisico alla base. Al momento non sono state fatte prove nello spazio anche se, eliminando parte delle fonti di errore, per i ricercatori della Nasa pare dia risultati positivi.

Anche la vela solare insegue un obiettivo identico. Eliminare il propellente oppure ricavarlo dall’ambiente per alleggerire sempre più le sonde spaziali. Continua a leggere

SpaceX, atterraggio sulla piattaforma marina riuscito

SpaceX riesce finalmente a centrare e far atterrare con successo il primo stadio del suo vettore Falcon 9.

Il riutilizzo dei componenti può secondo Elon Musk abbassare il costo dei lanci anche di 100 volte. Tralasciando l’ottimismo cronico di Musk andrebbe molto bene anche meno. Sarebbe come costruire una ferrovia spaziale economica.

Ma la strada è ancora lunga. Se è vero che vi è finalmente stato un atterraggio riuscito resta da capire come e quando sarà effettivamente possibile riutilizzare lo stesso razzo per più voli entro limiti di sicurezza.

Passerà un decennio o ce la farà Elon col il suo ottimismo a far decollare il mondo molto prima?

Ad ogni modo… Congratulazioni SpaceX!

Lancio di Jason-3 riuscito. Fallito rientro del primo stadio Falcon 9

Il lancio del satellite Jason-3 per lo studio degli oceani e dei mari è riuscito. Il satellite è stato posizionato correttamente in orbita LEO circa un ora dopo il lancio avvenuto il 17/01/2016 alle ore 19:42 dalla base Vanderberg.

Fallito l’atterraggio del primo stadio del vettore Falcon 9 di SpaceX. Già i precedenti atterraggi nel 2015 su una piattaforma marina erano falliti. L’unico riuscito è stato il tentativo avvenuto a dicembre 2015 sulla terraferma.

Rispetto alle altre volte il primo stadio è riuscito a fermarsi sulla piattaforma prima del cedimento strutturale di una gamba con successiva inclinazione ed esplosione. E’ probabile che la gamba sia stata sollecitata per via di un atterraggio più duro del previsto.

Il recupero dei razzi è un aspetto che potrebbe abbassare notevolmente il costo dei lanci nello spazio. Attualmente i vettori Falcon 9 costano all’incirca 60 milioni di dollari. Le somme risparmiate potrebbero essere superiori al 50% dell’attuale costo. Per Elon Musk, fondatore di SpaceX, i costi potrebbero abbassarsi anche di 100 volte.

In vista dell’atterraggio di Rosetta sulla cometa. Settembre 2016.

Rosetta è una sonda spaziale gestita da ESA con il compito di indagare la struttura e la composizione della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La missione è iniziata con il lancio il 2 marzo 2004. Il 6 agosto 2014 la sonda raggiunge la cometa. Tre mesi dopo viene dispiegato il lander Philae con il compito di ancorarsi alla superficie della cometa per studiarne le proprietà.

La cometa ha raggiunto la distanza minima dal Sole il 13 agosto 2015. La missione doveva finire nel dicembre del 2015 ma è stata estesa fino a settembre 2016. Man mano che la cometa si allontanerà dalla stella la sonda Rosetta disporrà di sempre minore energia per far funzionare tutti i sistemi.

Durante il periodo di estensione della missione la sonda cercherà di localizzare Philae attraverso OSIRIS (fotocamera ad alta risoluzione) per tentare di ristabilire un contatto. Si dedicherà inoltre ad esplorazioni con rischi sempre più elevati. E’ prevista una possibile chiusura della missione nell’autunno del 2016 con l’atterraggio della sonda stessa sulla cometa. Oltre quel momento la comunicazione e l’utilizzo degli strumenti diventerà comunque improbabile.

Razzo riutilizzabile. Blue Origin e il primo test riuscito.

Negli ultimi tempi sempre più compagnie private si preparano ad offrire voli turistici suborbitali. Il servizio punta a far sperimentare ai passeggeri un breve periodo di microgravità oltre ad una spettacolare vista della Terra.

Blue Origin propone una soluzione, chiamata New Shepard, a decollo e atterraggio verticale basata sull’impiego di un razzo riutilizzabile per il trasporto e il rilascio ad una quota di 100km della capsula contenente i 6 passeggeri.

L’aspetto più interessante del progetto è rappresentato dal razzo stesso. Siccome questo tipo di esperienza ha un costo molto alto, all’incirca 200.000 $, riuscire ad abbattere i costi è fondamentale. Il 23 novembre 2015 Blue Origin è riuscita per la prima volta a recuperare il vettore dopo l’utilizzo. Questo potrà essere impiegato per effettuare altri voli contribuendo ad abbassare il prezzo dei biglietti.

Il razzo sfrutta un sistema di controllo aerodinamico per mantenere la stabilità verticale. Viene riacceso in prossimità del suolo per rallentare e successivamente posizionarsi nel punto dove effettuare l’atterraggio dispiegando poco prima il sistema quadripiede.

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Come funzionano i razzi a propellente solido?

Durante la diretta del lancio di un satellite capita spesso che venga fornita la descrizione del vettore multistadio che ha il compito di trasportare e posizionare in orbita il componente spaziale. Finché si parla di razzi a propellente liquido in genere si ha qualche idea su come possa funzionare. Simile ad un motore d’auto che miscela aria e benzina/gasolio per poi accenderla ricavandone energia utile.

La spinta nei razzi viene generata dall’accelerazione di un gas che si espande nell’ugello (nozzle). Ciascuna missione prevede un certo profilo di spinta diverso in base al compito da svolgere. Sebbene quelli a propellente liquido abbiano una migliore possibilità di regolazione ed un impulso specifico più elevato, i razzi a propellente solido sono più economici ed un’ottima scelta per i primi stadi del vettore. Sono infatti più semplici dal punto di vista meccanico e più compatti.

Il profilo di spinta dei razzi a propellente solido in genere viene predisposto a priori e la possibilità di regolazione è limitata. Infatti la spinta viene regolata sulla base alla superficie “accesa” del grano¹. La forma e la stratificazione del grano svolgono il compito di regolare il profilo di spinta. Una volta acceso attraverso particolari procedure il rocket solido, tranne qualche modello recente, non può essere spento e riacceso.

grains_solid_rocket

In conclusione il rocket solido a differenza di quel che potrebbe sembrare non è un enorme petardo. I propellenti più utilizzati prevedono elementi quali Mg, Al o nitroglicerina in una matrice di nitrocellulosa poi solidificata. I materiali impiegati sono in grado di rilasciare gradualmente grandi quantità di energia secondo un determinato criterio.

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Note:
1.grano
– propellente solido presente all’interno della camera di combustione sotto diverse forme

Termination Shock, i confini del sistema solare

Cos’è il Termination Shock?

Il termine termination shock si riferisce ad una regione dello spazio attorno al sistema solare interno dove le particelle del vento solare passano ad una velocità subsonica, relativamente alle caratteristiche del mezzo interstellare nella regione specifica. Sebbene la densità di particelle in questa regione sia estremamente bassa, vi è un repentino aumento di pressione.

Dove si trova?

Si ipotizza che la regione del termination shock si trovi tra 70 e 90 UA (unità astronomiche). E’ probabile che sua forma non sia sferica, con allungamento nella regione polare del Sole. Infatti le sonde Voyager 1 e Voyager 2 hanno rilevato il raggiungimento della regione a distanze molto diverse tra loro. Inoltre la regione dipende fortemente dall’attività solare ed è possibile che sia soggetta a continue fluttuazioni.

Al termination shock segue l’eliopausa. Regione in cui le particelle vengono fermate per effetto del mezzo interstellare (gas interstellare) che preme contro le particelle del vento solare.

Missioni che hanno contribuito al rilevamento

  • Pioneer 10 – distanza 114 UA¹
  • Pioneer 11 – distanza 91 UA
  • Voyager 1 – al momento nell’eliopausa – distanza 133 UA
  • Voyager 2 – distanza 109 UA
  • IBX (Interstellar Boundary Explorer)

Futuro

  • New Horizons

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Questo articolo è stato scritto su richiesta di un visitatore del sito.

  1. distanza stimata o effettiva relativa al 2015.

Punti luminosi su Cerere. Commento sulle ultime immagini dettagliate

Le ultime foto pubblicate della sonda Dawn sono state riprese da una quota di 1470 km ed hanno una risoluzione di circa 140 metri per pixel. (immagini)

puntini su cerere
NASA/JPL puntini luminosi, Cerere

L’ipotesi più probabile, osservando anche le ultime immagini pubblicate dalla Nasa, consiste nella presenza di ghiaccio. La posizione all’interno del cratere Occator potrebbe indicare l’origine dei puntini nell’oceano sotterraneo. Può darsi che l’impatto sia avvenuto in una regione in cui la crosta superficiale non fosse molto spessa. Questo evento ha permesso la nascita di fenomeni geologici simili a geyser, con un breve tratto dove la superficie dell’oceano è molto vicina alla superficie esterna.

I puntini si trovano nella regione più bassa del cratere come confermato dalla ricostruzione 3D del cratere. (video)
Attorno a Cerere già in passato si era ipotizzata la presenza di acqua, sebbene si pensava derivasse dalla sublimazione di ghiaccio presente sulla superficie.

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http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4714

Il futuro dei lanci nello spazio su modello aeroportuale

Stratolaunch  è un aereo attualmente in fase di progettazione. Verrà testato nel 2016 e successivamente se ne prevede l’utilizzo per il lancio di satelliti nella LEO (orbita bassa terrestre). Da qui i satelliti potranno eseguire le necessarie trasferte per arrivare nella loro orbita finale. Stratolaunch sarà l’aereo con la più grande apertura alare mai costruito (117 m), bifusoliera e monterà sei motori a getto.

Il sistema di lancio è molto simile a quello proposto dalla Virgin Galactic per la sua Spaceship Two con cui intendono avviare i primi voli turistici suborbitali. Nel caso dello Stratolaunch il tutto è ancora più grande e complesso. Un razzo multistadio sarà sganciato dall’aereo bifusoliera per raggiungere e piazzare satelliti nella LEO (orbita terrestre bassa). L’dea è quella di rendere il lancio satellitare simile al decollo di un aereo normale. Più economico e con maggiore disponibilità di punti di lancio.

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Con la crisi economica del 2008 le agenzie spaziali, quali NASA o ESA, hanno visto ridursi il loro budget. Per poter dedicare le risorse rimanenti alle nuove missioni hanno dovuto in parte rinunciare ad alcuni settori lasciando i compiti a compagnie terze. In genere visionari che dispongono di enormi capitali da investire e appassionati dell’esplorazione spaziale.

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Fonte:
http://interestingengineering.com/stratolaunch-the-largest-aircraft-ever-built-will-soon-launch-rockets-into-space/