NASA a vele spiegate verso l’infinito

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NASA a vele spiegate verso l'infinito

NASA a vele spiegate verso l’infinito
La prossima astronave della NASA viaggerà grazie una vela solare, e a una velocità senza precedenti, verso i confini del Sistema Solare e oltre

NASA a vele spiegate verso l’infinito – Nel 1418, i primi velieri europei salpavano verso l’Oceano Atlantico, dando il via alla grande era delle esplorazioni geografiche. Nel 2018, sarà una piccola sonda spaziale a spiegare le vele e iniziare un viaggio verso un lontano asteroide. Sarà la prima navicella della NASA alimentata esclusivamente a luce solare ad avventurarsi oltre l’orbita terrestre: una tecnologia che consentirà esplorazioni relativamente poco costose del Sistema Solare, e un domani, dello spazio interstellare.

La sonda da 16 milioni di dollari, chiamata Near-Earth Asteroid Scout, sarà trasportata durante il volo inaugurale dallo Space Launch System, il megarazzo progettato per rimpiazzare lo shuttle e inviare un giorno la navicella Orion su Marte.

NEA Scout impiegherà due anni per raggiungere la sua meta, un piccolo asteroide chiamato 1991 VG. Ma non sarà una crociera tranquilla: la spinta continua impressa dalla luce che colpisce la vela solare farà raggiungere alla sonda l’impressionante velocità di 28,6 chilometri al secondo.

Con sufficiente tempo a disposizione, un’astronave equipaggiata con una vela solare potrebbe accelerare fino a velocità maggiori di quelle raggiunte dai veicoli spinti dai razzi a propulsione chimica. stesso velivolo dotato di un convenzionale razzo chimico.

“Alla fine, la vela solare è vincente in termini di velocità finale per il principio della lepre e la tartaruga”, spiega Les Johnson, Technical Advisor dell’Advanced Concepts Office della NASA al Marshall Space Flight Center. Un razzo a propulsione chimica può fornire una grande spinta iniziale, ma a un certo punto esaurisce il carburante. “Poiché invece la vela non utilizza carburante, continuerà a viaggiare finché brilla il sole”.

Sottigliezze spaziali

Le vele solari sono fatte di materiale ultrasottile e super riflettente. Quando colpisce la superficie, simile a uno specchio, un fotone proveniente dal sole rimbalza sulla vela e trasferisce la sua quantità di moto alla navicella, proprio come una palla da biliardo la trasferisce a un’altra dopo averla colpita.

La prima idea di una vela solare risale addirittura al 1924, quando gli scienziati sovietici Konstantin Tsiolkovsky e Friedrick Tsander, pionieri della missilistica, ipotizzarono navicelle dotate di “giganteschi specchi di fogli molto sottili”, che avrebbero sfruttato “la pressione della luce solare per raggiungere velocità cosmiche”. Quarant’anni più tardi, lo scrittore di fantascienza Arthur C. Clarke (l’autore di 2001: Odissea nello spazio) immaginò una regata tra navi spaziali a vela in un racconto diventato celebre, Sunjammer.

La NASA ha cominciato a investire nella tecnologia delle vele spaziali già alla fine degli anni Novanta. Nel 2010, un piccolo satellite a vela fu lanciato nell’orbita terrestre, dove rimase per 240 giorni per poi rientrare nell’atmosfera.

Nello stesso anno, fu l’agenzia spaziale giapponese a dimostrare che la tecnologia delle vele solari poteva applicarsi ai viaggi interplanetari: una navicella sperimentale si fece “dare un passaggio” dalla sonda Akatsuki, diretta verso Venere. Arrivata alla distanza di sette milioni di chilometri dalla Terra, Akatsuki liberò la vela (battezzata IKAROS, Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), che sei mesi dopo entrò nella storia effettuando un riuscito flyby su Venere.

La tecnologia delle vele solari è stata resa possibile solo dalla miniaturizzazione dell’elettronica. Come enuncia Newton nel secondo principio della dinamica, Forza = massa per accelerazione; poiché la forza impressa dalla luce solare è costante, l’accelerazione di una vela solare è inversamente proporzionale alla sua massa. “Fino a 25 anni fa”, spiega Johnson, “non era possibile immaginare una navicella che non avesse bisogno di una vela gigantesca. Oggi la miniaturizzazione dei componenti elettronici che ha dato origine agli smartphone ci permette anche di costruire navicelle piccole e leggere, con vele di dimensioni ragionevoli”. In particolare, Johnson cita i CubeSats, satelliti miniaturizzati a forma di “scatola” pronti per diversi usi.

Il NEA Scout sarà appunto un CubeSat grande più o meno come una scatola di scarpe spinto da una vela larga 86 metri quadrati. Ma nonostante le sue dimensioni ridotte, la sonda sarà dotata di tutti gli strumenti necessari a effettuare un’analisi completa dell’asteroide 1991 VG, scattando fotografie e misurandone le dimensioni, la composizione chimica, la velocità ecc.

Per la NASA questo tipo di ricognizione è essenziale per un’eventuale missione con equipaggio su un asteroide. Prima di immaginare l’atterraggio di un astronauta, infatti, bisogna essere sicuri che l’asteroide abbia una rotazione lenta e prevedibile, e inoltre che sia un oggetto abbastanza solido e non un cumulo di “detriti spaziali” tenuto insieme solo dalla gravità.

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Fonte IGM: nationalgeographic.it