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Correnti gravitazionali

2 ottobre 2009

Uno degli ostacoli maggiori all’esplorazione del sistema solare (e, poi, della nostra galassia e oltre) e’ costituito dal carburante necessario per il viaggio. Il fatto e’ che ogni corpo esercita una forza su ogni altro corpo, la forza di gravita’, la cui intensita’ e’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza e direttamente proporzionale alla massa. Questo significa che se ci troviamo in orbita attorno alla Terra, la sua forza gravitazionale sara’ molto piu’ intensa di quella di, ad esempio, Marte, in quanto quest’ultimo e’ molto piu’ lontano da noi. Per vincere l’attrazione che il nostro pianeta esercita sulla nostra ipotetica nave spaziale, dobbiamo consumare un certo quantitativo di carburante (in senso generico) in modo da allontanarci dalla sua presa finche’ l’attrazione gravitazionale della nostra destinazione non diventa preponderante. Questo e’ MOLTO dispendioso in termini di carburante ed energia.

C’e’, pero’, un’alternativa! La complessa interazione gravitazionale tra i corpi celesti (che non faro’ nemmeno finta di saper interpretare o analizzare) crea dei “corridoi” gravitazionali, in cui un corpo si muoverebbe in caduta libera. Questi tunnel, simili a correnti oceaniche (come dice lo stesso Prof. Ross del Virginia Tech negli Stati Uniti, uno degli scienziati coinvolti in questo campo di ricerca), collegano i pianeti ai punti Lagrangiani. Se, quindi, l’orbita della nostra ipotetica navicella intersecasse uno di questi tunnel, basterebbe fornire un quantitativo molto piccolo di energia per immettere il nostro veicolo all’interno del corridoio. A questo punto, teoricamente, potremmo affidarci a questa “corrente” e lasciarci portare gratuitamente, o quasi, fino alla nostra destinazione. Senza un qualche tipo di propulsione, pero’, il tempo necessario per arrivare su Marte sarebbe di migliaia di anni. Il fatto di essere all’interno del tunnel ci permette in ogni caso di risparmiare moltissimo carburante: l’unica sonda fin’ora a sfruttare questa scoperta e’ stata la Genesis, che aveva il compito di catturare particelle del vento solare e riportarle a terra. Grazie ai tunnel gravitazionali e’ stato possibile ridurre il carburante a bordo di 10 volte! Purtroppo la missione falli’ a causa di un paracadute che non si apri’, ma il concetto dei tunnel gravitazionali per risparmiare carburante fu provato.

Per concludere… piccolo quiz: quanto e’ intensa la forza di gravita’ percepita dagli astronauti sulla stazione spaziale internazionale (quella media, in proporzione a quella media percepita sul suolo terrestre)? Qui la risposta

6 commenti leave one →
  1. 2 ottobre 2009 10:44

    Beh, però sono stati fatti studi su tipi differente di propulsione che non richiederebbero una grande massa di propellente a bordo. Uno tra tutti il motore a ioni già utilizzato con successo da missioni sia orbitali che interplanetarie.
    Basti pensare ai tantissimi satelliti sovietici degli anni ’50 e ’60 che utilizzavano i motori ad effetto Hall fino alle più recenti Deep Space 1, Hayabusa, Dawn e persino il “nostro” GOCE (cito a memoria quelle che mi ricordo).

    Certo che per una missione manned questi propulsori sono ancora troppo “lenti” e poco potenti…

    —Alex

    • 2 ottobre 2009 11:20

      Assolutamente vero. Questa “nuova” scoperta, pero’, puo’ lavorare insieme ai miglioramenti tecnologici per rendere le missioni (specialmente umane) verso altri pianeti piu’ economiche (o, in alcuni casi, fare la differenza tra l’essere realizzabili o meno).
      Il nostro GOCE come ricordi tu ha un bel motore a ioni che gli permette di compensare l’attrito dell’atmosfera (per quanto rarefatta), ma la spinta e’ simile a quella del fiato di una persona durante l’espirazione…
      C’e’ molto potenziale tecnologico, ma anche ancora parecchia strada da percorrere.

  2. 2 ottobre 2009 11:06

    Per quanto riguarda la gravità percepita suulla ISS immagino sia prossima allo zero (dell’ordine dei microG) in quanto compensata dalla forza centrifuga causata dalla rotazione della stazione intorno alla terra.

    Ovvio che vi siano variazioni in quanto la ISS ogni tanto rallenta e quindi la Terra inizi di nuovo a farsi sentire…almeno fino al successivo reboost.

    Se poi qualcuno volesse fare un calcolo più “numerico” basterebbe conoscere massa, velocità e quota media della ISS… (tutta roba conosciuta, ovviamente. Mi fa solo fatica cercarla!)

    –Alex

    • 2 ottobre 2009 11:16

      La mia domanda e’ probabilmente piuttosto mal formulata. In effetti la gravita’ percepita e’ prossima allo zero, in quanto gli astronauti sono soggetti a microgravita’, ma quella che agisce sui loro corpi e’ ben diversa da zero e dipende solo dalle masse loro e della Terra e dalla distanza a cui si trovano, secondo la legge di gravitazione universale di Newton.
      Un’altra cosa interessante, e’ che per normali correzioni di assetto, la ISS non usa propulsori (presenti su uno dei moduli russi), ma giroscopi e di conseguenza non usa propellente.

      • 2 ottobre 2009 12:07

        Scusa, cosa intendi per variazioni di assetto?

        I giroscopi manengono la stazione orientata ma non la possono spostare nel vero senso della parola su un orbita differente (più alta o più bassa).

        Per i reboost, a quanto mi risulta, molto spesso vengono usati i motori dello Shuttle o dei vari cargo (Progress, ATV e da adesso pure HTV) quando questi sono attraccati alla stazione e questo per risparimiare ovviamente la quantità di propellente stoccata a bordo per le eventuali emergenze.

        —Alex

      • 2 ottobre 2009 12:30

        Con variazioni di assetto intendevo proprio le variazioni di orientamento della stazione, non variazioni di orbita. I boost vengono normalmente forniti dai cargo, come giustamente osservi tu.

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