Spazio l Ultima Frontiera?

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1 Spazio l Ultima Frontiera? "Space...the Final Frontier. These are the voyages of the Starship, Enterprise. Its five years mission: to explore strange new worlds, to seek out new life and new civilizations, to boldly go where no man has gone before! Spazio l Ultima Frontiera. Questi sono i viaggi della nave stellare Enterprise. La sua missione è quella di esplorare strani nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita e di nuove civiltà, per arrivare dove nessuno è mai giunto prima! Maurizio Martignano via Manzoni 40 San Giorgio Web Page: 1

2 Realtà e fantasia Realtà Applicazioni Spaziali Osservazione della Terra Osservazione dello Spazio Telecomunicazioni Esplorazione (prossima / remota) Militari Finalità Scientifiche Commerciali Militari Fantasia Spazio l Ultima Frontiera Esplorare strani nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita e di nuove civiltà, per arrivare dove nessuno è mai giunto prima Area 51? 2

3 Introduzione Agenda Chi sono io 3

4 Introduzione - Agenda Realtà e fantasia Introduzione Un po di teoria Storia delle esplorazioni spaziali La Stazione Spaziale Internazionale Vita a bordo Uno sguardo al futuro Domande Conclusioni (realtà e fantasia) 4

5 Introduzione Chi sono io? Nome: Maurizio Martignano Esperienza: : software per i radar di aerei militari (FIAR), : software per l avionica di volo del contributo europeo alla Stazione Spaziale Internazionale (Agenzia Spaziale Europea), 2002-adesso: software utilizzato dagli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (Agenzia Spaziale Europea). Recenti pubblicazioni sull argomento: Authoring and Viewing of Electronic ISS Crew Procedures, ESA-STM-268, December 2003, ISBN Software Assisted Authoring and Viewing of ISS Crew Procedures, IAC-04- T.3.06, 55th International Astronautical Congress, Vancouver, Canada, October Automated execution of crew procedures and Combination of Flight + Ground Procedures, IAC-05-B4.2.03, 56th International Astronautical Congress, Fukuoka, Japan, October Use of Speech Technologies in Space Operations, IAC-06-B4.4.07, 56th International Astronautical Congress, Valencia, Spain, October

6 Introduzione Chi sono io? (cont) Ancora più importante: papà di Chiara Attenzione: Questa presentazione sullo Spazio è stata fatta da me a livello puramente personale. Le opinioni, i giudizi, commenti ecc forniti in questa mia presentazione sono miei personali e non riflettono in alcun modo opinioni, giudizi, commenti ecc delle organizzazioni per le quali lavoro e/o a cui appartengo. 6

7 Un po di Teoria Satelliti Sonde I lanciatori / vettori Centri di Controllo e Stazioni di Terra Applicazioni Spaziali 7

8 Un po di Teoria - Satelliti Che cos è un satellite: Un satellite è un oggetto (naturale o artificiale) che gira attorno ad un pianeta (p. es. la Terra) seguendo una traiettoria ellitica (circolare in casi particolari). La traiettoria seguita dal satellite si chiama orbita. Nell orbita il punto più lontano dalla Terra si chiama apogeo, quello più vicino perigeo. I satelliti artificiali non vengono in genere prodotti in massa (eccezione GPS ~ 20), ma vengono progettati e realizzati per adempiere ad uno scopo particolare. Il numero totale di satelliti artificiali seguiti da NORAD si aggira sui (~ 3000 satelliti veri, ~ 8000 frammenti di spazzatura spaziale con dimensioni maggiori o uguali a 10 cm). 8

9 Un po di Teoria Satelliti (cont) Per descrivere un orbita sono necessarie sei quantità, chiamate elementi orbitali. Esse sono: Semi-Major Axis, a Eccentricity, e Inclination, i Argument of Periapsis, ω Time of Periapsis Passage, T Longitude of Ascending Node, Ω. 9

10 Un po di Teoria Satelliti (cont) Tipi di orbite: Orbite Geosincrone (GEO): sono orbite circolari che ruotano attorno all terra con un periodo di 24 hore. Un orbita geosincrona con inclinazione zero viene detta geostazionaria (~ Km). Orbite Polari: sono orbite con inclinazione di 90 gradi (> 100 Km). Low Earth Orbits (LEO): Orbite basse, vicine alla terra (100 > 1000). Middle Earth Orbits (MEO): Orbite intermedie ( ). High Earth Orbits (HEO): Orbite lontane, alte, di trasferimento (anche dette solari o di Lagrange) (> 36000). 10

11 Un po di Teoria Satelliti (cont) Per poter funzionare i satelliti devono mantenere: la posizione in una certa orbita l attitudine, l orientamento vero un punto prestabilito Per mantenere posizione ed attitudine occorre spendere energia (carburante). La durata di un satellite (dai 5 ai 15 anni), la sua capacità di restare operativo dipende dalla quantità di energia, dalla quantità di carburante disponibile a bordo. 11

12 Un po di Teoria Satelliti (cont) Anatomia di un satellite (spacecraft) Power Supply Generatore di Energia Station Keeping and Pointing Control Mantenimento della Posizione e Controllo dell Attitidine Command and Data Comandi e dati Communications Comunicazioni Thermal Control System Sistema di Controllo Termico Mission Payload Il Carico Pagante 12

13 Un po di Teoria Satelliti (cont) 13

14 Un po di Teoria - Sonde Le sonde spaziali sono dei dispositivi che vengono lanciati al di la della Terra e della sua gravita per esplorare nuovi mondi: Luna Marte Venere Altri pianeti Sole per andare oltre al sistema solare. Per viaggiare questi dispositivi usano la cosidetta catapulta gravitazionale. 14

15 Un po di Teoria - Lanciatori I lanciatori, o vettori sono dei razzi a propellente solido o liquido che vengono usati per lanciare i satelliti (o le sonde) nello spazio. L equazione di Tsiolkosvky descrive la dinamica, il comportamento dei lanciatori: la suddivisione in stadi è necessaria per minimizzare il rapporto P / (M + P). 15

16 Un po di Teoria Lanciatori (cont) 16

17 Un po di Teoria Centri di Controllo e Stazioni di Terra Il centro di controllo (Mission Control Center MCC) è un centro dal quale si controllano, si gestiscono i voli aerospaziali. 17

18 Un po di Teoria Centri di Controllo e Stazioni di Terra (cont) Le Stazioni di Terra forniscono il collegamento fra i Centri di Controllo e i satelliti (gli spacecrafts) controllati. 18

19 Un po di Teoria Applicazioni Spaziali Telecomunicazioni Osservazione della Terra Posizionamento Meterologia Osservazione dello spazio Volo umano Esperienze di microgravita Applicazioni militari 19

20 Storia Origini Missili Tedeschi Programma Spaziale Russo Programma Spaziale Americano Gli Altri Disastri 20

21 Storia - Origini I primi razzi (a polvere da sparo) vengono usati in battaglia dai cinesi attorno al 1300 a. C.. Le guerre contro i mongoli portano anche l Europa (1241) ed il mondo arabo (1258) a venire a contatto con questi razzi. Da allora sino ai tempi moderni (inizio 1900, prima guerra mondiale) i razzi vengono utilizzati in moltissime battaglie. Tra la fine dell 800 e l inizio del 900 Tsiolkovsky in Russia e Goddard negli Stati Uniti sviluppano i fondamenti teorici della scienza missilistica moderna. 21

22 Storia I Missili Tedeschi Nel 1920 Hermann Oberth pubblica svariati studi sulla teoria missilistica. Nel 1930 Wernher Von Braun comincia a lavorare per l esercito tedesco. Nel 1942 i tedeschi lanciano le V2 su Londra. Nel 1945 i tedeschi lanciano con successo il primo prototipo di missile intercontinentale. Dopo la guerra Von Braun dirige viene preso dagli Stati Uniti mentre Sergej Korolev dirige il programma spaziale russo. Negli anni 50, da entrambe le parti, si sviluppano i missili intercontinentali. 22

23 Storia Programma Spaziale Russo 4 Ottobre 1957 Sputnik 3 Novembre 1957 Laika Sputnik 2 23

24 Storia Programma Spaziale Russo (cont) 12 Aprile 1961 Yuri Cagarin compie il primo volo umano nello spazio (108 minuti un orbita) a bordo della Vostok 1 24

25 Storia Programma Spaziale Russo (cont) Primo missile intercontinetale, R-7 Semyorka Primo satellite, Sputnik 1 (4/10/57) Primo animale ad entrare in orbita, Laika a bordo dello Sputnik 2 (3/10/57) Prima persona in orbita, Yuri Gagarin a bordo della Vostok 1 (12/04/61) Prima missione con due persone a bordo con approccio orbitale, Vostok 3 e Vostok 4. (11/08/62) Prima donna nello spazio, Valentina Tereshkova a bordo di Vostok 6 (16/06/63) Prima missione con tre uomini a bordo, Voskhod 1 (12/10/64) Prima EVA, a bordo della Voskhod 2 da parte di Aleksei Leonov (18/03/65) Primo agganciamento in orbita e scambio di equipaggi fra Soyuz 4 and Soyuz 5 (16/01/69). Primo lancio di un oggetto alla velocità di fuga, Luna 1 (02/01/1959) Prima sonda sulla Luna, Luna 2 (12/09/1959) 25

26 Storia Programma Spaziale Russo (cont) Prime immagini del lato nascosto della Luna, Luna 3 (06/10/59) Prima sonda su Venere, Venera 3 (16/11/65) Prima sonda su Marte, Mars 3 (19/03/71) Primi campioni riportati a Terra dalla Luna, Luna 16 (12/09/70) Primo esploratore robotico, Lunokhod 1 (10/11/70) Prima Stazione Spaziale Salyut 1 nel

27 Storia Programma Spaziale Russo (cont) Prima stazione spaziale (MIR) permanentemente occupata dal 1986 al

28 Storia Programma Spaziale Americano Il 5 Maggio 1961 Alan Shepard diventa il primo astronauta americano (Programma Mercury) 28

29 Storia Programma Spaziale Americano (cont) Il 15 Dicembre 1965 Gemini 6A e Gemini 7 sono i due primi spacecrafts ad eseguire un Rendez-Vous (Programma Gemini). 29

30 Storia Programma Spaziale Americano (cont) Il 21 Luglio 1969, nel contesto del Programma Apollo, Neil Armstrong e Edwin Buzz Aldrin con la missione Apollo 11 sono i primi uomini a camminare sulla Luna. 30

31 Storia Programma Spaziale Americano (cont) 15 Luglio 1975: Apollo Soyuz 31

32 Storia Programma Spaziale Americano (cont) SkyLab:

33 Storia Programma Spaziale Americano (cont) STS Space Shuttle ? 26/01/1986 Challenger 1/02/2003 Columbia 2% probabilità di morire per astronauta, per volo 33

34 Storia Programma Spaziale Americano (cont) Attività Tralasciate: Missioni robotiche Sonde Sonde remote 34

35 Storia Gli Altri Europa (ESA, NLR, CNES, DLR, etc...) Canada Giappone Israele India Cina Brasile... 35

36 Storia Disastri In Volo 24/04/1967: guasto nel paracadute: il cosmonauta sovietico Vladimir Komarov muore a bordo della Soyuz 1. 15/11/1967: guasto nel sistema di controllo: Michael J. Adams muore mentre pilota un aereo a razzo in un volo suborbitale. 30/06/1971: equipaggio esposto al vuoto: l equipaggio della Soyuz 11, Georgi Dobrovolski, Viktor Patsayev e Vladislav Volkov muoiono dopo il distacco dalla stazione spaziale Salyut 1, dopo un soggiorno di tre settimane. 28/01/1986: lo Space Shuttle Challenger viene distrutto 73 secondi dopo il lancio durante STS-51-L. L analisi dell incidente ha mostrato che un anello di isolamento difettoso (O-ring) aveva permesso la fuoriusicita di gas caldi dall SRB indebolendo sia il serbatoio esterno di propellente che la struttura che legava il booster al serbatoio. L SRB ha cominaciato a ruotare verso l esterno accelerando la rottura del serbatoio. Il Challenger viene spinto di lato contro la corrente d aria a Mach 1.8 e si frammenta in volo provocando la morte di Greg Jarvis, Christa McAuliffe, Ronald McNair, Ellison Onizuka, Judith Resnik, Michael J. Smith, e Dick Scobee. 1/02/2003: lo Space Shuttle Columbia si disintegra durante la fase di reintro della missione STS-107: un danno alla protezione termica esterna causa un guasto strutturale nell ala di sinistra che provoca alla fine la disintegrazione dell intero shuttle. Indagini eseguite dopo la tragedia rivelarono che il danno alla protezione termica dell ala era stato causato da un pezzo di schiuma protettiva del serbatoio esterno che si era staccata durante il lancio ed era andata a sbattere contro l ala sinistra. Muoiono Rick D. Husband, William McCool, Michael P. Anderson, David M. Brown, Kalpana Chawla, Laurel Clark, e Ilan Ramon 36

37 Storia Disastri Durante le Esercitazioni 23/03/1961: fuoco a bordo: prima morte collegata allo spazio. Valentin Bondarenko si trovava in una speciale camera a bassa pressione con un atmosfera di puro ossigeno. Per caso egli lascia cadere uno straccio imbevuto d alcol su una piastra rovente e, nell atmosfera di puro ossigeno, scoppia un incendio. 31/10/1964: scontro con uccello: Theodore Freeman viene ucciso quando un oca si schianta contro il parabrezza del suo jet T-38 e lo frantuma. 28/02/1966: incidente durante l atterraggio: l equipaggio di Gemini 9, Elliott See e Charles Bassett, muore metre tenta un atterraggio con il loro T-38 in condizioni di cattivo tempo. 17/01/1967: fuoco a bordo: un incendio uccide l equipaggio di Apollo 1 mentre stava esercitandosi all interno della capsula. Un guasto elettrico provoca una scintilla che scatena immediatamente il fuoco nell atmosfera di puro ossigeno. Muoiono Gus Grissom, Edward White e Roger Chaffee. 5/10/1967: guasto nel sistema di controllo: Clifton Williams muore dopo che un guasto al sistema di controllo del suo T-38 ne blocca il funzionamento. 8/12/1967: disastro aereo: Robert Henry Lawrence muore quando il suo F-104 precipita sulla base aerea di Edwards. 27/03/1968: disastro aereo: il primo uomo nello spazio, Yuri Gagarin, muore quando il suo MiG-15 trainer jet precipita mentre si preparava per la missione Soyuz 3. 37

38 Stazione Spaziale Internazionale ISS 20 Novembre 1998? (2010 EAS) Abitata dal 2 Novembre

39 Stazione Spaziale Internazionale L International Space Station (ISS) è un progetto condiviso da cinque agenzie spaziali: NASA, RKA, JAXA, CSA e ESA. BSA, la Brazilian Space Agency, partecipa mediante un contratto separato con la NASA. Allo stesso modo l ASI, l Agenzia Spaziale Italiana ha un contratto separato con la NASA per una serie di attività non appartenenti al contratto generale fatto con ESA (al quale l Italia partecipa a pieno titolo). ISS orbita attorno alla Terra ad un altitudine di circa 360 km (220 miglia) e con un periodo di circa 92 minuti. 39

40 Stazione Spaziale Internazionale (cont) Grazie ad ISS, c è una continua presenza degli uomini nello spazio, dal momento che ci sono stati sempre alemno 2 uomini a bordo a partire dal 2 Novembre L ISS e servita dalle Soyuz, dai Progress e dallo Space Shuttle (in futuro da ATV). ISS è al momento in costruzione e si stima che la sequenza di assemblaggio termini il Al momento la stazione ha una capacità di tre persone. Sinora tutti i membri dell equipaggio permanente sono stati forniti dalla Russia e dagli Stati Uniti. Ad ogni modo ISS è stata visitata da astronauti di un gran numero di nazioni (ESA TAXI Flights) e da tre turisti spaziali. 40

41 Uno sguardo al futuro Crew Exploration Vehicle (Apollo on Steroids) 41

42 Uno sguardo al futuro (cont) Occorrono nuove tecnologie radicalmente nuove tecnologie!!! 42

43 Uno sguardo al futuro (cont) Fantascienza! Area 51 Stargate Star Trek Star Wars Fantascienza?! Progetti militari / segreti Forme alternativie di propulsione Propulsione elettrica Electrogravitics (B.S.?) Magnetogravitics (B.S.?) B2, X-22A(B.S.?), X-33A(B.S.?), TR3(B.S.?) ecc... 43

44 Uno sguardo al futuro (cont) 44

45 Domande Ci sono domande? 45

46 Conclusione Spazio... Realtà? Fantasia? Occorrono entrambe! 46