Satelliti
artificiali
A cura di
ALES SANDRA
3F 2008-2009
SARRA
Insegnante Adriana Lanza
COSA SONO? COSA FANNO?
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I satelliti artificiali sono veicoli spaziali di
varia forma e peso, lanciati nello spazio
e posti in orbita intorno alla Terra o ad
altri corpi celesti. Per entrare in orbita,
essi devono essere lanciati da un razzo
vettore.
Il successo dei satelliti artificiali sta nel
fatto che quando sono in orbita hanno
bisogno di poca manutenzione e,nella
maggior parte dei casi,si
autoalimentano mediante lo
sfruttamento dell’energia solare. Il
primo lancio satellitare coronato da
successo fu effettuato dall’Unione
Sovietica il 4 ottobre 1957:lo Sputnik 1,
posto in orbita attorno alla Terra,alla
quale inviava segnali radio.
I COMPITI DI UN SATELLITE:
 I satelliti hanno diverse funzioni
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come, studiare la forma della
Terra,la densità degli strati
superiori dell’atmosfera e le
radiazioni cosmiche;possono
fornire informazioni sul
tempo,sulla geologia,sulla
glaciologia ecc..I satelliti vengono
quindi impiegati per diversi scopi:
militari
attività e ricerche scientifiche
Metereologici
ausilio alla navigazione (Transit)
Telecomunicazioni.
MAPPATURA DEL CAMPO GRAVITAZIONALE TERRESTRE
eseguita nella missione GOCE
Immagine del geoide che rappresenta l'esatta forma della Terra in relazione alla forza di
gravità. Il geoide, infatti, è definito come la superficie normale in ogni punto alla
direzione della verticale, cioè alla direzione della forza gravitazionale. (ESA)
 La migliore conoscenza del campo
gravitazionale -ricorda l’Esa- è uno dei pilastri su
cui si regge la comprensione della Terra e dei suoi
meccanismi». «Eseguendo la mappatura del
campo gravitazionale con precisione senza
precedenti, la missione Goce realizza una vasta
serie di affascinanti nuove possibilità per i campi
dell’oceanografia, della fisica dei solidi terrestri,
della geodesia e delle ricerche marine,
migliorando anche -conclude l’Agenzia spaziale
europea- la nostra comprensione del
cambiamento climatico».
LA FISICA DEI SATELLITI
QUALI SONO LE FORZE CHE AGISCONO SU DI ESSI?
 Un satellite che gira attorno alla Terra su un’orbita circolare è
soggetto alla forza di gravità che << cerca >> di farlo precipitare sulla
Terra stessa e alla forza centrifuga che <<cerca>> di farlo allontanare.
Per la legge di gravitazione universale la forza gravitazionale si
calcola:
 In questa espressione, m ed M sono le due masse, rispettivamente
del satellite e della Terra, r è la distanza tra le masse e G è una
costante chiamata costante di gravitazione universale e il suo valore
è:
 Invece ,dalle leggi del moto circolare
uniforme , sappiamo che la forza
centrifuga è data dalla formula:
VELOCITA’ ORBITALE
 Per far si che il satellite non precipiti ma ruoti
attorno ad un corpo, la forza centrifuga deve
essere uguale alla forza gravitazionale.
 Si deduce quindi che deve esserci un preciso
legame tra velocità orbitale e raggio
dell’orbita:
DOVE SI TROVA LA BASE DI LANCIO?
La base di lancio
si trova a Kourou
nella GuyanaFrancese
(America del Sud,
vicino
all’equatore).
UN PO’ DI STORIA: l’inizio dell’era spaziale
 Con il lancio dello Sputnik 1 l'Unione Sovietica
prese in contropiede gli Stati Uniti, che solo il 31
gennaio 1958 mandarono in orbita il loro primo
satellite: l'Explorer 1. Gli strumenti a bordo dello
Sputnik 1 rimasero funzionanti per 21 giorni. Lo
Sputnik 1 era formato solo da una sfera
pressurizzata di alluminio e da 4 lunghe antenne.
Bruciò durante il rientro in atmosfera il 3 gennaio
1958.
SPAZZATURA SPAZIALE
 Fino ad oggi sono
stati lanciati nello
spazio migliaia di
satelliti che creano
problemi anche
all’ambiente.
 Col termine di
“spazzatura
spaziale” viene
definito l’insieme di
detriti di origine
artificiale che è
ormai alla deriva nel
cosmo.
Planck: l’ultimo satellite lanciato nello spazio
 Il 14 Maggio 2009, è stato
lanciato dall’ESA, grazie al
grande razzo Ariane 5, un
nuovo satellite nello
spazio. Il nuovo satellite in
orbita si chiama Planck e
viaggia in compagnia di un
altro satellite Herschel,alto
7 metri; entrambi i satelliti
sono potentissimi
telescopi.
 Lo scopo degli studi legati a questo evento è
stabilire, con maggior precisione rispetto agli studi
precedenti, l’età del cosmo.
 Mentre Planck osserva l’origine delle strutture
celesti, Herschel va alla scoperta della nascita
delle galassie, qualche miliardo di anni dopo il
Big Bang.
 Herschel esplora il cielo con
un dettaglio mai raggiunto
prima, alla ricerca delle
 Mentre Planck realizza la
mappa di tutto il cielo,
Herschel è un
molecole nelle nubi tra le
stelle, cercando di verificare
se alcune di esse possono
aver dato origine alla vita e
come sono distribuite
nell’universo.
osservatorio: può essere
puntato verso regioni
determinate, in funzione
delle osservazioni
richieste dagli scienziati.
Sono stati montati, con un opportuno adattatore per il lancio,
Herschel sopra Planck, nella punta del razzo. L’insieme dei due
satelliti è alto circa 12 metri! Dopo il lancio dalla base di Kourou e
l’inserimento nella traiettoria che li porta verso la loro comune
destinazione,i due satelliti sono separati mediante delle cariche
esplosive.
 Essi sono stati costruiti per resistere sia alle
tremende vibrazioni al momento del lancio che
all’urto violento nella separazione. Viaggiano
quindi insieme per circa un mese verso la loro
destinazione, il punto di equilibrio del sistema
Terra-Sole. Lì orbiteranno seguendo una
traiettoria che ricorda un ‘8’ entrambi
accuratamente protetti dal calore del Sole da
grandi schermi, ma traendo da esso l’energia per
funzionare mediante pannelli solari.
L’ORIGINE DELL’UNIVERSO
Per stabilire l’origine dell’universo e la sua età, i
satelliti rileveranno la radiazione cosmica di fondo
(CMB Cosmic Microwave Background) che permea il
nostro universo fin dalle sue epoche primordiali (da
circa 13.7 miliardi di anni). Essa è stata “emessa”
380.000 anni dopo il Big Bang. Prima di questa
emissione, l’universo era estremamente caldo e denso
tanto che la radiazione, gli elettroni,i protoni e le altre
particelle subatomiche costituivano un unico plasma,
detto “brodo” primordiale. Per questo motivo
l’universo era opaco e la radiazione (o luce) non poteva
diffondersi liberamente.
 Già nel 1989 il satellite Cobe aveva mostrato la
distribuzione delle radiazioni di fondo presenti
nel cosmo e questa scoperta era valsa il premio
Nobel per la fisica nel 2006.
 Nel 2001, il satellite Wilkinson ha permesso agli
scienziati di ricostruire l’immagine dell’universo
di oltre 13 miliardi di anni fa quando era un
insieme di radiazioni. La mappa creata da
Wilkinson ha rilevato anche che le prime stelle
furono create solo 200.000.000 di anni dopo il
Big Bang.
Lo scienziato italiano che guarderà l’origine
dell’universo
 Agli studi,durati diciassette
anni,che hanno permesso
di realizzare i nuovi satelliti
ha partecipato lo scienziato
italiano Reno Mandolesi,
direttore dell’istituto di
fisica cosmica dell’istitituto
nazionale di astrofisica a
Bologna; lo studioso
controllerà uno dei due
telescopi imbarcati su
Planck.