fbpx
La NASA ha presentato le missioni di allunaggio Artemis, scopriamo la fisica dei voli spaziali

La NASA ha intenzione di mandare la prima donna sulla Luna. Vediamo come la meccanica modellizza il volo nello spazio.

Logo nasa, fonte: wikimedia commons

Di recente la NASA ha annunciato i suoi piani per la missione Artemis. Questa missione sfrutterà lo ‘Space Launch System’ (SLS), un potente razzo sviluppato dall’Agenzia, insieme alla capsula ‘Orion’ che porterà di fatto gli astronauti sulla superficie lunare.

Come fanno i razzi a staccarsi dalla gravità terrestre

I vettori spaziali sfruttano i motori a reazione per staccarsi dal suolo e arrivare in orbita. Essi espellono carburante ad alta velocità in direzione opposta rispetto al senso nel quale si vuole accelerare il razzo. Il missile esercita una grande forza sul gas, che per il terzo principio della dinamica ne esercita una di uguale intensità e direzione, ma verso opposto. Se si applica il teorema dell’impulso si può calcolare la forza di reazione del gas sul razzo che gli permette di accelerare. Infatti il missile deve accelerare fino a raggiungere una specifica velocità: la velocità di fuga dal campo gravitazionale terrestre, pari a circa 11 m/s. Nonostante questa basti per lasciare l’orbita terrestre e raggiungere il nostro satellite naturale si deve sottolineare che per sfuggire dal campo gravitazionale del Sole bisognerebbe raggiungere una velocità molto maggiore.

Lancio di una Soyuz (Photo Credit: NASA/Carla Cioffi)

Come vengono effettuate le manovre in orbita

Le missioni che coinvolgono allunaggi sono in numero estremamente minori rispetto alle missioni in orbite più vicine alla Terra. Basti pensare alle numerose missioni che coinvolgono l’attracco alla Stazione Spaziale Internazionale. Una volta che i corpi si trovano in orbita, per cambiare la loro traiettoria devono eseguire manovre che vanno in parte contro il buon senso. Se ad esempio un vettore in orbita circolare deve raggiungere un oggetto che si trova in un’altra orbita circolare complanare ma a distanza anche di poco maggiore dalla terra, non può farlo con una singola espulsione di gas. Una singola espulsione ha infatti l’effetto di cambiare l’orbita circolare in ellittica con conseguente variazione dell’altitudine relativa fra i due corpi eccessiva e indefinita. Nonostante ciò, per effettuare il passaggio ottimale da un’orbita circolare a un’altra sono sufficienti due spinte, che sono comunque pienamente accessibili, soprattutto considerando che le manovre nei voli moderni sono precise e numerose e controllate automaticamente.

I propulsori attualmente utilizzati e alcune possibili alternative

Al momento per permettere a vettori, capsule e satelliti di viaggiare nello spazio si utilizzano propulsori chimici. Questi hanno lo scopo di consumare grandi masse di combustibile per permettere le variazioni di traiettoria. In alternativa si è sviluppata e si sta sviluppando la ‘propulsione elettrica per uso spaziale‘. Questa tecnologia permette di espellere quantità più esigue di materiale, ma in compenso la massa espulsa raggiunge velocità estremamente elevate. Uno degli esempi più calzanti è quello della ‘propulsione ionica‘, questa tecnologia permette di accelerare ioni attraverso la Forza di Coulomb che vengono poi espulsi dall’ugello. Purtroppo la loro principale criticità consiste nell’elevato consumo energetico necessario per ottenere spinte sufficienti. Se in futuro riusciremo ad ottenere e trasportare grandi quantitativi di energia, questa propulsione potrebbe diventare preponderante.

1 thought on “La NASA ha presentato le missioni di allunaggio Artemis, scopriamo la fisica dei voli spaziali

E tu che ne pensi? Faccelo sapere!

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: