Breve storia dell'esplorazione spaziale

La storia

L'uomo ha conosciuto meglio l'Universo dopo l'invenzione del telescopio, ma soprattutto grazie alle sonde spaziali che sono stati lanciate a partire dal 1957. Sono stati più di tremila i lanci da allora effettuati e un infinità di dati è giunto a terra, tanto che essi potrebbero riempire parecchie enciclopedie. Tutto ciò è stato reso possibile grazie allo sviluppo tecnologico dei razzi. All'inizio di questo secolo non era ancora possibile superare la forza di gravità terrestre poiché i razzi non avevano sufficiente potenza ed erano rimasti quasi uguali da quando erano stati inventati dai Cinesi molti secoli addietro. Furono cosi Robert H. Goddard, Herman Oberth, Konstantin Tsiolkovsky e Wernher von Braun, quasi indipendentemente uno dall'altro, a sviluppare i nuovi razzi a combustibile liquido, costruiti a più stadi sovrapposti in modo tale che lo stadio vuoto di carburante veniva eliminato per dare possibilità al razzo di continuare la sua corsa senza pesi in eccedenza. Fino al 1957 era il razzo il maggior protagonista nello spazio, ma in quell'anno i russi lanciarono lo "Sputnik": ebbe così inizio la corsa alla conquista dello spazio con protagonisti i satelliti artificiali.

Lo Sputnik fu la prima sonda lanciata nello spazio, equipaggiato con gli strumenti già usati su dei palloni sonda in uso da diversi anni. Dopo i russi con lo Sputnik presto seguirono anche gli americani con la loro sonda Explorer 1, poi nel 1959 i russi con la loro terza sonda serie Luna ottennero le prime foto della faccia nascosta della luna. Queste primitive sonde con le loro strumentazioni mandarono a terra anche molti dati scientifici che aiutarono l'uomo nella conquista dello spazio ed nel primo ammaraggio lunare. Dopo la prova fatto con la cagnetta Laika presto seguì anche il primo volo umano nello spazio.

Il 12 aprile 1961 Yuri Gagarin con la navicella Vostok 1 percorse in un'ora e 48 minuti un giro intorno alla terra raggiungendo un'altitudine di 326 km. Da parte americana seguirono Alan Shepard sempre nel 1961 e John Glenn nel febbraio dell'anno seguente. Il 25 maggio 1961 il presidente Americano Kennedy lanciò la sfida dell'uomo sulla Luna entro la fine del decennio e cominciò così anche il progetto Gemini che aveva come scopo principale il collaudo di nuove tecnologie e tecniche necessarie al programma di andare sulla Luna denominato programma Apollo. Nel 1965 si compie anche il primo aggancio spaziale tra la Gemini 6 e la Gemini 7.

Per rendere possibile l'atterraggio sulla Luna, nel 1967 gli americani usarono gli veicoli U.S. Orbiter che in pochi mesi ottennero una carta dettagliata della superficie lunare. Nel frattempo anche i russi non restarono fermi e tentarono pure loro la conquista della Luna, ma con meno fortuna degli americani, a causa dei problemi con il loro razzo prescelto per la missione. Come stabilito gli americani riuscirono a portare a termine il progetto Gemini e così, dopo alcuni lanci Apollo, finalmente fu l'Apollo 11 con il suo equipaggio a compiere con successo la missione.

Il giorno 16 luglio 1969 partirono gli astronauti Neil Armstrong, Michael Collins ed Edwin Aldrin alle ore 8.32 dalla Florida (Kennedy Space Center) per compiere 4 giorni dopo lo sbarco sulla Luna, seguito in diretta dalla televisione di tutto il mondo. Le missioni che seguirono non furono rilevanti e la gente, vista la spesa del programma Apollo, preferì terminare con esso: infatti le ultime 3 dei 20 missioni programmate vennero sospese.

Da ricordare è la missione Apollo 13 che, caso volle, fu lanciata alle 13.13 da Cape Canaveral, e risultò esssere la più sfortunata delle missioni: i tre astronauti riuscirono ad evitare una tragedia dopo che a due giorni di distanza dal lancio, a tre quarti di viaggio verso la Luna il giorno 13 aprile scoppiò uno dei due serbatoi di ossigeno e vennee danneggiato anche il secondo. Grazie ad un abile lavoro da parte degli astronauti e la collaborazione di Houston gli astronauti riuscirono a tornare a terra con un volo libero intorno alla luna e con due accensioni dei motori del modulo lunare (LEM).

Questo fatto ci fa capire bene quanto è importante l'addestramento e la preparazione psicologica degli astronauti. La NASA già nel 1959 chiese una lista di militari con qualificazioni specifiche ed esperienza di volo, inoltre pretese che le persone in questione dovevano essere di statura piccola, a causa dello spazio ristretto nella cabina delle capsule Mercury. Nell'aprile del 1959 dopo una lunga selezione e test psichici la NASA annunciò la sua selezione di 7 uomini quali primi astronauti americani. Mentre gli americani usufruirono delle conoscenze maturate col progetto Apollo e costruirono una stazione spaziale orbitante per uso laboratorio, vennero preceduti di due anni dai russi con la messa in orbita della navicella Salyut 1, ugualmente destinata a laboratorio spaziale.

Il primo attracco della Soyuz 10 fallì a causa del portellone d'ingresso che non si aprì. Rientrò cosi la Soyuz 10 lasciando il posto alla navicella Soyuz 11 con a bordo tre cosmonauti, tutto funzionò per il meglio e i tre vi rimasero per 23 giorni. Nel ritorno i tre astronauti, salendo sulla navicella Soyuz, non indossavano le tutte spaziali ed un guasto nel sistema di pressurizzazione fu la causa della loro tragica. Finisce cosi l'unica missione della Salyut 1 che nel 1975 si disintegra nell'atmosfera. Con la messa in orbita della stazione spaziale Skylab nel 1973 il razzo divenne un quasi comune mezzo di trasporto come la macchina o il treno.

È in questo decennio che ci si rende conto che sia per il costo elevato, sia per la tecnologia disponibile, è molto più conveniente usare le sonde automatiche che possono in tutta sicurezza prendere il posto dell'uomo ed aprire le strade verso i altri pianeti. Il 2 marzo del 1972 inizia cosi il lungo viaggio del Pioneer 10 e circa un anno dopo anche del Pioneer 11 con tappa a Giove e poi destinazione ignota. Sono le prime sonde a passare la fascia degli asteroidi, nelle vicinanze di Giove e poi di Saturno, dove il Pioneer 11 nel 1979 scopre numerosi altri anelli. Anche se non è più possibile il collegamento dati dal 1995 a causa dell'energia ridotta, stanno tuttora proseguendo il loro viaggio per mondi sconosciuti all'esterno del nostro sistema planetario. Nel 1976/77 seguirono anche le due sonde Voyager, che dopo anni di viaggio riescono a mandare a terra delle immagini spettacolari degli pianeti esterni, scoprendo anche diversi nuovi satelliti.

Le uniche sonde a passare ancora la fascia degli asteroidi furono la Ulysses e la Galileo. Il 15 ottobre di quest'anno dopo tante polemiche a causa dei tre RTG's (Generatori Termonucleari Radioisotopici) a bordo è partita la sonda Cassini/Huygens con destinazione Titanio, la più grande luna di Saturno: qui la Huygens, dopo sette anni di viaggio, si separerà dalla navicella madre per iniziare la sua discesa alla superficie mentre la Cassini proseguirà per le altre lune facendo da ponte radio ed esploratore. È prevista nei prossimi decenni anche la missione Pluto Express con destinazione Plutone.

La costruzione delle sonde spaziali

Le sonde spaziali automatiche sono costruite con diversi criteri, pesi e grandezze per compiere le più svariate missioni, ma hanno in comune molte cose. Ogni sonda contiene vari strumenti scientifici selezionati per il tipo di missione da compiere, supportato da sistemi di base per la generazione di energia elettrica, per la traiettoria e la guida nello spazio e la comunicazione con la Terra. La NASA utilizza due sistemi per la generazione di energia elettrica; in caso di missioni nella zona degli pianeti interni utilizza panelli solari con degli accumulatori ricaricabili, invece per le missioni oltre l'orbita di Marte sono necessari piccoli generatori nucleari. Questi ultimi sono stati la causa delle polemiche per la missione Cassini/Huygens, ma anche precedentemente sono stati presi di mira dagli ambientalisti per la loro pericolosità.

Purtroppo, anche se bisogna dire che vengono assemblati con caratteristiche di massima sicurezza e dopo diversi studi, sono necessari dato che a quella distanza dalSsole non sono più utilizzabili i pannelli solari. Per poter dare delle correzioni di rotta ogni sonda è provvista di piccoli motori a razzo con relativo serbatoio per i combustibili, inoltre c'è il sistema automatico di guida tenuto sotto controllo dal computer di bordo in caso fosse interrotta la comunicazione con la stazione terrestre. Ci sono inoltre le antenne ad alto e basso guadagno che insieme al ricetrasmettitore formano il sistema di comunicazione con il Jet Propulsion Laboratory e altre stazioni terrestri atte a ricevere dati ed inviare comandi alla navicella.

La forza di gravità e le orbite

Per poter raggiungere i pianeti in tempo molto più breve le sonde vengono inviate verso un corpo celeste vicino per utilizzare in tal modo la forza di gravità del pianeta o del satellite acquistando più velocità e compiendo cosi anche un flyby che significa un volo ravvicinato. La prima sonda ad usare la forza di gravità fu la Mariner 10, che venne inviata verso Venere per poi utilizare il campo gravitazionale del pianeta per raggiungere Mercurio. Le leggi della gravità vennero identificate da Isaac Newton nel XVII secolo ma il primo ad intuirle fu Keplero, poco meno un secolo prima. Per poter esplorare il sistema solare, occorre utilizzare delle coordinate che permettono di identificare la posizione dell'osservatore, degli oggetti naturali nel sistema solare e di ogni navicella in viaggio nello spazio interplanetario od in orbita intorno un pianeta.