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Ricordo ancora con nostalgia le sere d'estate negli anni '70, quando, bambino affascinato dalle stelle, stavo ore sul balcone ad ammirare la volta celeste, con la paziente guida di mio padre. Uno dei nostri giochi preferiti era la "conta dei satelliti": nel cielo buio (allora) della nostra città potevamo osservare molti puntini luminosi che si muovevano lentamente nel cielo e scomparivano poi alla nostra vista. Imparavo in tal modo a riconoscere le costellazioni, i moti celesti e... mi divertivo un mondo.
Poi vennero gli anni di studio, soprattutto scientifico, che se da un lato non intaccarono la curiosità di bambino, dall'altro mi portarono ad approfondire diversi aspetti dell'astronomia.
I satelliti artificiali tornarono ad interessarmi durante i primi mesi del '98, quando all'attenzione degli astrofili nel mondo si pose un tipo di fenomeno non nuovo in assoluto, ma unico per la sua spettacolarità: i flash dei satelliti Iridium.
I satelliti Iridium
Erano già stati osservati e compresi, nella loro dinamica, gli aumenti anomali di luminosità di molti satelliti. Succede, infatti, che questi ultimi abbiano elementi strutturali maggiormente riflettenti (come i pannelli solari) che occasionalmente, riflettendo la luce del Sole, possono dare origine ad un incremento di magnitudine: questi fenomeni sono attento oggetto di studio da parte di molti astrofili.
Ricordiamo che, con l'eccezione della luminosa MIR, sono circa un centinaio i satelliti in orbita visibili ad occhio nudo, tutti di magnitudine inferiore alla +3. Anche gli Iridium, piccoli satelliti per telecomunicazioni, sono osservabili normalmente solo sotto un cielo perfetto, essendo di magnitudine standard +6.
Si trovano in un'orbita polare attorno alla Terra a circa 780 km d'altezza e costituiscono una costellazione di 65 unità che permette una comunicazione cellulare su scala globale: in origine erano previsti 77 satelliti, da cui il nome Iridium, l'elemento 77 nella tavola degli elementi. Il primo lancio (Plane One), cui ne seguirono numerosi altri da diverse basi in America, Russia e Cina, avvenne il 5 maggio '97. Il corpo principale di questi satelliti rimane orientato verticalmente rispetto al suolo terrestre, mentre le tre antenne di missione, a 120 gradi l'una dall'altra, formano un angolo di 40 gradi rispetto alla struttura di sostegno. Esse hanno la particolarità di possedere una superficie altamente riflettente, essendo rivestite da una pellicola d'alluminio, a sua volta ricoperta da uno strato di teflon argentato per il controllo termico. La superficie delle antenne può riflettere direttamente la luce solare, come uno specchio, provocando uno spettacolare flash, visibile in una ristretta regione terrestre (pochi km), con una durata variabile tra i cinque ed i venti secondi. Queste manifestazioni furono chiamate "monster flare" quando nel settembre 1997 l'astrofilo Chris Dorreman ne fotografò per primo una: possono raggiungere la magnitudine -8,5, il che significa 40 volte più brillanti del pianeta Venere (mag. -4,5), l'astro puntiforme più luminoso del cielo. Uno spettacolo che lascia senza fiato: un punto luminoso si muove lentamente nel cielo, aumenta improvvisamente splendore, sembra quasi esplodere e poi, nel volgere di qualche secondo, ritorna ad essere inosservabile. Questi eventi sono abbastanza frequenti, si verificano almeno 3-4 volte al mese, mentre un flash di magnitudine inferiore alla zero si vede quasi ogni notte.
Una piccola nota: i termini flash e flare sono spesso usate indifferentemente, mentre forse sarebbe preferibili il primo, per non generare confusione con i flare di natura completamente diversa (quelli solari).
Il progetto tecnologico
Per conoscere in modo approfondito la tecnologia a bordo degli Iridium segnaliamo alcuni siti Internet ben forniti di notizie utili: le pagine del Visual Satellite Observer (http://www.satellite.eu.org/sat/vsohp/satintro.html) sono un punto di riferimento davvero unico per l'appassionato, che vi troverà informazioni d'ogni genere, esposte con ordine e chiarezza da Jeff Hunt , Neil Clifford e Bart De Pontieu. Interessante anche una visita al sito della società che gestisce gli Iridium (http://www.iridium.com).
Prevedere i flash sulla rete
Prevedere il passaggio di un satellite artificiale è relativamente facile. È necessario avere, in ogni caso, accesso ad Internet, per scaricare i programmi necessari al calcolo delle effemeridi ed avere a disposizione gli elementi orbitali aggiornati, fattore determinante per la bontà delle previsioni.
Un modo semplice per ottenere gli istanti dei flash, senza dover scaricare programmi ed elementi orbitali, è quello di collegarsi al sito del German Space Operation Center a Monaco (http://www.gsoc.dlr.de/satvis) mantenuto da Chris Peat, dove, introducendo le coordinate del proprio sito d'osservazione (oppure utilizzando quelle presenti in un ampio database) si possono ottenere delle previsioni sufficientemente precise per un periodo più o meno lungo (da una a tre settimane, il massimo consigliato). Il servizio (gratuito) è assai comodo e consigliabile per chi desidera affrontare un'osservazione unicamente visuale, oppure vuole seguire alcuni flash per semplice curiosità. L'astrofilo più esigente noterà invece alcuni limiti: manca la traiettoria del flash, utile se vogliamo fotografarlo, sono date le sole coordinate azimutali e non quelle equatoriali. Inoltre, se volessimo osservare i flash da un'altra località dovremmo collegarci nuovamente per ottenere altre previsioni: l'ora e soprattutto la luminosità dell'evento posso infatti cambiare parecchio per distanze di pochi chilometri. L'utilizzo di questo sistema è quindi consigliato a chi desidera osservare l'evento di tanto in tanto senza un ulteriore approfondimento.
Un link al servizio del German Space Operation Center è presente anche sulle pagine curate da Paolo Bussola (http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hangar/5990/iridium.html), dove troveremo altre informazioni in italiano ed alcune belle immagini.
Il software per le previsioni
Con un piccolo sforzo in più sarà possibile utilizzare un programma dedicato per calcolare, in modo assolutamente personalizzato, l'evento del flash. La scelta non è molto ampia, limitandosi, finora, a tre validi programmi: Skysat di Randy John (http://members.aol.com/skysatrj), Skymap di Rob Matson (http://www.satellite.eu.org/sat/vsohp/orbsoft.html#skymap) ed infine Iridflar sempre dello stesso autore (ftp://ftp.satellite.eu.org/pub/sat/programs/ibmpc/flare163.zip). Personalmente uso con grande soddisfazione proprio quest'ultimo, un ottimo programma Dos-based, semplice da configurare, di piccole dimensioni, veloce ed assolutamente preciso nei calcoli: è anche gratuito, cosa che non guasta mai!
Descriviamo il suo utilizzo più concretamente: anche gli altri programmi prevedono le stesse procedure per il setup, quindi il discorso assume validità generale. Le coordinate del luogo d'osservazione devono essere molto precise (almeno tre cifre decimali): automaticamente il programma imposta il fuso d'appartenenza (ricordarsi di aggiungere un'ora se è in vigore quella legale). Occorrerà poi inserire un'altezza minima del Sole per le osservazioni a ridosso dei crepuscoli (sun elevation at day/night transition): conviene mantenere un angolo di -10 gradi (se vogliamo fotografare) o -5 gradi per una comoda osservazione visuale. Possiamo poi decidere la luminosità minima (magnitude of dimmest nighttime flare) che dovrà avere il flash: impostando una magnitudine di -5 otterremo una lista di eventi meno lunga di quella con un valore -1. Vale a dire: i flash più luminosi sono anche più rari! La luminosità elevata del fenomeno permette di seguirlo anche di giorno: in questo caso occorrerà settare una magnitudine minima (magnitude of dimmest daytime flare) di almeno -6 per l'osservazione esclusivamente diurna.
Infine troveremo un parametro assai importante per l'osservazione di qualità: l'angolo di riflessione (maximum off-specular angle), cioè l'inclinazione dell'antenna rispetto alla nostra verticale. Se questo angolo è vicino allo zero, con l'antenna che punta quindi direttamente verso di noi, avremo naturalmente un monster flash. Un angolo maggiore porterà invece ad un flash di luminosità inferiore. L'inclinazione del satellite (e quindi delle antenne di missione) è conosciuta con un'incertezza di +/- 0,5 gradi per asse: ciò significa che l'angolo direzionale dell'antenna è noto con un'approssimazione di 1,5 gradi. Una variazione di tale entità, se si verificasse per intero, porterebbe ad una caduta di ben sette magnitudini del flash! Il che significa passare da un monster flash ad un flash di mag. -1, ma anche viceversa. Impostare questo angolo è quindi fondamentale: se daremo un valore piccolo, per esempio un grado, potremmo osservare solo la parte più luminosa del flash, con un valore maggiore lo seguiremo per più tempo. Personalmente utilizzo un angolo di riflessione di quattro gradi, che permette di avvistare il satellite quando ha una magnitudine di circa +3, visibile quindi ad occhio nudo ed alla portata della fotografia. Per nostra fortuna le stime della magnitudine sono piuttosto buone, ma l'imprevisto può sempre capitare.
Iridflar genera una previsione di tre righe per ogni evento, comprensiva di tutto quanto serve: posizione in coordinate azimutali ed equatoriali, luminosità, durata, angolo di riflessione, antenna che provoca il flash, e le coordinate previste per la massima luminosità. Imparato ad utilizzare il programma occorrerà scaricare gli elementi orbitali aggiornati. Molti siti mettono a disposizione questo materiale: uno dei più forniti è CelesTrak (http://www.celestrak.com) gestito dal T. Kelso: vi troverete i dati aggiornati per ogni satellite che orbita attorno alla Terra, divisi in modo assai utili per categoria.
L'osservazione e la fotografia del flash
Sarà ora la volta di osservare il flash. Capiterà, nove volte su dieci, di seguire l'evento dalla città: per questo motivo bisognerà essere sicuri di poter effettivamente vedere il fenomeno, senza avere l'ostacolo di edifici, alberi, montagne, lampioni: per questo saranno utilissime le coordinate azimutali. Per quanto riguarda la fotografia utilizzeremo il classico 50 mm, aperto almeno a f 2 e pellicola da 400 ISO. Per ridurre al minimo i tempi di posa, evitando un fondo cielo troppo chiaro, converrà far partire l'esposizione solo qualche secondo prima del previsto avvistamento del satellite; in tal modo la posa dura al massimo 1 minuto e possiamo essere relativamente sicuro di ottenere un buon risultato. Importante quindi avere l'orologio ben regolato: il televideo assolve egregiamente al compito di sincronizzazione. Altrettanto importante è regolare bene l'inquadratura: il lato lungo del film, o meglio ancora la diagonale, vanno orientati lungo la direzione di movimento del satellite.
Con un po' di esperienza potremo tentare l'utilizzo di un 135 mm, che permette di ottenere una migliore definizione della traccia ed una luminosità relativa più alta: naturalmente in questo caso sarà necessario un posizionamento assolutamente preciso.
Capita a volte (raramente) di non osservare il flash previsto: questo perchè un satellite può essere messo in modalità di test senza preavviso, oppure si può guastare. Alcuni Iridium inoltre ruotano intorno al proprio asse (a causa di avarie) producendo dei flash periodici lungo la loro traiettoria (come il n. 20 e il n. 44).
Osservare gli altri satelliti
Come si dice, l'appetito vien mangiando: dopo aver visto molti flash, verrà la voglia di osservare altri satelliti. Punteremo la nostra attenzione sulla MIR, considerato che sarà nei cieli ancora per poco, o sul luminoso Space Shutlle, o ancora sui flash prodotti dai satelliti Molniya. I più ardimentosi potranno tentare l'osservazione dello Space Telescope, che si alza solo di pochissimi gradi sull'orizzonte Sud. I programmi per questo genere di osservazioni sono numerosissimi, e li troverete tutti nelle pagine del VSHO (http://www.satellite.eu.org/sat/vsohp/orbsoft.html). Accanto al collaudatissimo STS Plus esistono software dalla grafica pregevole, come Sat Spy o Win Orbit, per finire con il semplicissimo Quick Sat. Ognuno in ogni caso valido ed adatto allo scopo.
Il Belgian Working Group Satellites (http://www2.satellite.eu.org/sat/bwgs.html) coordina le osservazioni amatoriali dei flash prodotti da vari satelliti e dispone di programmi appositi per le previsioni e la riduzione dei dati osservativi. Tutti questi programmi utilizzano gli elementi orbitali reperibili ai siti di cui sopra e non richiedono conoscenze particolari per essere usati proficuamente.
Una nuova forma di inquinamento luminoso?
L'osservazione satellitare ha un suo fascino particolare ed è in molti casi coinvolgente, soprattutto per coloro che avanzano i primi passi nel mondo dell'astronomia. Diverso il caso per gli astrofili evoluti e gli astronomi i quali, giustamente, trovano spesso da ridire sui satelliti artificiali che costituiscono, a tutti gli effetti, una sorta di inquinamento luminoso proveniente non dalla superficie terrestre, ma dalla nostra atmosfera. Certo questo inquinamento non è dannoso come quello delle luci cittadine, ed è in ogni caso prevedibile, ma si rivela spesso una scocciatura per il ricercatore ed il fotografo. Alzi la mano chi non ha mai avuto una ripresa rovinata dal passaggio di un satellite!
La situazione potrebbe aggravarsi notevolmente se verrà realizzato, come sembra, il progetto per illuminare artificialmente diverse regioni terrestri grazie ad un gigantesco pannello riflettente posto su di un satellite in orbita, che dovrebbe essere luminoso come la Luna Piena. Un esperimento del genere è stato realizzato un paio di volte tramite il progetto Znamya: petizioni di protesta sono state indirizzate verso le società che vorrebbero realizzare questa disgraziata idea, senza ottenere finora concreti risultati.
In tale contesto si trovano a convivere interessi diversi e spesso opposti: quelli dei professionisti e degli appassionati che hanno già abbastanza problemi con l'inquinamento proveniente dalle città, e quelli economici di molte industrie. Una proposta avanzata da tempo è di utilizzare per i satelliti un rivestimento poco riflettente per ridurre la riflessione della luce solare: in tal modo, d'altra parte, sarebbe molto più difficile identificare fotograficamente i detriti satellitari che, come sappiamo, costituiscono un pericolo costante per gli strumenti operativi in orbita.
Come si comprende, è un problema di non immediata soluzione.
Appendice: Tabella dei lanci dei satelliti Iridium
LANCIO DATA BASE DI NO. COMPAGNIA VETTORE
LANCIO SAT DI LANCIO
1 Mag 5, 1997 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
(34.7N/120.4W)
2 Giu 18, 1997 Baikonur 7 Khrunichev Proton
Cosmodrome, State
Kazakhstan Research
(45.6N/63.4E)
3 Lug 9, 1997 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
4 Ago 20, 1997 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
5 Set 14, 1997 Baikonur 7 Khrunichev Proton
Cosmodrome, State
Kazakhstan Research
6 Set 26, 1997 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
7 Nov 8, 1997 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
8 Dic 8, 1997 Taiyuan 2 China Long
Satellite Launch Great Wall March
Center, Cina Industries 2C/SD
(37.5N/112.6E) Corp.
9 Dic 20, 1997 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
10 Feb 18, 1998 Vandenberg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
11 Mar 25, 1998 Taiyuan 2 China Long
Satellite Launch Great Wall March
Center, Cina Industries 2C/SD
12 Mar 30, 1998 Vandenburg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
13 Apr 7, 1998 Baikonur 7 Khrunichev Proton
Cosmodrome, State
Kazakhstan Research
14 Mag 2, 1998 Taiyuan 2 China Long
Satellite Launch Great Wall March
Center, Cina Industries 2C/SD
15 Mag 17, 1998 Vandenburg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
16 Ago 19, 1998 Taiyuan 2 China Long
Satellite Launch Great Wall March
Center, Cina Industries 2C/SD
17 Set 8, 1998 Vandenburg Air 5 The Boeing Delta II
Force Base, Company
California
Satelliti totali 79
(SVs) lanciati
tra il 5 mag 1997
e l'8 set 1998
18 Ott 19, 1998 Vandenburg Air 5 The Boeing Delta II
15:18 UT Force Base, Company
California
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