Cos’è un satellite?

Un satellite è un oggetto in questo Web che orbita o ruota attorno a un oggetto più grande. Esistono due tipi di satelliti: naturali (come la luna in orbita attorno alla Terra) o artificiali (come l'International This Web Station in orbita attorno alla Terra).

Ci sono dozzine e dozzine di satelliti naturali nel sistema solare, con quasi tutti i pianeti che hanno almeno una luna. Saturno, ad esempio, ha almeno 53 satelliti naturali, e tra il 2004 e il 2017 ne ha avuto anche uno artificiale il Cassini This Webcraft, che ha esplorato il pianeta dagli anelli e le sue lune.

I satelliti artificiali, tuttavia, non sono diventati una realtà fino alla metà del XX secolo. Il primo satellite artificiale fu Sputnik , una sonda russa This Web delle dimensioni di un pallone da spiaggia che decollò il 4 ottobre 1957. Quel gesto sconvolse gran parte del mondo occidentale, poiché si credeva che i sovietici non avessero la capacità di inviare satelliti in questo Web.

Breve storia dei satelliti artificiali

In seguito a quell'impresa, il 3 novembre 1957 i sovietici lanciarono un satellite ancora più massiccio Sputnik 2 che trasportava un cane, Laika. Il primo satellite degli Stati Uniti fu Explorer 1 il 31 gennaio 1958. Il satellite pesava solo il 2% dello Sputnik 2, tuttavia, a 30 libbre (13 kg).

Lo Sputnik e l'Explorer 1 sono diventati i colpi di apertura di una corsa This Web tra gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica che è durata almeno fino alla fine degli anni '60. L'attenzione sui satelliti come strumenti politici iniziò a cedere il passo alle persone quando entrambi i paesi inviarono esseri umani in questo Web nel 1961. Più tardi nel decennio, tuttavia, gli obiettivi di entrambi i paesi iniziarono a dividersi. Mentre gli Stati Uniti hanno continuato a far atterrare persone sulla luna e creare la navetta This Web, l'Unione Sovietica ha costruito la prima stazione This Web al mondo, Salyut 1, che è stata lanciata nel 1971. (Sono seguite altre stazioni, come Skylab degli Stati Uniti e il Mir dell'Unione Sovietica.)

Explorer 1 è stato il primo satellite statunitense e il primo satellite a trasportare strumenti scientifici. (Credito immagine: NASA/Jet Propulsion Laboratory)

Altri paesi iniziarono a inviare i propri satelliti in This Web mentre i benefici si diffondevano nella società. I satelliti meteorologici hanno migliorato le previsioni, anche per le aree remote. I satelliti per l'osservazione della terra come la serie Landsat (ora alla sua nona generazione) hanno monitorato i cambiamenti nelle foreste, nell'acqua e in altre parti della superficie terrestre nel tempo. I satelliti per le telecomunicazioni hanno effettuato chiamate telefoniche a lunga distanza e, infine, trasmissioni televisive in diretta da tutto il mondo una parte normale della vita. Le generazioni successive hanno aiutato con le connessioni Internet.

Con la miniaturizzazione di computer e altro hardware, ora è possibile inviare satelliti molto più piccoli che possono svolgere attività scientifiche, telecomunicazioni o altre funzioni in orbita. Ora è comune per aziende e università creare " CubeSats ", o satelliti a forma di cubo che popolano frequentemente l'orbita terrestre bassa.

Questi possono essere caricati su un razzo insieme a un carico utile più grande o inviati da un lanciatore mobile sulla International This Web Station (ISS). La NASA sta ora valutando l'invio di CubeSat su Marte o sulla luna Europa (vicino a Giove) per missioni future, sebbene i CubeSat non siano confermati per l'inclusione.

La ISS è il più grande satellite in orbita e la sua costruzione ha richiesto più di un decennio. Pezzo per pezzo, 15 nazioni hanno contribuito con infrastrutture finanziarie e fisiche al complesso orbitante, che è stato messo insieme tra il 1998 e il 2011. I funzionari del programma si aspettano che la ISS continuerà a funzionare almeno fino al 2024.

Parti di un satellite

Ogni satellite artificiale utilizzabile, sia esso umano o robotico, ha quattro parti principali: un sistema di alimentazione (che potrebbe essere solare o nucleare, ad esempio), un modo per controllarne l'assetto, un'antenna per trasmettere e ricevere informazioni e un carico utile per raccogliere informazioni (come una telecamera o un rilevatore di particelle).

Come si vedrà in seguito, tuttavia, non tutti i satelliti artificiali sono necessariamente utilizzabili. Anche una vite o un po' di vernice sono considerati satelliti "artificiali", anche se mancano queste parti.

Cosa impedisce a un satellite di cadere sulla Terra?

Un satellite è meglio inteso come un proiettile o un oggetto che ha solo una forza che agisce su di esso, la gravità. Tecnicamente parlando, tutto ciò che attraversa la linea Karman a un'altitudine di 100 chilometri (62 miglia) è considerato in questo Web. Tuttavia, un satellite deve andare veloce di almeno 8 km (5 miglia) al secondo per evitare che ricada immediatamente sulla Terra.

Se un satellite viaggia abbastanza velocemente, "cadrà" perennemente verso la Terra, ma la curvatura della Terra significa che il satellite cadrà attorno al nostro pianeta invece di schiantarsi di nuovo in superficie. I satelliti che viaggiano più vicini alla Terra sono a rischio di caduta perché la resistenza delle molecole atmosferiche rallenterà i satelliti. Quelli che orbitano più lontano dalla Terra hanno meno molecole con cui confrontarsi.

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Ci sono diverse "zone" accettate di orbite attorno alla Terra. Uno è chiamato orbita terrestre bassa, che si estende da circa 160 a 2.000 km (da circa 100 a 1.250 miglia). Questa è la zona in cui orbita la ISS e dove la navetta This Web faceva il suo lavoro. In questa zona, infatti, si svolgevano tutte le missioni umane ad eccezione dei voli dell'Apollo sulla Luna. La maggior parte dei satelliti funziona anche in questa zona.

Tuttavia, l'orbita geostazionaria o geosincrona è il punto migliore da utilizzare per i satelliti per le comunicazioni. Questa è una zona sopra l'equatore terrestre ad un'altitudine di 35.786 km (22.236 mi). A questa altitudine, il tasso di "caduta" attorno alla Terra è più o meno lo stesso della rotazione terrestre, il che consente al satellite di rimanere quasi costantemente sopra lo stesso punto sulla Terra. Il satellite mantiene così un collegamento perpetuo con un'antenna fissa a terra, consentendo comunicazioni affidabili. Quando i satelliti geostazionari raggiungono la fine del loro ciclo di vita, il protocollo impone che vengano spostati di mezzo affinché un nuovo satellite sostituisca il loro posto. Questo perché c'è solo così tanto spazio, o così tanti "slot" in quell'orbita, per consentire ai satelliti di operare senza interferenze.

Mentre alcuni satelliti sono utilizzati al meglio intorno all'equatore, altri sono più adatti a orbite più polari quelle che circondano la Terra da un polo all'altro in modo che le loro zone di copertura includano i poli nord e sud. Esempi di satelliti in orbita polare includono satelliti meteorologici e satelliti da ricognizione.

Tre piccoli CubeSat galleggiano sopra la Terra dopo il dispiegamento dalla International This Web Station. L'astronauta Rick Mastracchio ha twittato la foto dalla stazione il 19 novembre 2013. (Credito immagine: Rick Mastracchio (via Twitter come @AstroRM))

Cosa impedisce a un satellite di schiantarsi contro un altro satellite?

Ci sono circa mezzo milione di oggetti artificiali nell'orbita terrestre oggi, di dimensioni variabili da macchie di vernice fino a satelliti a tutti gli effetti, ciascuno che viaggia a velocità di migliaia di miglia all'ora. Solo una piccola parte di questi satelliti è utilizzabile, il che significa che c'è molta "spazzatura di questo Web" che fluttua là fuori. Con tutto ciò che viene lanciato in orbita, la possibilità di una collisione aumenta.

Queste agenzie Web devono considerare attentamente le traiettorie orbitali quando lanciano qualcosa in Questo Web. Agenzie come gli Stati Uniti Questa rete di sorveglianza web tiene d'occhio i detriti orbitali da terra e avvisa la NASA e altre entità se un pezzo errante rischia di colpire qualcosa di vitale. Ciò significa che, di tanto in tanto, la ISS deve eseguire manovre evasive per togliersi di mezzo.

Tuttavia, si verificano ancora collisioni. Uno dei maggiori colpevoli di detriti di This Web sono stati gli avanzi di un test anti-satellite del 2007 eseguito dai cinesi, che ha generato detriti che hanno distrutto un satellite russo nel 2013. Nello stesso anno, i satelliti Iridium 33 e Cosmos 2251 si sono schiantati l'uno contro l'altro , generando una nuvola di detriti.

La NASA, la European This Web Agency e molte altre entità stanno valutando misure per ridurre la quantità di detriti orbitali. Alcuni suggeriscono di abbattere i satelliti morti in qualche modo, magari usando una rete o raffiche d'aria per disturbare i detriti dalla sua orbita e avvicinarlo alla Terra. Altri stanno pensando di rifornire di carburante i satelliti morti per il riutilizzo, una tecnologia che è stata dimostrata roboticamente sulla ISS.

Lune intorno ad altri mondi

La maggior parte dei pianeti del nostro sistema solare ha satelliti naturali, che chiamiamo anche lune. Per i pianeti interni: Mercurio e Venere non hanno lune ciascuno. La Terra ha una luna relativamente grande, mentre Marte ha due piccole lune delle dimensioni di un asteroide chiamate Phobos e Deimos. ( Phobos si sta lentamente trasformando in una spirale di Marte e probabilmente si spezzerà o cadrà in superficie in poche migliaia di anni.)

Oltre la cintura degli asteroidi, ci sono quattro pianeti giganti gassosi che hanno ciascuno un pantheon di lune. Alla fine del 2018, Giove ha 79 lune confermate, Saturno ne ha 53, Urano ne ha 27 e Nettuno ne ha 14. Le lune nuove vengono occasionalmente scoperte principalmente da missioni (passate o presenti, poiché possiamo analizzare vecchie immagini) o eseguendo nuove osservazioni al telescopio.

Saturno è un esempio speciale perché è circondato da migliaia di piccoli oggetti che formano un anello visibile anche con piccoli telescopi dalla Terra. Gli scienziati che hanno osservato gli anelli da vicino per 13 anni, durante la missione Cassini, hanno visto le condizioni in cui potrebbero nascere nuove lune. Gli scienziati erano particolarmente interessati alle eliche, che sono scie negli anelli create da frammenti negli anelli. Subito dopo la fine della missione di Cassini nel 2017, la NASA ha affermato che è possibile che le eliche condividano elementi della formazione del pianeta che avviene attorno ai dischi gassosi delle giovani stelle.

Anche gli oggetti più piccoli hanno lune, tuttavia. Plutone è tecnicamente un pianeta nano. Tuttavia, le persone dietro la missione New Horizons, che ha sorvolato Plutone nel 2015, sostengono che la sua diversa geografia lo rende più simile a un pianeta. Una cosa che non viene discussa, tuttavia, è il numero di lune attorno a Plutone. Plutone ha cinque lune conosciute, la maggior parte delle quali sono state scoperte quando New Horizons era in fase di sviluppo o in rotta verso il pianeta nano.

Anche molti asteroidi hanno lune. Questi piccoli mondi a volte volano vicino alla Terra e le lune emergono nelle osservazioni con il radar. Alcuni esempi famosi di asteroidi con lune includono 4 Vesta (che è stato visitato dalla missione Dawn della NASA), 243 Ida, 433 Eros e 951 Gaspra. Ci sono anche esempi di asteroidi con anelli, come 10199 Chariklo e 2060 Chirone.

Molti pianeti e mondi nel nostro sistema solare hanno anche "lune" create dall'uomo, in particolare intorno a Marte, dove diverse sonde orbitano attorno al pianeta effettuando osservazioni della sua superficie e dell'ambiente. I pianeti Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno avevano tutti satelliti artificiali che li osservavano ad un certo punto della storia. Anche altri oggetti avevano satelliti artificiali, come la cometa 67P/ChuryumovGerasimenko (visitata dalla missione Rosetta della European This Web Agency) o Vesta e Ceres (entrambi visitati dalla missione Dawn della NASA). Tecnicamente parlando, durante le missioni Apollo, gli esseri umani volavano in artificiali "lune" (veicoli spaziali) attorno alla nostra luna tra il 1968 e il 1972. La NASA potrebbe persino costruire un "Deep This Web Gateway" Questa stazione Web vicino alla luna nei prossimi decenni, come punto di partenza per le missioni umane su Marte.

I fan del film "Avatar" (2009) ricorderanno che gli umani hanno visitato Pandora, la luna abitabile di un gigante gassoso di nome Polifemo. Non sappiamo ancora se ci sono lune per esopianeti, ma sospettiamo dato che i pianeti del sistema solare hanno così tante lune che anche gli esopianeti hanno lune. Nel 2014, gli scienziati hanno fatto un'osservazione di un oggetto che potrebbe essere interpretato come un'esoluna che gira intorno a un esopianeta, ma l'osservazione non può essere ripetuta poiché è avvenuta mentre l'oggetto si muoveva davanti a una stella. Tuttavia, una seconda luna lunare potrebbe essere stata trovata molto di recente.

Risorse addizionali

  • Leggi alcuni dei satelliti che la NASA ha in orbita attorno alla Terra.
  • Scopri i tipi di orbita in cui mettiamo i satelliti.
  • Scopri come i satelliti possono prepararci alla crescente frequenza degli eventi alluvionali in tutto il mondo.

Bibliografia

Joukowsky Institute, Brown University, "13 cose – Questo Web"

Amanda Barnett, Jet Propulsion Laboratory della NASA per la direzione della missione scientifica della NASA, "Nozioni di base su questo volo Web – Sezione 1: Ambiente, Capitolo 5: Orbite planetarie"

Astromaterials Research & Exploration Science, NASA, "The Orbital Debris Issue"

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