Satellite artificiale
Un satellite artificiale è un corpo posto in orbita attorno
alla Terra per scopi legati alla ricerca scientifica o per altre finalità civili
e militari.
Si ottiene l'immissione in un'orbita terrestre quando
l'oggetto raggiunge una velocità orizzontale di circa 28.500 Km/h al livello del
mare. A questa velocità la superficie della Terra si allontana dal piano
orizzontale curvando verso il basso con la stessa velocità con la quale la forza
di gravità tira verso il basso il corpo. Al crescere dell'altezza del satellite
la sua velocità diminuisce e il suo
periodo (il tempo che il satellite impiega per descrivere un'orbita
completa attorno alla Terra) aumenta. Un satellite in un'orbita circolare a 275
Km dalla superficie terrestre avrà un periodo di 1,5 ore e una velocità di
27.860 Km/h, mentre lo stesso oggetto in un'orbita circolare alla quota di
35.840 Km avrà un periodo di 24 ore (uguale quindi alla rotazione della Terra) e
una velocità di soli 11.050 Km/h. Un satellite che si trovi in quest'ultima
orbita è detto sincrono; se tale
satellite orbita in un piano equatoriale è detto
geostazionario, perché rimarrà
sempre alla stessa distanza dalla superficie della Terra (v. astronautica).
Cenni storici
La possibilità teorica di collocare un corpo nello spazio in
modo che diventasse un satellite terrestre era stata considerata nel 1687 da
Isaac Newton come conseguenza dei suoi studi sulla
teoria della gravitazione. Solo all'inizio del sec. XX, tuttavia, il lavoro
teorico del russo Konstantin Tsiolkovsky e
gli esperimenti dello statunitense Robert Goddard
confermarono la possibilità di lanciare un satellite nello spazio per mezzo di
un razzo. Durante il periodo tra il 1943 e il 1946 diversi studi indicarono che
i razzi allora disponibili non sarebbero stati in grado di porre in orbita un
satellite. Tuttavia, l'attività intorno ai razzi per missili e per ricerche
negli strati superiori dell'atmosfera fu così ampia dopo la seconda guerra
mondiale che nel 1954 era già fuori discussione la fattibilità del lancio di un
satellite (v. razzi e missili). Nell'ottobre del 1954 il Comitato per l'anno
geofisico internazionale (IGY) raccomandò ai paesi membri di prendere in
considerazione il lancio di piccoli veicoli satelliti per un'esplorazione dello
spazio a scopi scientifici. Nell'aprile e nel luglio 1955 l'Unione Sovietica e
gli Stati Uniti, rispettivamente, annunciarono dei programmi per il lancio di
questi satelliti nell'ambito dell'IGY. Coerentemente, l'Unione Sovietica lanciò
Sputnik 1 il 4 ottobre 1957 e gli Stati Uniti lanciarono
Explorer 1 il 31 gennaio 1958 (v.
Explorer; Sputnik). Questi
due satelliti crearono un enorme stimolo per un ulteriore lavoro sui satelliti
artificiali, soprattutto con la scoperta delle
fasce di radiazioni di Van Allen,
che fu resa possibile da Explorer 1. Fino dall'inizio fu data grande importanza
ai satelliti in vista della possibilità di misurare le caratteristiche del nuovo
ambiente spaziale e di creare le premesse per il progetto di satelliti per
comunicazioni, navigazionali, per ricognizione fotografica, di tipo scientifico
e di tipo meteorologico, nonché, in ultima analisi, per voli spaziali con uomini
a bordo. In breve tempo vennero realizzati dei satelliti sperimentali per tutti
questi scopi.
Dal 1957 sono stati
messi in orbita più di 2000 satelliti, ed essi sono ormai una parte
integrante del modo di vivere attuale. La grande maggioranza di questi satelliti
sono stati costruiti dagli Stati Uniti e dall'ex Unione Sovietica, ma la
European Space Agency, che
comprende i paesi dell'Europa occidentale, si sta impegnando sempre più
attivamente nell'esplorazione dello spazio mediante satelliti. Il Canada, la
Cina, l'India, l'Italia e il Giappone sono tra i paesi che hanno costruito
satelliti che sono stati poi lanciati.
Tutti i satelliti artificiali possiedono alcune
caratteristiche comuni. Queste comprendono i radar per misure di quota, sensori
del tipo degli strumenti ottici nei satelliti per osservazioni, ricevitori e
trasmettitori nei satelliti per comunicazioni e sorgenti stabili di radiosegnali
nei satelliti navigazionali. Le celle a energia solare generano l'energia
necessaria dal Sole e per gli intervalli di tempo durante i quali il Sole è
schermato dalla Terra si impiegano batterie di riserva, che a loro volta vengono
ricaricate dalle celle solari. In casi particolari sono state utilizzate fonti
di energia nucleare. Un'apparecchiatura per il controllo dell'assetto è
necessaria per mantenere il satellite nell'orbita desiderata e, in alcuni casi,
per orientare opportunamente le antenne o i sensori. I trasmettitori e i
ricevitori radio sono usati per scambiare segnali con la Terra. Codificatori
telemetrici misurano voltaggi, correnti, temperature e altri parametri che
descrivono le condizioni di funzionamento delle apparecchiature e ritrasmettono
queste informazioni alla Terra.
Numerosi satelliti hanno studiato l'ambiente spaziale
attorno alla Terra, il Sole, le stelle e corpi extragalattici in una vasta gamma
di lunghezze d'onda. Tra quelli che hanno già concluso la loro attività sono da
ricordare: sei Osservatori geofisici orbitanti (1964-69; v. OGO); otto
Osservatori solari orbitanti (1962-75; v. OSO); due Osservatori astronomici
orbitanti (1966-72; v. OAO); tre Osservatori astronomici per le alte energie
(1977-79); l'International Ultraviolet Explorer (1978; v. astronomia e
astrofisica); i satelliti UHURU (1970-79) ed Exosat
(1983) per l'astronomia X; e il satellite a raggi infrarossi IRAS (1983; v.
astronomia e astrofisica).
Probabilmente la più importante applicazione tecnologica dei
satelliti artificiali è stata la ritrasmissione dei segnali radio da un punto
all'altro della Terra per rendere più agevoli le comunicazioni. I satelliti
sperimentali per comunicazioni SCORE, Escho, Telstar, Relay e Syncom vennero
lanciati dagli Stati Uniti tra il 1958 e il 1963. Il sistema Intelsat
attualmente copre il globo intero e i satelliti locali, come i Molniya russi, i
Westar dei paesi occidentali e gli Anik del Canada, servono singoli paesi.
Usando una combinazione di radio ricevitori, amplificatori e trasmettitori e le
tecniche elettroniche di multiplazione (trasmissione contemporanea sulla stessa
onda, v. multiplexer) questi satelliti per comunicazioni (v. comunicazioni via
satellite) possono ritrasmettere contemporaneamente molti segnali telefonici e
televisivi. Satelliti per la navigazione. I satelliti per la navigazione
forniscono i mezzi per stabilire con grande precisione dei punti di riferimento
al suolo in ogni località della Terra utilizzando l'effetto Doppler. Poiché
l'orbita del satellite è già nota, una posizione incognita può essere
determinata accuratamente mediante misure Doppler, effettuate da quella
posizione, dell'aumento o della diminuzione della radiofrequenza emessa dal
satellite mentre gira attorno alla Terra. Il sistema americano Transit è in
funzione permanente su tutto il globo dal 1964 ed è utilizzato regolarmente da
più di un migliaio di stazioni, la maggior parte delle quali serve alle navi
mercantili. Il NAVSTAR, un sistema più avanzato che consiste in 18 satelliti,
posti alla quota di 20.000 Km, entrerà in servizio negli anni Novanta.
Sia gli Stati Uniti che l'ex Unione Sovietica (e in misura
minore, forse, la Repubblica Popolare Cinese) hanno messo in orbita un
considerevole numero di satelliti da ricognizione per scopi quali la
sorveglianza con mezzi fotografici, lo spionaggio con sistemi elettronici, la
rivelazione di esplosioni nucleari e l'individuazione di lanci di missili
strategici (v. Cosmos; Samos).
A partire dal lancio (aprile 1960) del primo satellite
meteorologico Tiros 1 (v. TIROS) la quantità delle immagini di formazioni
nuvolose riprese dai satelliti è gradualmente aumentata fino a che,
all'inizio del 1966, l'intera Terra è
stata fotografata almeno una volta al giorno in modo continuativo. I dati
dei satelliti forniscono informazioni sugli oceani, i deserti e le zone polari
della Terra, per i quali i tradizionali sistemi di rilevamento meteorologico
forniscono dati molto limitati o non ne forniscono affatto. Le foto dei
satelliti individuano le caratteristiche importanti per il tempo (come i sistemi
di perturbazioni, i loro fronti, le saccature e le espansioni di alta pressione
degli strati superiori, le correnti a getto, la nebbia, la formazione di
ghiaccio sui mari, i manti nevosi e, in qualche misura, la direzione e la
velocità dei venti degli strati superiori) che sono individuate da certe
formazioni nuvolose. Le stazioni costiere e delle isole possono utilizzare tali
dati per localizzare e inseguire gli uragani, i tifoni e le tempeste tropicali.
Vengono usate dai satelliti sia le macchine fotografiche ottiche che quelle a
raggi infrarossi, queste ultime per registrare la distribuzione della
temperatura alla superficie del mare con maggiore frequenza e su aree più vaste
di quanto sia ottenibile con altri mezzi. Questi dati sono utili per la
navigazione e per la pesca e sono importanti per le previsioni meteorologiche.
Gli Stati Uniti hanno usato satelliti meteorologici a bassa quota (700-1700 Km),
geostazionari e sincroni con il Sole (v. GOES;
Nimbus;
Synchronous meteorological
satellite).
Satelliti per osservazioni della terra e del mare
Usando sui satelliti dei sensori per lunghezze d'onda nel
campo delle microonde dei raggi X e dell'infrarosso, si possono ottenere dati
interessanti sulle risorse esistenti sulla terra e nel mare. Questi sensori
possono distinguere tra la terra e l'acqua, le città e i campi, il frumento e il
granturco, così come tra frumento vigoroso oppure in cattive condizioni.
I tre satelliti dedicati allo sviluppo della serie
Landsat (vedi) lanciati a
partire dal 1978 sono già stati usati per poter stimare la produzione mondiale
di frumento, per la raccolta di dati sull'estensione delle foreste e dei terreni
da pascolo, per la costruzione di mappe utili per scopi geologici o per la
localizzazione di giacimenti minerari e petroliferi, nonché per la registrazione
di dati sull'ambiente e sull'inquinamento.
Il satellite Spot-1, lanciato nel 1986
dall'agenzia spaziale francese e dotato di camere ad alta risoluzione sta
effettuando rilevamenti delle risorse terrestri per conto di varie nazioni (v.
SPOT). Anche l'ex Unione Sovietica ha venduto immagini a
distanza attraverso una agenzia internazionale, la ContiTrade Service
Corporation. La strumentazione del Seasat (1978)
comprendeva un radar che misurava la quota con una precisione che raggiungeva i
10 cm e l'altezza delle onde da 1 a 20 m. Il satellite rivelò le correnti
oceaniche, le maree e le onde di tempesta. Venne misurata anche la velocità del
vento alla superficie degli oceani nel campo tra 4 e 26 m/sec, con la precisione
di 2 m/sec. Inoltre furono misurati la temperatura in superficie, il contenuto
di vapor d'acqua dell'aria, la velocità della pioggia e l'età, la
concentrazione, l'estensione e i movimenti dei ghiacci marini.
Copyright © 2002 Motta Editore
|
