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In viaggio tra asteroidi e comete DEF 16 Pagine

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Giordano Cevolani - Antonio Piazzolla

IN VIAGGIO TRA ASTEROIDI E COMETE

4 Editoriale Delfino

“La prova migliore che abbiamo del fatto che i viaggi
nel tempo non sono possibili, e non lo saranno mai,
è che non siamo stati invasi da orde di turisti dal futuro …. Se fosse
possibile il viaggio attraverso i buchi neri, sembrerebbe che nulla
possa impedire di arrivare prima di essere partiti. Si potrebbe allora
fare qualcosa che ci avrebbe impedito di compiere il viaggio nel tempo.
Pare però, fortunatamente per la sopravvivenza nostra e delle nostre
madri, che le leggi della fisica non permettano tali viaggi nel tempo.
Pare esista una sorta di Ente per la Protezione della Cronologia
che rende il mondo sicuro per gli storici, impedendo i viaggi nel passato.
Pare che gli effetti del principio di indeterminazione implichino la
presenza, se si viaggiasse nel passato, di una grandissima quantità di
radiazione. Questa radiazione o incurverebbe lo spazio-tempo in modo
tale da rendere impossibile andare a ritroso nel tempo, oppure
farebbe terminare lo spazio-tempo in una singolarità come il big bang
e il big crunch. In un modo o nell’altro, il nostro passato sarebbe

al sicuro dalle mire di malintenzionati......”

Stephen Hawking, Buchi neri e universi neonati e altri saggi, 1993

In viaggio tra asteroidi e comete 5

© 2021 Editoriale Delfino Srl
Via Aurelio Saffi 9 - 20123 Milano
Tel. 02-9578.4238
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Prima edizione 2021
I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento
totale o parziale, con qualsiasi mezzo (microfilm, copie fotostatiche compresi), sono
riservati per tutti i Paesi. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta con sistemi
elettronici, meccanici o altro senza l’autorizzazione scritta dell’Editore.

Fotocomposizione: Nicoletta Pipitone - Milano
Stampa: Mediagraf SpA - Noventa Padovana (PD)

Finito di stampare nel mese di aprile 2021
Prodotto interamente realizzato in Italia
Editoriale Delfino: da sempre sostenitrice del Made in Italy
Codice ISBN: 979-12-80185-21-1
Codice UIVT

MADEWITH PASSION

6 Editoriale Delfino

INDICE

Prefazione 9
Capitolo 1 - La corsa ai viaggi interplanetari 17
1.1 - La meccanica celeste e le missioni spaziali 17
1.2 - Dallo spazio circumterrestre allo spazio profondo 19
1.3 - I messaggi delle sonde Voyager (inserto) 22
Capitolo 2 - Asteroidi: piccoli, preziosi, …e pericolosi 25
2.1 - Gli asteroidi, corpi minori del sistema solare 25
2.2 - Cerere, una scoperta ‘rifiutata’ dalla filosofia del tempo (inserto) 29
2.3 - Allerta asteroidi: nasce l’Asteroid day 32
2.4 - Risonanze orbitali tra asteroidi e pianeti (inserto) 33
2.5 - La Nube di Oort: una nube di comete e …. asteroidi 35
2.6 - Asteroidi ibridi: asteroidi-comete, un legame indissolubile 39
2.7 - Asteroidi, una questione di sicurezza: il ‘messaggio’ di Chelyabinsk 43
(inserto) 46
2.8 - Un nuovo Eldorado negli asteroidi? 47
2.9 - SpaceX e l’asteroide Psyche 49
2.10 - ‘Astrominatori’ gli asteroidi per il ruolo di superpotenza: le terre rare 53
(inserto) 54
2.11 - Missioni asteroidali passate, presenti e future 60
2.12 - La sonda Dawn studia gli asteroidi Vesta e Cerere 74
2.13 - Sciami meteorici asteroidali: le Geminidi e 3200 Phaeton (inserto) 80
2.14 - Da Riugu a Bennu: le missioni Hayabusa-2 e Osiris-REx
2.15 - Spazio senza regole? I Trattati sullo Spazio Esterno e sull’Antartide 86
(inserto) 86
Capitolo 3 - Le comete, ‘fossili’ del sistema solare: la missione Rosetta 89
3.1 - Le comete, un target privilegiato nelle ricerche sulla vita 90
3.2 - Le nobili origini di Rosetta e Philae 91
3.3 - Da cosa nasce cosa”: dieci anni di lavoro, gli intoppi e il cambio di 91
destinazione 92
3.4 - Il contributo italiano chiamato “VIRTIS” 93
3.5 - Dai sorvoli all’ibernazione per affrontare lo spazio profondo 94
3.6 - Philae e le operazioni di campionamento
3.7 - Con Rosetta dati Creative Commons
3.8 - L’intervista dell’Autore A. Piazzolla a Giuseppe Conzo per Close-up
Engineering (inserto)

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3.9 - Uno storico e sfortunato atterraggio 97
3.10 - Amalia Ercoli-Fini, “la mamma di Rosetta” (inserto) 99
3.11 - Il contributo di Rosetta per “decifrare” le origini della vita 102
3.12 - Non tutti i mali vengono per nuocere 104
3.13 - Di cosa è fatta la cometa 67P 105
3.14 - Un panorama primordiale 106
3.15 - Gli ultimi istanti di Rosetta prima dello schianto 106
Capitolo 4 - Le conquiste dell’astrobiologia: la frontiera della vita 109
4.1 - L’astrobiologia: una scienza multidisciplinare 109
4.2 - L’anello di congiunzione asteroidi-comete: le condriti carbonacee 111
4.3 - Un frammento di cometa nel ‘cuore’ di una meteorite (inserto) 113
4.4 - La ‘vita’ nella polvere interstellare: i fullereni 115
4.5 - Lo strano caso di Hypatia: cometa interstellare? (inserto) 122
4.6 - Vita endogena o esogena sulla Terra? 129
4.7 - “Qui Marte, tutto ok” (inserto) 132
4.8 - Dall’Antartide al cosmo 136
Capitolo 5 - Alla scoperta di un ‘nuovo mondo’: Plutone 140
5.1 - Plutone, pianeta nano, asteroide .... o residuo di cometa? 140
5.2 - Quel giorno di febbraio, quando un giovane alzò gli occhi al cielo 141
5.3 - Il primo avvistamento, la conferma di Voyager e il declassamento 144
5.4 - Venetia, la bambina che scelse il nome “Plutone” (inserto) 145
5.5 - L’oggetto più veloce a lasciare la Terra 148
5.6 - Strumentazione e costi di New Horizons 150
5.7 - Una grande missione per grandi ambizioni 151
5.8 - Da Marte a Plutone passando per Giove 152
5.9 - Le scoperte raccontate dagli scienziati (inserto) 155
Capitolo 6 - Il futuro dei viaggi spaziali 166
6.1 - Da Ciolkovskji ad Asimov 166
6.2 - Il futuro dei viaggi spaziali è già qui 169
6.3 - Voyager 2, quel gioiello nato da ambizione e passione 171
6.4 - La prima astronave interplanetaria (inserto) 175
6.5 - Non solo successi nelle missioni spaziali 179
6.6 - Sogni nel cassetto (inserto) 181
6.7 - Pensare ‘lontano’ 184
6.8 - Oltre i confini della realtà con la fisica dei quanti (inserto) 188
Conclusioni 203

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PREFAZIONE

Alla fine degli anni Cinquanta, agli inizi dell’era spaziale operativa, gran
parte delle missioni era dedicata a obiettivi di carattere scientifico, rivolti
soprattutto all’osservazione di parametri dell’alta atmosfera e ai campi gra-
vitazionale e magnetico della Terra. Le attività avevano anche lo scopo di
affinare e perfezionare le tecniche della navigazione spaziale. Non manca-
rono peraltro in quegli anni pionieristici imprese di portata notevole, quali
il raggiungimento dei corpi celesti più vicini, dapprima da parte dell’URSS,
poi anche da parte degli USA con lo sbarco dell’Uomo sulla Luna avvenuto
il 20 luglio 1969. Da quello storico evento, ha preso sempre più piede la
necessità della ‘commercializzazione’ dello spazio con la produzione di sa-
telliti, sonde e stazioni aventi un notevole ritorno commerciale. Negli ultimi
anni del XX secolo, si è verificato un rinnovato interesse verso programmi
spaziali scientifici, di costo imponente e con finanziamento pubblico, il cui
numero e la cui dimensione hanno avuto una forte accelerazione nel XXI
secolo.
Parlare oggi di viaggi interplanetari tra i pianeti, le loro lune e i corpi mi-
nori (asteroidi e comete) del sistema solare, non significa più accarezzare
sogni proibiti o inseguire un miraggio. La grande estensione dei viaggi
interplanetari e la programmazione di missioni sempre più ambiziose
hanno portato a una grande diffusione delle tecniche di flyby - note an-
che come effetto fionda - che consistono sostanzialmente nell’utilizzare
il campo gravitazionale di un pianeta passandogli vicino e ottenendo un
aumento dell’energia cinetica della sonda, a spese di quella del pianeta.
E questi viaggi sembrano oggi davvero attuabili se vogliamo dar credito
al primo progetto “concreto” targato NASA di una nave spaziale interpla-

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netaria, quello che tutti gli appassionati attendono da decenni: il Nau-
tilus-X, acronimo di Non Atmospheric Universal Transport Intended for
Lenghty United States eXploration (Trasporto Universale non Atmosferico
inteso per l’esplorazione americana di lunga durata), concepito come un
veicolo riutilizzabile per esclusivo uso extra atmosferico. È rimasto tale
ma oggi lo vediamo soppiantato dalla più realistica Starship di SpaceX,
l’azienda di Elon Musk.
Niente è più attuale e attinente dell’associazione Terra - astronave. La Terra
che corre come un’astronave a 30 chilometri al secondo intorno al Sole,
è senza dubbio una metafora classica della divulgazione scientifica, che
funziona perché colpisce la fantasia del lettore. Il paragone Terra-astronave
suggerisce che il nostro pianeta sia un sistema isolato, senza alcuna intera-
zione con l’esterno, dove niente può entrare o uscire.
Le cose non stanno esattamente così. In realtà, le sonde spaziali lanciate
nel sistema solare per l’esplorazione dei pianeti e altri corpi minori, sono
in grado di uscire dal campo gravitazionale della Terra a una velocità geo-
centrica uguale o superiore a quella di fuga della Terra: 11.2 chilometri al
secondo. Così come si esce dal pianeta, allo stesso modo si può entrare: lo
affermano le 100 mila tonnellate di materia extraterrestre che ci piovono
addosso ogni anno! Sembra incredibile e assurdo ma in un minuto solo
ci siamo spostati di 13.200 chilometri perché se è vero che la Terra gira
su sè stessa e gira intorno al Sole, a sua volta l’intero sistema solare gira,
nella sua posizione in una coda laterale della Via Lattea, la nostra galassia.
Il tutto calcolando che, in ogni caso, tutti gli elementi dell’Universo sono
in viaggio, e si stanno allontanando dal “centro”, cioè dal punto in cui è
avvenuto il Big Bang. Risultato? Ci muoviamo all’interno di un macrosiste-
ma assai complesso ad una grande velocità trasportati - e questo ci sembra
assolutamente fantastico – verso l’ignoto in una deriva inconsapevole che
ci tiene sospesi nello spazio ma nello stesso tempo ancorati alla nostra casa
comune che è il sistema solare. Il tutto avviene pensando di essere fermi e
in definitiva, ci sentiamo inermi e per questo non è un ‘naufragar m’è dolce
in questo mare’, giusto per parafrasare il celeberrimo sonetto – l’Infinito -
del Leopardi.

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Se dovessimo servirci solo della fantasia scrivendo sui voli spaziali e sul-
le loro mirabolanti conquiste di questo inizio millennio, non potremmo
suscitare l’interesse dei lettori meglio di certi romanzieri dello spessore
di Jules Verne, uno scrittore ispirato dal progresso tecnologico, inventore
di trame avveniristiche ed anticipatrici come quelle descritte nel suo libro
Dalla Terra alla Luna pubblicato nel 1865, prima parte di un dittico che
si chiude con Intorno alla Luna scritto nel 1870. Trame vorremmo dire
quasi profetiche al punto da poter affermare che la fantascienza ha in un
certo senso anticipato la scienza facendo sognare intere generazioni con
descrizioni fantastiche ma al tempo stesso convincenti perché corredate
di precise informazioni scientifiche. In questo romanzo Verne anticipa le
prime fasi dello storico allunaggio avvenuto realmente oltre cento anni
dopo, il 20 luglio 1969. Un libro che rientra nella categoria dei romanzi
scientifici, un filone di narrativa associato alla fantascienza dei primordi,
utilizzato in particolare per indicare la prima fantascienza inglese, ma an-
che opere di scrittori francesi come Camille Flammarion e come appunto,
Jules Verne.
Perché tanto interesse per questo libro di Verne? l’impresa del lancio di una
capsula sulla Luna con uomini a bordo descritta più di 150 anni fa scatenò
un altissimo interesse popolare verso l’astronomia, lo spazio e l’oggetto
dell’impresa: tutti si prodigarono per saperne di più e il primo risultato fu
un salto in avanti della cultura generale dovuto alla propaganda. Racconta-
va Verne: “Sembrava che la Luna apparisse per la prima volta sull’orizzonte
e che nessuno l’avesse peranco veduta nel cielo. […] non fu più permesso,
neppure al meno letterato degli Yankees, d’ignorare un solo dei fatti relativi
al satellite, né alla più ignorante delle vecchie mistress di ammettere ancora
superstiziosi errori sul suo conto...”. La trasposizione fantascientifica dà un’i-
dea di quello che avrebbe potuto essere la fase embrionale dell’era spaziale
con l’uomo protagonista ma il messaggio finale di questa impresa racchiu-
de anche una chiosa morale: chi è impegnato nella macchina produttiva
della guerra (che tra l’altro sconvolgeva tutta l’Europa anche a quel tempo)
dovrebbe investire meglio le sue risorse, nella scienza, con maggiori bene-
fici per tutta l’umanità.

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Ma siamo davvero entrati nell’era spaziale con l’uomo protagonista?
La risposta non è ovvia. Lasciare lo spazio della Terra significa uscire dal
potere del suo campo gravitazionale ed entrare nel campo gravitazionale
di un altro oggetto celeste. Da questo punto di vista, se ci fissiamo sulla
forza di gravità che ci tiene vincolati alla Terra, gli astronauti che abitano
sulla Space Station (di cui il nostro Luca Parmitano ne è stato comandante,
primo italiano a rivestire questo ruolo), non sarebbero da considerarsi nello
spazio. Non sarebbero nello spazio neppure le migliaia di satelliti artificiali
(vivi e defunti) che orbitano intorno alla Terra. Stanno nel dominio della
Terra anche quelli per telecomunicazioni e meteorologia in orbita geosta-
zionaria a 36 mila chilometri sopra l’equatore.
Sempre a rigor di logica, soltanto gli astronauti delle missioni Apollo (poco
più di una ventina, di cui dieci hanno messo piede sul suolo lunare) possono
dire di essere stati nel campo gravitazionale di un altro corpo celeste. Sotto
questo aspetto, l’uomo è entrato nell’era spaziale nel dicembre 1968 e ne
è uscito nel dicembre 1972. Quattro anni sono pochi per parlare di un’era.
Non c’è da stupirsi se l’evento non è stato storicamente metabolizzato.
In compenso, dovremmo parlare in modo più appropriato dell’era delle
sonde spaziali, sovrastata da navicelle sempre più sofisticate ideate dall’uo-
mo che si sono spinte fino ai confini del nostro sistema solare. Dopo 40
anni dal loro lancio negli anni ‘70, Pioneer 10 e 11, e Voyager 1 e 2 tengono
ancora vivo l’interesse del pubblico per le missioni spaziali prospettandoci
una realtà ancora da definire e interpretare così come appariva alla gente,
in una dimensione ancor più fantastica, dalla descrizione del viaggio verso
e intorno alla Luna del romanziere francese.

Questo libro parla di viaggi interplanetari all’interno e ai confini del si-
stema solare con sonde automatiche utilizzate esclusivamente a scopo
esplorativo che si spingono fino a Plutone e oltre, anche se lascia trapelare
un loro utilizzo per un fine commerciale in un futuro non molto lontano
come ad esempio lo sfruttamento minerario degli asteroidi, rappresentati
da una miriade di pianetini che popolano tutto il sistema solare. Come pure
fa intendere che nell’immediato un eventuale viaggio umano interplaneta-

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rio e tanto meno interstellare è precluso poiché raggi cosmici e vento so-
lare sono da considerarsi poco schermabili e quindi altamente dannosi per
la salute umana. In risalto, l’esplorazione di comete come nella missione
Rosetta e asteroidi della fascia principale con alcune sonde che rappresen-
tano un target privilegiato per gli studi sulla formazione del sistema solare
e per le indagini astrobiologiche che si pongono l’obiettivo della ricerca
della vita al di fuori della Terra. Niente può essere tuttavia più affascinante
del pensiero che queste sonde, alla stregua di ‘droni spaziali’ pilotati da in-
telligenze umane lontane 100 UA (1 UA = 150 milioni di chilometri) stiano
oltrepassando l’eliopausa, il bordo esterno del sistema solare, in un viaggio
che li porterà, almeno nelle aspettative, tra circa 300.000 anni nei pressi di
Sirio, la stella più luminosa nel cielo della Terra.
Viviamo in definitiva in un sistema dinamico aperto all’influenza e al bom-
bardamento di energia e materia proveniente dalla nostra galassia. Addi-
rittura un flusso di materia oscura sta invadendo il sistema solare, e quindi
anche la Terra, senza per fortuna arrecare conseguenze negative per la no-
stra biosfera, viaggiando alla velocità di 500 chilometri al secondo! E già
questi numeri sulle velocità di ‘crociera’ del nostro pianeta e della materia
oscura che viola i confini del nostro sistema solare sono di per sé inquie-
tanti e ci danno un quadro di un’esistenza – la nostra - dai contorni surreali.
A fine novembre 2018 abbiamo avuto la conferma dalla NASA che Voya-
ger 2 ha finalmente lasciato l’eliosfera. In seguito all’annuncio di qualche
tempo fa della sua vicinanza al confine del sistema solare, la sonda lo ha
finalmente varcato, dopo 41 anni di esplorazioni al suoi interno, iniziando
l’esplorazione dello spazio profondo in compagnia della sorella Voyager
1 che l’aveva preceduta in questa impresa nel 2012. Ogni dubbio è stato
spazzato via: uno degli strumenti di bordo ha infatti rilevato un numero
estremamente esiguo delle particelle a bassa energia che si trovano nell’e-
liosfera, trasportate dal vento solare. È di fatto l’addio definitivo dalla nostra
casa comune.
Il testo mette al centro i corpi minori del sistema solare: comete e asteroi-
di-meteoriti, veri fossili del sistema solare primitivo, ‘visti’ dalle più recenti
missioni spaziali che consentono di collegare il nostro sistema solare al

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mezzo interstellare. Rosetta, una missione spaziale dell’Agenzia Spaziale
Europea lanciata nel 2004 (e finita nel 2016) finalizzata allo studio della
cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, riscopre le comete come anello di
congiunzione tra le meteoriti, che gli scienziati possono studiare sulla Terra,
e il sistema solare che le comete attraversano continuamente. Le meteoriti
sono frammenti degli asteroidi verso i quali c’è una vera corsa nelle mis-
sioni attuali come Dawn e Osiris-REx, e future non solo per lo studio della
genesi e formazione del sistema solare ma per la possibile esplorazione e
sfruttamento delle loro risorse minerarie. Il nome latino di Rosetta è quanto
mai appropriato perché ricorda la stele di Rosetta, manufatto dell’antichità
che ha consentito di tradurre l’antica lingua egizia, fino ad allora rimasta
incomprensibile.
Non manca nel testo l’appuntamento con la missione New Horizons per
conoscere da vicino sia il pianeta nano Plutone e la sua luna Caronte, sia la
scoperta avvenuta a capodanno del 2019 di Ultima Thule, il corpo celeste
più lontano dal Sole mai raggiunto prima da una navicella umana.
Le missioni descritte mantengono tutte un target privilegiato più o meno
sottinteso in concomitanza con altri obiettivi: le ricerche sull’origine, l’evo-
luzione e la distribuzione della vita nell’Universo. L’astrobiologia, o esobio-
logia, rappresenta una nuova frontiera multidisciplinare di collegamento
tra gli studi sulla vita fuori dalla Terra. Grazie all’astrobiologia si sono am-
pliate le conoscenze nell’ambito di discipline fino ad ora considerate appar-
tenenti ad aree distinte che negli ultimi anni sono state fatte convergere
sinergicamente con lo scopo di raggiungere nuovi traguardi nelle ricerche
sulla vita di provenienza esogena. E non parliamo solo di un ampio ven-
taglio di nuove scoperte all’interno del sistema solare ma e soprattutto di
nuove evidenze che provengono dalla materia interstellare. In questo sen-
so la più grande conquista dell’astrobiologia è quella di costituire un ‘pon-
te’ di collegamento nelle ricerche sulla vita tra il nostro sistema e l’Universo
nella sua totalità.
Leggendo il testo il Sole sembra apparirci sempre più lontano, con la sua
luce che diventa più flebile a bordo delle sonde che stanno conquistando
lo spazio più esterno del sistema solare. Gli obiettivi delle missioni spaziali

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sembrano così interpretare il desiderio recondito in ognuno di noi di anda-
re alla ricerca di nuovi mondi in grado di ospitare una qualche forma di vita
extraterrestre, simile o non simile alla nostra proprio a partire dall’infinità
dei corpi minori che popolano il nostro sistema solare.

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