I veicoli spaziali 1

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Aerospaziale
Scritto da Patrizio C. Casiraghi   
Sabato 16 Maggio 2009 11:39

Il vuoto dello spazio inizia a circa 80 km sopra di noi. In realtà c'è ancora traccia dell'atmosfera terrestre ben al di sopra, ma oltre i 200 km la densità è così bassa da non riuscire a frenare in modo apprezzabile il moto di un veicolo spaziale.

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Proprio per questo motivo i veicoli spaziali vengono posti in orbita a quote così elevate. Grazie però all'assenza di atmosfera, i nostri veicoli non necessitano di ali o di forme aerodinamiche per muoversi nel vuoto spaziale. Questo facilita il compito dei progettisti, che possono concentrare le loro attenzioni sullo scopo della missione che il veicolo andrà a compiere, senza cercare compromessi con ali ingombranti ed attuatori aerodinamici con profili obbligati. I veicoli spaziali che orbitano attorno alla Terra sono chiamati satelliti artificiali, quelli naturali sono ad esempio la ben nota Luna. I veicoli destinati ad esplorare altri corpi celesti sono chiamati sonde spaziali. L'architettura dei satelliti e delle sonde è molto simile, pertanto le problematiche che pongono nella loro progettazione e realizzazione, in linea di massima, sono le stesse.
Non dovendo dotare il veicolo di ali e simili, il veicolo può assumere la forma di qualsiasi solido euclideo, l'importante è stabilire il centro di massa ed il baricentro, per garantire stabilità al veicolo ed evitare moti parassiti. Pertanto si deve procedere a realizzare la struttura portante, lo scheletro su cui poi verranno fissati tutti i sistemi di bordo. Questi sistemi sono quelli destinati al raggiungimento della missione alla quale è destinato il nostro veicolo, quindi ai sistemi di telecomunicazioni, all'elaboratore elettronico, gli eventuali impianti di termoregolazione (ci sono apparati che esigono il caldo, altri il freddo), i razzi di manovra, i sistemi di navigazione ed infine i generatori d'energia.

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I satelliti artificiali,indipendentemente che siano d'uso militare, scientifico e commerciale, si possono distinguere in satelliti per le telecomunicazioni (radio, TV, internet, ecc.), satelliti ambientali (mappano in continuazione il nostro pianeta con fotocamere all'infrarosso, radar, ecc.), scientifici (sensori rivolti verso lo spazio o destinati a rilevare il valore dele radiazioni, ecc.), meteorologici, per la navigazione (i più noti sono quelli della serie GPS, non c'è molto da aggiungere) e nel caso dei militari anche satelliti armati(dispositivi anti satellite o anti missile). Le sonde spaziali spesso fondono assieme le caratteristiche di diversi tipi di satellite ed in più hanno la possibilità di far sbarcare moduli appositi su altri corpi celesti,  detti Lander,e talvolta adatti anche a muoversi, detti rover.
Per quanto riguarda i satelliti ed i loro carichi paganti, c'è una tale vastità e varietà di dispositivi che poche pagine non bastano a descriverli tutti. Più nello specifico tecnico ci sono i sistemi di manovra e queli destinati ad erogare l'energia degli apparati di bordo che meritano un approfondimento.
Non basta spedire il nostro veicolo sulla giusta traiettoria, occorre anche che esso abbia una stabilità e la manovrabilità adatta al tipo di missione. Un modo semplice è quello di disporre le masse all'interno in modo da creare uno squilibrio tra centro di massa e baricentro. Così facendo il veicolo nello spazio si orienterà con il centro di massa in direzione del movimento, sebbene questo non escluda l'instaurarsi di fastidiosi moti parassiti. Un altro metodo per garantire stabilità all'assetto del veicolo è farlo ruotare rapidamente su uno dei suoi assi.

LROspacecraft

L'effetto giroscopico impedisce al veicolo di cambiare assetto, preventivamente voluto già in fase di progetto. Un tipo particolare è quello che sfrutta la piattaforma inerziale, un complicato sistema di giroscopi in grado di fornire i valori di posizione ed orientamento di un veicolo ad un elaboratore elettronico che attraverso i razzi di manovra mantiene l'orientamento o lo cambia se richiesto. Questa piattaforma è però un dispositivo delicato, preciso ma che può guastarsi facilmente o perdere di precisone ed è anche costoso. Infine vi è un sistema di controllo attuato da sensori puntati su determinate stelle. Al minimo movimento della stella l'elaboratore di bordo risponde accendendo i razzi di manovra. Si può capire che i sistemi di controllo sono diversi e che si restano meglio a certe attività piuttosto che ad altre. Per esempio la piattaforma inerziale è adatta a satelliti come il telescopio spaziale Hubble (HST) che devono spesso cambiare orientamento.

 

Per discuterne insieme rimando al post sul forum "I veicoli spaziali 1"

 

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