Unità di apprendimento - 1A scientifico 2013/14

1. UNITA’ DI APPRENDIMENTO
”IL VIAGGIO”
IL VIAGGIO SPAZIALE

2. L’Esplorazione Spaziale:
dalle osservazioni primitive fino ai Rover su Marte.
-PREMESSE e Introduzione all’argomento:
Le motivazioni ideali all'origine dei viaggi spaziali e dell'astronautica sono state molteplici e
variabili nelle diverse epoche storiche. L'esplorazione dell'ignoto, il progresso scientifico,
quello tecnologico, e la competizione internazionale tra le potenze del nostro pianeta sono
stati i motori più forti nella storia dell'esplorazione spaziale.
-I moventi
Un potente motore allo sviluppo tecnologico necessario ad effettuare i primi viaggi spaziali
fu la ricerca di prestigio e e di supremazia tecnologica da parte di alcuni stati, motivi per
cui nacque la corsa allo spazio, a partire dagli anni Cinquanta del XX secolo.
Attualmente tuttavia gli scopi prevalenti delle missioni, robotiche, nello spazio sono
scientifici: astrofisica, astronomia, osservazione della Terra e monitoraggio delle risorse del
pianeta, geofisica e geodesia, controllo del territorio, navigazione assistita, studio del
sistema Solare, telecomunicazioni televisive ed internet. L'astronautica attuale, con il lavoro
di astronauti in orbita attorno alla terra, spazia in settori che vanno dagli ambiti medici, a
quello della scienza dei materiali, della propulsione, del comportamento e altri ancora.
L'interesse e lo studio dello spazio extraterrestre da parte dell’uomo risalgono comunque a
epoche remote e difficilmente identificabili. Fin dalle prime testimonianze relative a epoche
preistoriche, l'uomo ha osservato e rappresentato elementi celesti, ma solamente dalla
seconda metà del XX secolo, con l'evoluzione delle tecnologie aerospaziali, si è potuto
fisicamente allontanare dall'atmosfera terrestre, e con uomini o mezzi automatici , iniziare
l'esplorazione spaziale.
-Le osservazioni del cielo in epoca primitiva ed antica
Le stelle sono sempre state sotto osservazione di studio da parte degli uomini antichi e di
molte civiltà come gli aztechi, i cinesi, gli indiani, gli arabi, i popoli della Mesopotamia e
dell'Antica Grecia: attraverso i vari eventi come le eclissi lunari e solari riuscirono a
mantenere i loro calendari precisi. I due più grandi astronomi dell'antichità furono Ipparco e
Tolomeo. Queste prime osservazioni astronomiche furono fatte completamente ad occhio
nudo e quindi con risultati modesti. Successivamente, con l'invenzione del telescopio, c'è
stato un grande impulso ed ampliamento dell'astronomia mediante l'osservazione del cielo.

3. L’Inizio delle Scoperte Spaziali
-Inizio dell'astronomia moderna
L'origine del telescopio è molto controversa, ma generalmente viene attribuita
a Hans Lippershey, un produttore di lenti olandese, che lo costruii nel 1608.
L'anno successivo, nel 1609, l'astronomo italiano Galileo Galilei ha introdotto
uno dei primi telescopi registrati nella storia, ottenendo diverse osservazioni
astronomiche che lo portarono a proporre il sistema eliocentrico . Le
osservazioni di Galileo includono la scoperta delle macchie solari, di maggiori
dettagli nella descrizione della Luna e dei principali satelliti di Giove.
-I primi voli orbitali dalla seconda metà del XX secolo
Il primo oggetto lanciato in orbita attorno alla Terra è stato lo Sputnik 1, nel
1957, da parte dell'Unione Sovietica. Gli strumenti a bordo dello Sputnik 1
rimasero funzionanti per 21 giorni. Infine, esso bruciò durante il rientro in
atmosfera, il 3 gennaio 1958, dopo circa 1.400 orbite e 70.000.000 km.
Seguirono i primi voli con equipaggi animali. La celebre cagnetta Laika,
lanciata nello spazio nel secondo volo orbitale terrestre, il 3 novembre 1957,
divenne il primo essere vivente a entrare in orbita, o comunque il primo
essere vivente superiore, considerando il fatto che sullo Sputnik 1 vi fossero
sicuramente microorganismi.
I cani Belka e Strelka trascorsero un giorno nello spazio a bordo del Korabl-
Sputnik-2 (Sputnik 5), il 19 agosto 1960, prima di tornare a Terra. Erano
accompagnati da un coniglio grigio, 42 topi, 2 ratti, mosche e un certo numero
di piante e funghi; tutti i passeggeri sono sopravvissuti. Erano le prime
creature terrestri ad andare in orbita e ritornare in vita.

4. L'esplorazione umana: Cosmonauti e Astronauti
Edward White compie la prima attività extra veicolare americana nello spazio con la Gemini 4 il 3 giugno del
1965.
Sempre nell'ambito del programma sovietico, il 12 aprile 1961 il cosmonauta Jurij Gagarin fu il primo essere
umano a volare nello spazio esterno, mentre Valentina Vladimirovna Tereškova è stata la prima donna ad
andare nello spazio, il 16 giugno 1963, e l'unica fino alla prima missione di Svetlana Evgen'evna Savickaja. La
prima attività extra veicolare (EVA) della storia fu effettua
ta dal cosmonauta Aleksej Archipovič Leonov, durante la missione Voskhod 2, il 18 marzo 1965. La prima
donna fu invece la stessa Svetlana Evgen'evna Savickaja, il 25 luglio 1984, mentre era a bordo della stazione
spaziale Salyut 7.Gagarin al suo rientro venne "battezzato" cosmonauta (marinaio dell'universo), mentre gli
Stati Uniti, in occasione del volo suborbitale Mercury-Redstone 3 di Alan Shepard, crearono il termine
astronauta (marinaio delle stelle); entrambi i termini derivano dalla lingua greca.
-Le vittime
Non sono note con precisione le numerose vite umane tributate alla corsa allo spazio ma, in particolare,
nella storia della gara russo-americana, si crearono molti tragici eventi. Quando l'Apollo 15 lasciò la
superficie lunare, venne lasciato sul posto un "monumento", una statuetta chiamata Fallen Astronaut, e una
targa con incisi quattordici nomi di astronauti e cosmonauti di entrambe le nazioni, otto americani e sei
sovietici, che persero la vita nell'impresa spaziale.Il 23 marzo 1961, durante un allenamento in atmosfera di
ossigeno puro, esplose un primo cosmonauta Valentin Bondarenko. Dopo 6 anni da questa tragedia,
analogamente, in America, il 27 gennaio 1967, durante le prove a terra dell'Apollo 1 ci fu un incendio che
uccise i tre membri dell'equipaggio - Virgil Grissom, Edward White e Roger Chaffee. Nella cabina vi era
ossigeno puro, in genere utilizzato dagli americani a pressione ridotta in modo da riottenerne la stessa
pressione parziale anche in fase operativa, mentre i sovietici utilizzavano aria (queste differenze tecniche
causarono qualche difficoltà nell'incontro russo-americano del Programma test Apollo-Sojuz).Il 24 aprile
1967 sulla Soyuz-1, Vladimir Komarov morì durante l'atterraggio a causa di un malfunzionamento del
paracadute del modulo di discesa. Il 30 giugno 1971, al momento dello sbarco della Soyuz-11, si verificò una
depressurizzazione del lander. Morirono tutti e tre i membri dell'equipaggio - Georgij Timofeevič
Dobrovol'skij, Vladislav Nikolaevič Volkov, Viktor Patsayev.Il 15 novembre 1967 il pilota del razzo X-15
Michael Adams raggiunse una quota di 81 km, ma il velivolo si distrusse durante la discesa e il pilota rimase
ucciso.Robert Lawrence, Clifton Williams, Charles Bassett, Elliot C e Theodore Freeman morirono in velivoli
da addestramento. I loro nomi sono immortalati sul "Mirror Space"; stranamente, non c'era Joseph A.
Walker.Dal 1971 fino alla fine della corsa allo spazio non vi furono più vittime. Due incidenti si sono poi
verificati alle navette, space shuttle (Challenger nel 1986 e Columbia nel 2003).Altri astronauti morirono in
missioni non spaziali, come i quattro americani che persero la vita nell'incidente del velivolo T-38 Talon (1982
Thunderbirds Indian Springs Diamond Crash) e il sovietico Yuri Gagarin, il primo uomo a raggiungere lo
spazio, che incontrò la morte nello schianto del suo aereo MiG-15 nel 1968.Lo Space Mirror Memorial, o
Astronaut Memorial, è un altro monumento sito al John F. Kennedy Space Center Visitor Complex a Merritt
Island, in Florida, che commemora vittime di missioni americane.

5. Le Missioni Lunari - «Questo è un grande passo per un uomo ma
un grande passo per l’umanità »
-La sonda sovietica Luna 2
Il passaggio della sonda Luna 1 in prossimità dell'orbita lunare, e il rilevamento
dello scarso o nullo campo magnetico selenita, entrando successivamente in
orbita solare, segna l'inizio dell'esplorazione lunare, che ufficialmente si vuole
collocare con l'allunaggio del 1959, quando la sonda sovietica Luna 2 impattò
con la superficie lunare. Nello stesso anno, il 7 ottobre, la missione Luna 3
trasmise a Terra fotografie dell'allora mai vista faccia nascosta della Luna. Fu
l'inizio di una serie decennale di esplorazioni lunari condotte da sonde
automatiche. Luna 9 il 3 febbraio 1966 eseguì il primo atterraggio morbido sulla
Luna; Luna 10 divenne il primo velivolo spaziale ad orbitare intorno alla Luna il
3 aprile 1966. Il Programma Zond nel 1964 riuscì ad effettuare un sorvolo
ravvicinato in orbita lunare, e successivamente, ad inviare e a far rientrare sulla
terra un equipaggio animale composto da diverse specie, tra cui alcune
tartarughe. L'esplorazione sovietica della luna, anche in anni successivi si
effettuò sempre con sonde automatiche o comandate da terra, come il robot
Lunokhod della missione Luna 17. Le missioni umane furono condotte solo dagli
USA. In risposta ai successi del programma sovietico di esplorazione spaziale, il
presidente degli Stati Uniti d'America John F. Kennedy dichiarò al Congresso il
25 maggio 1961: "io credo che questa nazione debba impegnarsi per
raggiungere entro la fine del decennio l'obiettivo di portare un uomo sulla Luna
e riportarlo sulla Terra". Nello stesso anno le autorità sovietiche annunciano
pubblicamente la volontà di portare un equipaggio sulla Luna e di installarvi una
base. Nell'ambito del programma Apollo gli astronauti Neil Armstrong e Buzz
Aldrin, nel 1969, attesi da Michael Collins sul modulo di comando in orbita
intorno al satellite, furono i primi ad atterrare sulla luna e camminare sulla sua
superficie, poi seguiti da altri dieci uomini nel periodo compreso tra il 1969 e il
1972.

6. Le stazioni orbitanti – Da Ieri ad Oggi
-Le stazioni del progetto Saljut furono i primi insediamenti umani extraterrestri.
Nel 1971 la stazione spaziale russa Saljut 1 fu il primo presidio permanente al di fuori dell'atmosfera, sostituita
successivamente da altre stazioni, le sovietiche Saljut 2, Saljut 3, Saljut 4, Saljut 5, Saljut 6, Saljut 7, lo Skylab
statunitense, la stazione spaziale Mir, ancora sovietica, poi russa, la Stazione Spaziale Internazionale (siglata
ISS, progetto canadese (CSA), europeo (ESA), giapponese (JAXA), russo (RKA), statunitense (NASA)) e la
Tiangong 1 cinese, già in pieno XXI secolo.
A partire dai primi anni del XXI secolo molti stati hanno annunciato di aver rilanciato l'esplorazione lunare per
sfruttare le risorse del satellite. la quantità esatta di elio-3 depositato dal vento solare nelle rocce non è nota,
e potrebbe non essere comunque redditizio estrarlo. Il Cosmochimico e geochimico Ouyang Ziyuan
dell'Accademia delle Scienze cinese, a capo del Programma Chang'e per l'esplorazione della Luna, ha
affermato che uno dei principali obiettivi del programma è ottenere una fonte di elio-3 da cui trarre il
combustibile per la generazione di energia tramite tre voli annuali. Nel gennaio 2006 la compagnia spaziale
russa RKK Energiya ha annunciato di prevedere di poter estrarre elio-3 dalla Luna entro il 2020.
Dal 2010 l'uomo continua ad essere presente nello spazio grazie alla Stazione Spaziale Internazionale.
Oltre all'invio di sonde sul nostro satellite, sono state inviate sonde su tutti i pianeti del sistema solare con lo
scopo di avere maggiori informazioni scientifiche.
Al 2012, le sonde Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 10 e Pioneer 11, sono gli unici quattro artefatti prodotti
dall'umanità usciti dal Sistema solare, mentre la sonda New Horizons è il quinto oggetto artificiale come
distanza dalla Terra. Sviluppata dalla NASA per l'esplorazione di Plutone, pianeta nano scoperto nel 1930 da
Clyde Tombaugh e della sua doppia componente Caronte. Attualmente la sonda più veloce è la Voyager 1 con
la velocità di 17,042 km/s (3,595 UA all'anno).
Prima del lancio della sonda, il capo missione S. Alan Stern, ha confermato che a bordo c'èra una parte delle
ceneri di Clyde Tombaugh facendo così diventare i suoi resti, al termine della missione, gli unici resti umani ad
aver lasciato il Sistema Solare.
Il lancio è avvenuto il 19 gennaio 2006 dalla base di Cape Canaveral ed ha raggiunto le vicinanze di Giove il 28
febbraio 2007 e l'orbita di Urano nel marzo 2011 e si prevede che raggiungerà Plutone il 14 luglio 2015.
Ogni sonda Pioneer possiede una placca metallica che identifica il loro luogo e il loro tempo d'origine, per
informare altri viaggiatori spaziali che potranno ritrovare le placche in un lontano futuro, mentre per le sonde
Voyager la NASA ha voluto anche inserire un messaggio omnicomprensivo a bordo di Voyager 1 e Voyager 2,
una sorta di capsula temporale con l'intenzione di comunicare la storia del nostro mondo ad eventuali forme
di vita extraterrestri.

7. Le missioni nel sistema solare nel XXI secolo
-Marte
All'inizio del XXI secolo sono stati inviati tre rover: Spirit, Opportunity e Curiosity. Uno dei rover più importanti
lanciati verso Marte è stato Mars Science Laboratory (MSL), nominato Curiosity, lanciato il 26 novembre 2011
ed atterrato su Marte il 6 agosto 2012[4]. Subito dopo l'atterraggio, effettuato con successo usando un metodo
più preciso delle missioni precedentemente inviate sul pianeta, il rover ha cominciato ad inviare delle immagini
dalla superficie. La durata della missione è prevista in almeno un anno marziano (circa 2 anni terrestri) e lo
scopo sarà quello di investigare sulla passata e presente capacità di Marte di sostenere la vita.Per consentire
analisi più approfondite, Curiosity trasporta strumenti scientifici, forniti dalla comunità internazionale, più
avanzati rispetto a quelli di qualunque altra missione precedente sul pianeta rosso; è inoltre circa cinque volte
più pesante e due volte più lungo dei rover Spirit e Opportunity arrivati sul pianeta nel 2004.
-Plutone
New Horizons è la prima sonda spaziale lanciata verso Plutone e il suo satellite Caronte il 19 gennaio 2006.
Sviluppata dalla NASA, si prevede che raggiungerà Plutone il 14 luglio 2015.Con una velocità di 58 536 km/h
(circa 16,26 km/s), raggiunta allo spegnimento del terzo stadio, è l'oggetto artificiale più veloce che abbia mai
abbandonato la Terra. La missione prevede che la sonda continui poi il viaggio dirigendosi verso la fascia di
Kuiper per inviare dati alla Terra sulla fascia. L'obiettivo primario è di studiare la geologia e la morfologia del
pianeta nano Plutone e del suo satellite Caronte, creare una mappa della superficie dei due corpi celesti e
analizzarne l'atmosfera. Altri obiettivi sono lo studio dell'atmosfera dei due corpi celesti al variare del tempo,
l'analisi ad alta risoluzione di alcune zone di Plutone e Caronte, l'analisi della ionosfera e delle particelle cariche,
la ricerca di atmosfera attorno a Caronte, lo studio dei due satelliti minori Notte e Idra, la ricerca di eventuali
satelliti o anelli sconosciuti e possibilmente l'analisi di un ulteriore oggetto della fascia di Kuiper.
-Progetti Futuri
Nel 2004 il presidente degli Stati Uniti George W. Bush ha annunciato gli obiettivi del nuovo programma spaziale
statunitense che prevede il ritorno dell'uomo sulla Luna e la messa in servizio della nuova navetta della NASA
che dovrebbe sostituire l'ormai obsoleto Space Shuttle dal 2010. Il passo successivo sarà la missione umana su
Marte che però probabilmente non avverrà prima del 2020. L'amministrazione Obama ha però rivisto questi
obiettivi. Obiettivi dell'esplorazione spaziale sono lo studio dell'origine e della struttura dell'universo, la ricerca
di forme di vita extraterrestre, la colonizzazione (e lo sfruttamento) di corpi celesti e lo sviluppo di nuove
tecnologie che trovano poi un più vasto campo applicativo anche in altri settori.