Impresa a metà tra sport estremo e scienze aerospaziali quella compiuta dal 43enne austriaco Felix Baumgartner, che è riuscito a infrangere la barriera del suono lanciandosi dalla quota di 39.043 metri, raggiunta a bordo di una capsula agganciata a un pallone stratosferico, e toccando la velocità di 1.342 km/h pari a Mach 1,24. Una caduta libera durata 4 minuti e 19 secondi, iniziata con una temperatura di 57 gradi Celsius sotto zero e affrontata con una tuta pressurizzata sviluppata per la missione denominata Red Bull Stratos. La salita verso la stratosfera, durata due ore e 48 minuti, e il successivo lancio sono avvenuti sopra il New Mexico, in corrispondenza di Roswell, località rimbalzata alle cronache nel 1947 richiamata per il ritrovamento di detriti attribuiti a Ufo.
L’impresa di Baumgartner è assolutamente reale, al punto di essere stata interamente documentata e trasmessa in diretta televisiva streaming. Il ritardo di circa mezzo minuto avrebbe consentito l’interruzione delle immagini qualora si fosse verificato un incidente. Per fortuna l’intera fase ascensionale, ma soprattutto la discesa si è svolta secondo quanto prestabilito, con Baumgartner che è riuscito in pochi secondi a regolare l’assetto e stabilizzare il corpo rispetto alla traiettoria di caduta. In caso contrario l’onda d’urto che si sviluppa nel superamento della barriera del suono avrebbe potuto avere conseguenze disastrose. E’ la prima volta che un uomo si lancia senza protezione alcuna da una quota così proibitiva, dopo il tentativo effettuato nel lontano 1960 dal colonnello americano Joe Kittinger, presente nella sala di controllo della missione Red Bull Stratos, che resta in possesso del primato assoluto di caduta libera pari a 4 minuti e 36 secondi. Raggiunta la velocità massima, dopo 4’19″ Felix Baumgartner ha aperto il paracadute che lo ha portato a toccare terra nel deserto del New Mexico dopo altri 4 minuti e 44 secondi. Ora può vantare tre record: velocità massima in caduta libera (1.342 km/h) e quota maggiore di lancio (39.043 metri) che corrisponde anche alla massima altezza raggiunta a bordo di un pallone stratosferico.
“A volte bisogna salire molto in alto per capire quanto siamo piccoli sulla Terra” – proferito Baumgartner dopo aver portato a compimento la sua missione. Una frase che non potrà mai diventare celebre come quella di Neil Armstrong sulla Luna, ma aiuta a dare significato a questo tipo di risultato.
La ricerca scientifica ha fatto sicuramente passi in avanti, avendo messo a punto una tuta che ha consentito di mantenere la pressione a valori minimi. E poi c’è l’abilità di Baumgartner a sfruttare l’aria rarefatta per raggiungere velocità limiti e poi adeguarsi alla pressione atmosferica crescente durante la caduta. Senza tenere conto dell’aspetto psicologico e della straordinaria preparazione ad affrontare l’impresa avendo consapevolezza di essere a metà tra la terra e lo spazio.
Il terzo ed il quarto satellite del sistema globale di navigazione satellitare Galileo sono stati lanciati in orbita dallo spazio porto europeo nella Guyana Francese. Si aggiungono al primo paio di satelliti lanciati un anno fa, completando così la fase di validazione del programma Galileo. Il lanciatore Soyuz ST-B, operato da Arianespace, si è alzato alle 18:15 GMT (20:15 CEST) del 12 ottobre dal Centro Spaziale della Guyana. Tutti gli stadi del veicolo Soyuz hanno funzionato nominalmente e lo stadio superiore Fregat-MT ha rilasciato i satelliti Galileo nell’orbita selezionata a 23.200 Km di altitudine, dopo 3 ore e 45 minuti dal lancio.
I satelliti sono stati costruiti da un consorzio capitanato da Astrium come appaltatore principale, con Thales Alenia Space incaricata dell’assemblaggio, integrazione e test. Le operazioni sono dirette da SpaceOpal, una società congiunta del Centro Aerospaziale Tedesco DLR e dell’italiana Telespazio, mentre le prime operazioni di controllo dei satelliti sono effettuate da un team congiunto ESA- CNES, l’Agenzia spaziale francese, a Tolosa, Francia. Dopo i controlli iniziali, i satelliti passeranno ai Centri di Controllo Galileo di Oberpfaffenhofen, in Germania, e del Fucino, in Italia, dove saranno testati prima di essere commissionati per la fase di validazione del servizio di Galileo. Dal punto di vista delle prestazioni, questi satelliti IOV per la Validazione In Orbita sono come i satelliti che saranno lanciati successivamente.
Con quattro satelliti identici in orbita, ora l’ESA sarà in grado di dimostrare appieno le prestazioni del sistema di posizionamento Galileo prima dello spiegamento dei rimanenti satelliti operativi.
“Già dal primo lancio un anno fa, la tecnologia Galileo ha mostrato le sue qualità in orbita – ha detto Didier Faivre, Direttore ESA del Programma Galileo e delle relative attività di Navigazione – Grazie ai satelliti lanciati oggi, la fase di test sarà completata ed aprirà la strada per un vero e proprio, rapido dispiegamento della costellazione. È previsto il lancio di diciotto satelliti per la fine del 2014, momento in cui gli europei riceveranno i primi servizi”. La piena capacità operativa di Galileo, o FOC (Full Operational Capability) sarà raggiunta nel 2018 con 30 satelliti (compresi i quattro IOV e quelli di riserva in orbita).
Il sistema Galileo
Galileo è il sistema globale di navigazione satellitare europeo. Quando ultimato, consisterà di 30 satelliti e delle infrastrutture di terra associate. La definizione, lo sviluppo e la fase di Validazione In Orbita (IOV) del programma Galileo sono portati avanti dall’ESA, e co-finanziati dall’ESA e dalla Commissione Europea. Questa fase conduce ad una mini-costellazione di quattro satelliti e ad una ridotta infrastruttura di terra dedicata alla validazione del sistema. I quattro satelliti lanciati durante la fase IOV sono il nucleo della costellazione che sarà ulteriormente estesa per raggiungere la piena capacità operativa (FOC). La fase FOC è finanziata completamente dalla Commissione Europea. La Commissione e l’ESA hanno siglato un accordo di delega secondo il quale ESA agisce come ente appaltante e di progettazione per conto della Commissione.
Telespazio svolge un ruolo di primaria importanza in Galileo, avendo realizzato presso il Centro spaziale del Fucino uno dei due centri di controllo che gestiranno la costellazione e la missione del programma. Telespazio, inoltre, è impegnata nello realizzazione di una vasta gamma di applicazioni basate su Galileo, sia per usi civili (Open Signal e Commercial Services) che governativi (Pubblic Regulated Services). Attraverso Spaceopal, società costituita in joint venture con l’azienda dell’agenzia spaziale tedesca DLR GfR, Telespazio interviene significativamente durante tutte le fasi della vita operativa del sistema Galileo. Spaceopal, infatti, è responsabile delle operazioni e della logistica integrata dell’intero sistema e con quattro satelliti operativi in orbita potrà garantire lo sviluppo di tutti i prodotti operativi necessari a regime per la sua piena operatività.
Dopo la messa in orbita del terzo e del quarto satellite della costellazione, il Centro di Controllo Galileo del Fucino è stato coinvolto nelle attività della fase IOT (In Orbit Test) del programma, volte a verificare le funzionalità e le prestazioni del payload dopo il lancio e la separazione dal lanciatore. Successivamente, il Fucino opererà per la verifica e validazione in orbita del sistema complessivo, nell’ambito della fase IOV (In Orbit Validation) del programma.
Nella fase operativa successiva al completamento del sistema, il Centro di Controllo gestirà le attività della missione Galileo relative alla generazione e alla trasmissione a bordo del messaggio di navigazione, alla conseguente fornitura all’utenza dei servizi di navigazione, al monitoraggio della qualità del servizio, e alla gestione del segmento terreste del sistema. Spaceopal è responsabile delle operazioni di lancio dei satelliti Galileo, che la società garantisce utilizzando i “LEOP Operations Control Centres” di Tolosa e Darmstadt operati rispettivamente da CNES ed ESOC, attraverso i “Galileo Control Centres” di Fucino e Oberpfaffenhofen, operati da Telespazio e DLR GfR.
C’è tanta acqua nella nube pre-stellare L1544, situata in direzione della costellazione del Toro. A rivelare la presenza di questo elemento fondamentale per lo sviluppo di forme di vita, per la prima volta osservato anche sotto forma di vapore in quella che può essere considerata la ‘culla’ di una nuova stella e di un futuro sistema planetario, è stato lo studio condotto da un team di ricercatori guidato da Paola Caselli dell’Università di Leeds e associata INAF a cui partecipano Claudio Codella dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri e Brunella Nisini dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma. Determinanti per la scoperta sono state le osservazioni condotte dal satellite dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) Herschel Space Observatory e dal suo spettrometro HIFI (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared spectrometer). Gli astronomi avevano finora tentato inutilmente di misurare l’abbondanza dell’acqua nelle nubi pre-stellari. Solo l’entrata in funzione del telescopio spaziale Herschel, lanciato nel 2009, ha permesso finalmente di rivelarne la presenza in quelle regioni dove stanno formandosi nuovi astri. “Il motivo di questa difficoltà è che l’interno delle nubi pre-stellari è troppo freddo perché l’acqua sia in forma di vapore e possa essere osservata” dice Claudio Codella. “Riteniamo che la maggior parte dell’acqua sia congelata sulla superficie dei grani di polvere che compongono le nubi, ricoprendoli con spessi mantelli di ghiaccio, dove anche altre molecole organiche (pre-biotiche) si formano e rimangono intrappolate. Questi grani di polvere sono i costituenti principali delle future comete, asteroidi, lune e pianeti”.
Stelle come il nostro Sole formano all’interno di nubi molecolari dense composte di gas e fini grani di polvere (circa 1000 volte più piccoli delle particelle di sabbia). Queste nubi pre-stellari appaiono come macchie scure in immagini ottiche del cielo, poiché assorbono tutta la luce visibile delle stelle che sono dietro di loro. Le nubi sono fredde – si trovano infatti a circa -263 gradi Celsius, vicinissime allo zero assoluto di temperatura – e contengono tutti gli ingredienti per formare una stella e un sistema planetario come il nostro. Rappresentano inoltre il punto di partenza di tutto il processo della formazione di stelle e pianeti, per cui possono dare informazioni fondamentali sulla nostra origine. È quindi estremamente importante studiare la loro composizione chimica ed in particolare la quantità dell’ingrediente cruciale per la vita: l’acqua. Le misure di Herschel non sono solo riuscite a individuare la presenza di acqua in L1544, ma sono così accurate da aver permesso agli scienziati di dare una stima affidabile della sua abbondanza. “Grazie allo strumento HIFI a bordo di Herschel, il vapor d’acqua è stato finalmente non solo rivelato in una nube pre-stellare, ma addirittura quantificato” sottolinea Brunella Nisini. “La massa totale di vapor d’acqua individuata il L1544 è corrispondente a circa 2000 oceani terrestri, mentre è presente una ben più grande riserva di acqua ghiacciata, corrispondente a circa 2,6 masse di Giove. Questo valore è stato stimato in base a modelli chimici che riproducono la quantità di vapor d’acqua osservato”.
HIFI ha identificato nello spettro della radiazione infrarossa proveniente da L1544 una riga prodotta dall’acqua sia in emissione che in assorbimento, con un profilo che indica che il collasso gravitazionale della nube è appena iniziato: le molecole di acqua osservate stanno muovendosi verso il centro della nube, la culla della futura stella. “Per mantenere l’acqua in forma di vapore nel centro freddo e denso della nube, è necessaria la presenza di particelle energetiche (raggi cosmici Galattici)”, spiega Paola Caselli, che ha guidato il lavoro i cui risultati sono in corso di pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal Letters. “I raggi cosmici entrano nella nube, collidono con l’idrogeno molecolare, ovvero l’ingrediente gassoso più’ abbondante, il quale a sua volta produce una debole luce ultravioletta. Questa illumina i mantelli ghiacciati della polvere, liberando le molecole dell’acqua e mantenendo il vapor d’acqua ad un livello che solo Herschel è in grado di rivelare”.
I risultati ottenuti con le misure di Herschel rivelano la stretta connessione tra polvere e gas in una nube, appena prima la formazione di una stella e forniscono la prima osservazione dell’abbondanza di acqua all’interno di una nube genitrice di una futura stella come il nostro Sole e del suo potenziale sistema planetario. Queste fondamentali osservazioni sono tutte italiane, in quanto sono state ottenute utilizzando il tempo garantito italiano dello strumento HIFI di Herschel, ricevuto per il coinvolgimento del nostro Paese nella costruzione dello strumento. HIFI è stato progettato e costruito da un consorzio di agenzie, istituti di ricerca e dipartimenti universitari europei, canadesi e americani. Per l’Italia ha partecipato l’Agenzia Spaziale Italiana, l’INAF-IFSI e l’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri.
Ha preso il via, non senza qualche momento di apprensione, la prima missione privata di rifornimento della stazione spaziale internazionale. La compagnia privata SpaceX ha lanciato con successo la capsula Dragon dal Kennedy Space Center di Cape Canaveral. La partenza è avvenuta alle 2.35 ora locale di lunedì 8 ottobre 2012. Il primo volo operativo commerciale della storia prende il nome di Crs-1, acronimo di Commercial Resupply Services, e rientra nel contratto da 1,6 miliardi di dollari che l’agenzia spaziale americana ha sottoscritto con SpaceX, società che fa capo a Elon Musk, inventore del sistema di pagamento via internet Pay Pal, per un totale di 12 lanci diretti alla stazione spaziale per trasferire materiali, pezzi di ricambio e rifornimenti per l’equipaggio. La missione dimostrativa aveva consentito di collaudare con successo nel maggio 2012 il veicolo cargo Dragon, che in quella occasione si è agganciato regolarmente al complesso orbitale. Il razzo vettore Falcon 9 ha portato in orbita il carico di oltre 400 chilogrammi che comprende esperimenti, cibo, indumenti e altro materiale d’uso e consumo a bordo della Iss. Una curiosità: a bordo di Dragon ha viaggiato un piccolo frigorifero in cui, insieme a campioni biologici, ci sono anche dei gelati, dono per gli astronauti. Momenti di tensione, anche se ottimamente gestiti in sala controllo, sono stati vissuti un minuto e 28 secondi di volo dopo la partenza, quando uno dei nove motori del primo stadio si è spento. Il computer di bordo ha comandato l’allungamento della prima fase di spinta servito a compensare il calo di potenza. Il secondo stadio, invece, ha funzionato regolarmente fino al tempo previsto di 10 minuti e 24 secondo dopo il decollo, permettendo di rispettare i parametri per l’inserimento della capsula in orbita ellittica con apogeo a 326 chilometri all’apogeo e perigeo a 211. Il problema a uno dei nove motori del primo stadio del razzo Falcon 9 non ha trovato impreparati i tecnici di SpaceX, perché questa eventualità è stata prevista in fase di progettazione, così come la manovra che ha posto rimedio al problema propulsivo. Ciò rappresenta un grosso vantaggio anche in vista del possibile utilizzo di Dragon per il trasferimento degli astronauti in orbita, oggi affidato esclusivamente alle capsule russe Soyuz dopo il pensionamento degli Space Shuttle. Peraltro, Dragon è al momento l’unico cargo spaziale in grado di rientrare sulla Terra portando indietro materiali ed esperimenti scientifici completati. In alternativa, sia il cargo russo Progress che l’ATv europeo si disintegrano al rientro nell’atmosfera. Una volta vicino alla Iss, Dragon viene agganciata dal braccio robotico e fatta attraccare, diventando un pezzo della stazione fino al 28 ottobre quando se ne distaccherà per ammarare nel Pacifico, riportando a terra un quantitativo doppio del materiale trasferito in orbita. Agli inizi del 2013 toccherà anche alla Orbital Science esordire con il proprio veicolo automatico Cygnus, il cui involucro pressurizzato è realizzato negli stabilimenti di Torino di Thales Alenia Space. Anche Cygnus appartiene alla categoria delle capsule non recuperabili.
La scoperta di un buco nero al centro della nostra galassia è solo una delle tante risposte relative ai segreti dell’Universo, ottenute grazie all’impiego di strumenti avanzati che operano al di fuori della cortina dell’atmosfera e dell’influenza del campo magnetico terrestre. Il satellite Integral, lanciato il 17 ottobre 2002 dall’Agenzia Spaziale Europea con il razzo vettore russo Proton dalla base di Baikonour, ha permesso per l’appunto di osservare il cuore della Via Lattea e confermare la presenza del buco nero. Un risultato ottenuto grazie alla grande risoluzione spettrale consentita dalle apparecchiature di bordo, dotate di una sensibilità mai raggiunta in precedenza. Il telescopio per raggi gamma Ibis, che rappres enta la componente principale del contenuto italiano alla missione Integral, consente di puntare con estrema precisione le regioni cosmiche dove sono presenti queste sorgenti e rivelare i singoli oggetti celesti che le emettono, contribuendo ad acquisire informazioni fondamentali su natura e caratteristiche di questi fenomeni, a cominciare dalla luminescenza.
Pietro Ubertini, direttore dell’Istituto di astrofisica spaziale e fisica cosmica, intervenuto allo Space Day di BergamoScienza, ritiene indispensabile concepire nuovi e ancora più potenti strumenti di osservazione pronti a succedere a Integral, che nel frattempo continua la missione nella sua orbita eccentrica di 72 ore a 155mila km dalla Terra.
Parlare di buchi neri e lampi gamma significa fare un viaggio virtuale attraverso l’universo violento. L’identikit del buco nero presente al centro della nostra galassia è tranquillizzante dal punto di vista astrofisico. Ha una massa 3,7 volte quella del Sole e intorno a sé ha creato un vuoto cosmico. Soprattutto, corrisponde al punto matematico intorno al cui ruota la nostra galassia. Nelle altre galassie ne sono stati scoperti una dozzina, ma si pensa che ce ne siano milioni.
“Integral ha passato i primi cinque anni a osservare il centro della galassia – spiega Ubertini, principal investigator della missione – Poi si è deciso di guardare all’esterno della nostra galassia per capire come i buchi neri abbiano influito sulla formazione dell’universo. Non sono solo mostri gravitazionali, ma aiutano a capire come l’universo di idrogeno si è trasformato ed evoluto in stelle e galassie. Integral ha scoperto 700 galassie che emettono grosse quantità di raggi gamma. Se capiamo la correlazione tra collasso dell’idrogeno e momenti successivi alla formazione di un buco nero, possiamo ritenere di aver interpretato il funzionamento dell’universo”.
Finora sono stati osservati cinquemila lampi gamma ma nessuno di questi proveniente da un buco nero con massa 100 o 1000 volte più grande di quella del Sole. Nel contempo si è appurato come molti dei sistemi binari abbiano visto una delle due stelle trasformarsi in buco nero (ne sono state scoperte oltre 500). Fenomeni che si intrecciano con il grande interrogativo dell’energia e della materia oscura che compongono il 97% dell’universo, a sua volta formato da stringhe ovvero strisce di instabilità gravitazionale. Proprio nel giugno 2012 l’Agenzia Spaziale Europea ha approvato la missione Euclid, nuovo telescopio spaziale che verrà lanciato nel 2020 con un vettore Soyuz dalla Guyana Francese e, operando nel punto di equilibrio di Lagrange L2 (uno dei punti di bilanciamento delle azioni gravitazionali di Sole e Terra) avrà il compito di realizzare il censimento delle galassie fino a 10 miliardi di anni di età e rivelare le forze che accelerano l’espansione dell’universo, ovvero quella energia oscura che rappresenta oltre due terzi della massa e dell’energia dell’universo.
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