Sapere Scienza

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LightSail 2, a vele (solari) spiegate per viaggiare nello spazio

27 Giugno 2019

Esplorare lo spazio navigando con delle vele. No, non saranno spinte dal vento ma dal Sole. Un sogno che oggi fa un passo in più verso la sua realizzazione attraverso la missione LightSail 2 della Planetary Society. Questo LightSail 2 ha appena lasciato il nostro pianeta prendendo un passaggio dal razzo Falcon Heavy di Space X, lanciato il 25 giugno scorso. Come è possibile veleggiare sfruttando la nostra stella? Quali saranno gli obiettivi e le fasi della missione? Capiamolo insieme.

 

 
Un vecchio sogno realizzato dalla Planetary Society

 

La prospettiva di sfruttare la radiazione solare per navigare con opportune vele nello spazio non è recente. La navigazione solare venne immaginata già nel 1608 da Keplero, famoso astronomo e autore delle tre leggi sul moto dei pianeti che ci vengono insegnate a scuola. Questa idea tornò a balenare nella mente degli scienziati solo nel Novecento e il suo seme iniziò a germogliare grazie al lavoro della Planetary Society.
La Planetary Society è nata nel 1980 dalla volontà del celebre fisico e divulgatore Carl Sagan, dello scienziato planetario Bruce Murray e dell'ingegnere e portavoce spaziale Louis Friedman. In quegli anni il pubblico fremeva per conoscere lo spazio e i suoi misteri, al contrario il governo continuava a ritoccare al ribasso il budget della NASA. I tre scienziati pensarono, allora, di creare un'organizzazione no-profit per sostenere la ricerca e l'esplorazione spaziale e la divulgazione scientifica ad esse legata. La Planetary Society è riuscita così a finanziare il progetto LightSail 2 con le donazioni di comuni cittadini.

 

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Cos'è una vela solare?

 

Facciamo un passo indietro. Stiamo parlando di navigazione a vela nello spazio ma cos'è una vela solare? Come funziona? La luce ha una doppia natura: ondulatoria (si parla di onde elettromagnetiche) e particellare. Nel secondo caso può essere descritta come costituita da pacchetti di energia chiamati fotoni: queste particelle non hanno massa ma hanno una quantità di moto che le vele solari possono catturare per mezzo di larghi fogli di materiale riflettente. Quando i fotoni rimbalzano sulla vela la maggior parte della quantità di moto viene trasferita, spingendo la vela stessa nella direzione opposta alla luce riflettente. Quale sarebbe il vantaggio di un sistema di trasporto spaziale come questo? Al contrario dei razzi chimici, le vele solari forniscono una spinta (pressione di radiazione) continua e leggera e possono raggiungere velocità maggiori nel tempo. Non per ultimo, la luce solare è gratuita e illimitata mentre i propellenti chimici hanno un costo, vanno portati in orbita e conservati a bordo di veicoli spaziali.

 

Lightsail 2, il nuovo progetto

 

Lightsail 2 è l'ultimo progetto della Planetary Society legato alle vele solari. Prima di lui ci sono stati alcuni tentativi falliti e una missione andata a buon fine non senza alcuni intoppi: LightSail 1, chiamata inizialmente LightSail-A, fu lanciata nel 2015 ma, a causa di un problema del software, non riuscì inizialmente a spiegare le vele solari e a comunicare. Fortunatamente, a una decina di giorni dal lancio, la Planetary Society riuscì a stabilire un contatto: malgrado molti problemi, la comunicazione venne ripresa e le vele spiegate. LightSail 1 si concluse nel giugno del medesimo anno con il rientro in atmosfera.
Di cosa si compone LightSail 2? La sua struttura, modulare, è formata da quattro unità fondamentali: un satellite miniaturizzato in grado di condurre esperimenti scientifici in orbita, un modulo che contiene telecamere, sensori e sistemi di controllo e altri due che accolgono le protagoniste ossia le vele solari.

 

A bordo del razzo Falcon verso avventure spaziali

 

Cosa succederà ora? Per il lancio nel razzo Falcon, LightSail 2 (che ha le dimensioni di un tostapane) è stato chiuso all'interno di Prox-1, un veicolo della grandezza di una valigia costruito dagli studenti del Georgia Tech. Dopo alcuni giorni dal lancio, LightSail 2 aprirà i suoi pannelli solari, in seguito usciranno i quattro bracci in lega di cobalto che si estenderanno e tireranno fuori le quattro vele triangolari. A questo punto LightSail 2 inizierà la navigazione muovendosi intorno alla Terra e dando al veicolo abbastanza spinta da raggiungere l'orbita stabilita, circolare e lontana 720 chilometri dal nostro pianeta. Tutto questo processo durerà un mese. Il sistema di controllo dell'assetto di LightSail 2 non possiede una precisione tale da mantenere un'orbita circolare e quindi tenderà a volare più in alto. D'altro canto scenderà più in basso finché il decadimento orbitale non supererà le forze che permettono la navigazione solare, portando a conclusione la missione primaria. Il veicolo rimarrà in orbita circa un anno prima di entrare nell'atmosfera terrestre e distruggersi.
Quale sarà il futuro di questa tecnologia se la missione dovesse concludersi con successo? Le vele solari potrebbero essere impiegate nella missione NEA Scout (Near-Earth Asteroid Scout) della NASA, il cui obiettivo è visitare un asteroide a noi vicino per raccogliere dati utili per future esplorazioni umane.

 

Immagine di copertina: riproduzione artistica di LightSail 2 che sorvola la Terra. Credits: Josh Spradling / The Planetary Society

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copertina   maggio-giugno 2019

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