Giulia zaniboni
L'IMPORTANZA DELL'ESPLORAZIONE SPAZIALE
INDICE
Innovazioni
Perchè esploriamo?
Piano B
Estrazioni minerarie
Il RAP
Analoghi terrestri
Sitografia
Nuove tecnologie
Perchè esploriamo lo spazio?
Questa è una domanda che almeno tutti ci siamo posti durante la nostra vita, e la risposta è più semplice di quanto ci aspettiamo:
perchè l'uomo, sin dalle origini della nostra specie, ha come obiettivo quello di scoprire e comprendere tutto ciò a lui sconosciuto
ed è proprio questa costante sete di conoscenza che ci ha spinti verso un territorio così vasto, e a volte anche molto pericoloso, come lo spazio.
L'ESTRAZIONE MINERARIA SPAZIALE
Tuttavia, oltre alla curiosità, ci sono tanti altri motivi per cui vale la pena esplorare lo spazio. Uno di questi è prorpio la ricerca ed estrazione di minerali e materie prime che scarseggiano sulla Terra.
DAGLI ANNI '70 AD OGGI
L'idea concreta di poter effettuare delle estrazioni da asteroidi prese piede agli inizi degli anni '70, subito dopo lo sbarco sulla Luna che suscitò un'ondata di interesse accademico. Non solo l'interesse scientifico continuò anche nei decenni successivi, ma organizzazioni come la NASA cominciarono ad elaborare una lista di possibili materiali che potevano essere estatti dagli asteroidi; fino al 2012 quando la NASA Institute for Advanced Concepts annunciò il progetto Robotic Asteroid Prospector, e l'estrazione da asteroidi divenne una vera e propria possibilità.
Panoramica degli asteroidi presenti nel Sistema Solare
IL Robotic asteroid prospector
Lo scopo del progetto è quello di valutare la fattibilità dell'estrazione di asteroidi in termine di mezzi, metodi e sistemi. Per far ciò l'estrazione di asteroidi viene divisa in 3 step fondamentali:
- progettazione della missione, compresa la traiettoria e la logistica da un punto di Lagrange Terra-Luna all'asteroide e di ritorno
- progettazione di veicoli spaziali
- tecnologia mineraria per operazioni in condizioni di microgravità e vuoto
Uno dei punti citati in precedemza fa riferimento alla progettazione di veicoli spaziali, in particolare per questi tipi di spedizioni vennero sviluppate tre classi di sistemi di volo: il Mini Bee, un veicolo a scopo dimostrativo di tecnologia sperimentale per mostrare l'approccio ad un'estrazione utilizzando l'energia solare concentrata; l'Honey Bee, una navicella spaziale progettata per sfruttare l'innovativa modalità di estrazione dimostrata dal Mini Bee per raccogliere asteroidi dal diametro non superiore ai 10 metri; e infine la Queen Bee, la più grande delle tre navicelle e che, essendo l'evoluzione della Honey Bee, è in grado di raccogliere asteroidi dal diametro massimo di 40 metri.
DAGLI ASRONAUTI A NOI
Oltre all'estrazione mineraria, l'esplorazione spaziale consente la sperimentazione e la scoperta di tecnologie utili anche nella vita di tutti i giorni. Infatti nel corso dei decenni molte innovazioni pensate per le missioni spaziali sono entrate a far parte del nostro quotidiano:
- condotti termici usati in campo chirurgico
- visori termografici a infrarossi
- apparecchi acustici a lunga durata
- calcestruzzo geopolimerico
INNOVAZIONI
I tubi termici in rame sono in grado di controllare il calore in modo che venga diviso in maniera sicura. Nel settore spaziale vengono applicati su satelli e sonde non rotanti per aiutare la circolazione del calore dal lato del veicolo rivolto verso il Sole, quindi esposto ad una eccessiva quantità di calore, a quello all'ombra e più freddo per evitare errori ai componenti elettrici. Sulla Terra vengono utilizzati soprattutto in campo medico: in alcune operazioni neurochirurgiche è necessario l'uso di pinzette che sfruttano l'elettricità per tagliare i tessuti e questi condotti permettono di dissipare il calore prodotto dall'eletricità per presenvare la sicurezza del paziente.
I visori termici ad infrarossi vengono utilizzati per molti scopi: dai pompieri per localizzare i focolai e le persone da soccorrere durante gli incendi, dagli eletrotecnici per individuare eventuali circuiti surriscaldadi, e dai muratori per evidenziare difetti di tenuta delle guarnizioni termiche. La tecnologia di questi strumenti venne messa a punto al Jet Propulsion Laboratory della NASA per esaminare gli scarichi incandescenti dei razzi al decollo e l'atmosfera dei pianeti.
INNOVAZIONI
Dopo aver costruito l'AMS-2, un rilevatore di particelle che va a caccia di antimateria e materia oscura, l'azienda tedesca Isatec realizzò, utilizzando sli stessi materiali impiegati per il veivolo, ovvero fibra di carbonio e compositi, delle protesi per disabili più leggere ma allo stesso tempo più resistenti. Grazie a queste protesi il campione paraolimpico Czyz Wodjtek conseguì il record mondiale di salto in lungo.
Il CMOS è un tipo di sensore utilizzato ai giorni d'oggi nelle fotocamere digitali che trasforma, tramite dei fotorivelatori, l'immagine scattata dalla fotocamera in segnale elettrico. Questo tipo di sensore venne usato per la prima volta 10 anni fa per equipaggiare satelliti spaziali, data la sua dimesione ridotta e l'ottima risoluzione dell'immagine.
INNOVAZIONI
Un'altro prodotto in grado di controllare la temperatura è il materiale a cambiamento di fase che assorbe calore passando dallo stato solito a quello liquido e quando viene esposto a temperature più fredde rilascia il calore accumulato e torna allo stato di partenza solido. Questo materiale venne utilizzato prima nella produzione di tute spaziali per garantire protezione termica agli astronauti durante le cosiddette passeggiate spaziali, e successivamente per prevenire danni cerebrali dopo attacchi di cuore o ictus, migliorare le prestazioni sportive, evitare il surriscaldamento sotto pesanti strati di equipaggiamento e produrre coperte termiche usate nei reparti di maternità per la cura dei neonati.
Alcuni ingenieri della Louisiana Tech University, alla ricerca di metodi e tecnologie innovative che garantissero sicurezza durante il lancio di un razzo, progettarono il calcestruzzo geopolimerico composto da ceneri volanti prodotte dalla combustione del carbone. Questo materiale si mostrò particolarmente resistente al calore e alla corrosione e tuttora viene utilizzato non solo nelle basi di lancio ma anche nell'edilizia civile.
LA RICERCA DI UN PIANO B
Un altro vantaggio che riporta l'esplorazione spaziale è la ricerca di pianeti detti analoghi terrestri, ovvero esopianeti al di fuori del nostro Sistema Solare che riportano caratteristiche molto simili a quelle della Terra. La scoperta di questi corpi celesti rappresenta sia la possibilità di trovare una qualche forma di vita extraterrestre, ma anche una possibilità per l'umanità di sopravvivere in caso di catastrofi planetarie, come la morte del Sole o addirittura della stessa Terra. La perlustrazione dello spazio in cerca di questi pianeti ebbe inizio negli anni '70 quando ancora si credeva che Marte e Venere fossero abbastanza simili alla nostra casa; ciononostante le sonde inviate raccolsero dati molto accurati che smentirono le precedenti credenze. Gli scienziati però non si demoralizzarono e ampliarono le proprie ricerche al di fuori del nostro sistema planetario concentrandosi sullo scovare le nane rosse, stelle intorno alle quali c'è un'alta probabilità che ruotino pianeti adatti alla vita umana.
CRITERI
La probabilità che un pianeta possa ospitare forme di vita intelligenti viene determinata da diverse caratteristiche che rientrano nell'ESI, ovvero una relazione in grado di calcolrare l'indice di similiarità terrestre di un pianeta.
ARTMOSFERA
DIMENSIONI
temperatura
L'atmosfera di un pianeta, per permettergli di essere abitabile, deve contenere una percentuale significativa di ossigeno (circa il 20%). Ciò non è impossibile, infatti anche l'atmosfera terrestre ha subito cambiamenti nel corso dei millenni: circa 3 milioni di anni fale primitive forme di vita non necessitavano di O2 per sopravvivere e quando iniziò ad essere prodotto dall'attività fotosintentica in maggiori quantità questi organismi in parte si estinsero ed in parte progredirono. Questo processo in grado di modificare la composizione atmosferica è possibile accada anche sugli esopianeti.
Esistono molti fattori che determinano la temperatura di un corpo celeste, come la distanza dalla stella e la luminosità di questa, e la densità e la composizione dell'atmosfera. Una temperatura media inferiore causerebbe l'aumento di calotte polari che, riflettendo gran parte dei raggi della stella, contribuiranno ad un'ulteriore diminuzione della temperatura, innescando un loop continuo. Allo stesso modo un'atmosfera composta per la maggior parte di gas provocherebbe un inarrestabile effetto serra.
Essendo la gravità di un pianeta direttamente proporzionale alla sua massa, un pianeta troppo piccolo perde velocemente la propria atmosfera, mentre uno troppo massiccio ne possiede una molto densa attraverso la quale non passano i raggi provenienti dalla stella attorno alla quale orbita. Per questo motivo gli esperti hanno impostato i seguenti limiti entro i quali le dimensioni si possono considerare quelle adatte per un analogo terrestre: massa compresa tra 0,8-1, 9 masse terrestri e il raggio compreso tra 0,5-2,0 raggi terrestri.
ANALOGHI TERRESTRI
Ciò che rende Kepler-452 b così simile alla Terra, oltre al suo ESI di 0.83, è il fatto che orbiti attorno ad una nana gialla (classe a cui appartiene anche il Sole). L'analogo terrestre si trova nella costellazione del Cigno, distante da noi 1400 anni luce. Scoperto nel luglio del 2015 grazie al telescopio spaziale Kepler, il pianeta possiede molte altre caratteristiche che lo portano ad essere uno dei più simili esopianeti scoperti fin'ora: ha un periodo di rivoluzione di 385 giorni, un raggio pari a 1,63 raggi terrestri e una temperatura di 265K. Nonostante ciò esso possiede una massa di circa 5 volte quella terrestre e presenta una gravità di superficie doppia; a contrastare ulteriormente il vantaggio dato dalla propria stella e dal raggio vi è l'età avanzata della stella che, irradiando una quantità superiore di energia rispetto al Sole, potrebbe aver innnescato un effetto serra.
Con un'ESI di 0.95, Teegarden b è l'esopianeta più simile al nostro. Fu scoperto nel giugno del 2019 grazie al telescopio CARMENES situato nell'Osservatorio di Calar Alto in Andalusia; esso si trova nella zona abitabile, la regione intorno ad una stella dove è teoricamente possibile trovare acqua allo stato liquido sulla superficie di un pianeta, della nana rossa Teegarden e dista circa 12,5 anni luce dal nostro sistema. Per avere un ESI di 0.95, i suoi dati fisici risultano estremamente simili a qualli terrestri: la sua massa è di 1,5 masse terrestri metre la sua temperatura in equilibrio misura 264K, superiore a quella terrestre di soli 9K.
SITOGRAFIA
L'importanza dell'esplorazione spaziale
giulia.zaniboni
Created on April 24, 2023
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Giulia zaniboni
L'IMPORTANZA DELL'ESPLORAZIONE SPAZIALE
INDICE
Innovazioni
Perchè esploriamo?
Piano B
Estrazioni minerarie
Il RAP
Analoghi terrestri
Sitografia
Nuove tecnologie
Perchè esploriamo lo spazio?
Questa è una domanda che almeno tutti ci siamo posti durante la nostra vita, e la risposta è più semplice di quanto ci aspettiamo:
perchè l'uomo, sin dalle origini della nostra specie, ha come obiettivo quello di scoprire e comprendere tutto ciò a lui sconosciuto
ed è proprio questa costante sete di conoscenza che ci ha spinti verso un territorio così vasto, e a volte anche molto pericoloso, come lo spazio.
L'ESTRAZIONE MINERARIA SPAZIALE
Tuttavia, oltre alla curiosità, ci sono tanti altri motivi per cui vale la pena esplorare lo spazio. Uno di questi è prorpio la ricerca ed estrazione di minerali e materie prime che scarseggiano sulla Terra.
DAGLI ANNI '70 AD OGGI
L'idea concreta di poter effettuare delle estrazioni da asteroidi prese piede agli inizi degli anni '70, subito dopo lo sbarco sulla Luna che suscitò un'ondata di interesse accademico. Non solo l'interesse scientifico continuò anche nei decenni successivi, ma organizzazioni come la NASA cominciarono ad elaborare una lista di possibili materiali che potevano essere estatti dagli asteroidi; fino al 2012 quando la NASA Institute for Advanced Concepts annunciò il progetto Robotic Asteroid Prospector, e l'estrazione da asteroidi divenne una vera e propria possibilità.
Panoramica degli asteroidi presenti nel Sistema Solare
IL Robotic asteroid prospector
Lo scopo del progetto è quello di valutare la fattibilità dell'estrazione di asteroidi in termine di mezzi, metodi e sistemi. Per far ciò l'estrazione di asteroidi viene divisa in 3 step fondamentali:
Uno dei punti citati in precedemza fa riferimento alla progettazione di veicoli spaziali, in particolare per questi tipi di spedizioni vennero sviluppate tre classi di sistemi di volo: il Mini Bee, un veicolo a scopo dimostrativo di tecnologia sperimentale per mostrare l'approccio ad un'estrazione utilizzando l'energia solare concentrata; l'Honey Bee, una navicella spaziale progettata per sfruttare l'innovativa modalità di estrazione dimostrata dal Mini Bee per raccogliere asteroidi dal diametro non superiore ai 10 metri; e infine la Queen Bee, la più grande delle tre navicelle e che, essendo l'evoluzione della Honey Bee, è in grado di raccogliere asteroidi dal diametro massimo di 40 metri.
DAGLI ASRONAUTI A NOI
Oltre all'estrazione mineraria, l'esplorazione spaziale consente la sperimentazione e la scoperta di tecnologie utili anche nella vita di tutti i giorni. Infatti nel corso dei decenni molte innovazioni pensate per le missioni spaziali sono entrate a far parte del nostro quotidiano:
INNOVAZIONI
I tubi termici in rame sono in grado di controllare il calore in modo che venga diviso in maniera sicura. Nel settore spaziale vengono applicati su satelli e sonde non rotanti per aiutare la circolazione del calore dal lato del veicolo rivolto verso il Sole, quindi esposto ad una eccessiva quantità di calore, a quello all'ombra e più freddo per evitare errori ai componenti elettrici. Sulla Terra vengono utilizzati soprattutto in campo medico: in alcune operazioni neurochirurgiche è necessario l'uso di pinzette che sfruttano l'elettricità per tagliare i tessuti e questi condotti permettono di dissipare il calore prodotto dall'eletricità per presenvare la sicurezza del paziente.
I visori termici ad infrarossi vengono utilizzati per molti scopi: dai pompieri per localizzare i focolai e le persone da soccorrere durante gli incendi, dagli eletrotecnici per individuare eventuali circuiti surriscaldadi, e dai muratori per evidenziare difetti di tenuta delle guarnizioni termiche. La tecnologia di questi strumenti venne messa a punto al Jet Propulsion Laboratory della NASA per esaminare gli scarichi incandescenti dei razzi al decollo e l'atmosfera dei pianeti.
INNOVAZIONI
Dopo aver costruito l'AMS-2, un rilevatore di particelle che va a caccia di antimateria e materia oscura, l'azienda tedesca Isatec realizzò, utilizzando sli stessi materiali impiegati per il veivolo, ovvero fibra di carbonio e compositi, delle protesi per disabili più leggere ma allo stesso tempo più resistenti. Grazie a queste protesi il campione paraolimpico Czyz Wodjtek conseguì il record mondiale di salto in lungo.
Il CMOS è un tipo di sensore utilizzato ai giorni d'oggi nelle fotocamere digitali che trasforma, tramite dei fotorivelatori, l'immagine scattata dalla fotocamera in segnale elettrico. Questo tipo di sensore venne usato per la prima volta 10 anni fa per equipaggiare satelliti spaziali, data la sua dimesione ridotta e l'ottima risoluzione dell'immagine.
INNOVAZIONI
Un'altro prodotto in grado di controllare la temperatura è il materiale a cambiamento di fase che assorbe calore passando dallo stato solito a quello liquido e quando viene esposto a temperature più fredde rilascia il calore accumulato e torna allo stato di partenza solido. Questo materiale venne utilizzato prima nella produzione di tute spaziali per garantire protezione termica agli astronauti durante le cosiddette passeggiate spaziali, e successivamente per prevenire danni cerebrali dopo attacchi di cuore o ictus, migliorare le prestazioni sportive, evitare il surriscaldamento sotto pesanti strati di equipaggiamento e produrre coperte termiche usate nei reparti di maternità per la cura dei neonati.
Alcuni ingenieri della Louisiana Tech University, alla ricerca di metodi e tecnologie innovative che garantissero sicurezza durante il lancio di un razzo, progettarono il calcestruzzo geopolimerico composto da ceneri volanti prodotte dalla combustione del carbone. Questo materiale si mostrò particolarmente resistente al calore e alla corrosione e tuttora viene utilizzato non solo nelle basi di lancio ma anche nell'edilizia civile.
LA RICERCA DI UN PIANO B
Un altro vantaggio che riporta l'esplorazione spaziale è la ricerca di pianeti detti analoghi terrestri, ovvero esopianeti al di fuori del nostro Sistema Solare che riportano caratteristiche molto simili a quelle della Terra. La scoperta di questi corpi celesti rappresenta sia la possibilità di trovare una qualche forma di vita extraterrestre, ma anche una possibilità per l'umanità di sopravvivere in caso di catastrofi planetarie, come la morte del Sole o addirittura della stessa Terra. La perlustrazione dello spazio in cerca di questi pianeti ebbe inizio negli anni '70 quando ancora si credeva che Marte e Venere fossero abbastanza simili alla nostra casa; ciononostante le sonde inviate raccolsero dati molto accurati che smentirono le precedenti credenze. Gli scienziati però non si demoralizzarono e ampliarono le proprie ricerche al di fuori del nostro sistema planetario concentrandosi sullo scovare le nane rosse, stelle intorno alle quali c'è un'alta probabilità che ruotino pianeti adatti alla vita umana.
CRITERI
La probabilità che un pianeta possa ospitare forme di vita intelligenti viene determinata da diverse caratteristiche che rientrano nell'ESI, ovvero una relazione in grado di calcolrare l'indice di similiarità terrestre di un pianeta.
ARTMOSFERA
DIMENSIONI
temperatura
L'atmosfera di un pianeta, per permettergli di essere abitabile, deve contenere una percentuale significativa di ossigeno (circa il 20%). Ciò non è impossibile, infatti anche l'atmosfera terrestre ha subito cambiamenti nel corso dei millenni: circa 3 milioni di anni fale primitive forme di vita non necessitavano di O2 per sopravvivere e quando iniziò ad essere prodotto dall'attività fotosintentica in maggiori quantità questi organismi in parte si estinsero ed in parte progredirono. Questo processo in grado di modificare la composizione atmosferica è possibile accada anche sugli esopianeti.
Esistono molti fattori che determinano la temperatura di un corpo celeste, come la distanza dalla stella e la luminosità di questa, e la densità e la composizione dell'atmosfera. Una temperatura media inferiore causerebbe l'aumento di calotte polari che, riflettendo gran parte dei raggi della stella, contribuiranno ad un'ulteriore diminuzione della temperatura, innescando un loop continuo. Allo stesso modo un'atmosfera composta per la maggior parte di gas provocherebbe un inarrestabile effetto serra.
Essendo la gravità di un pianeta direttamente proporzionale alla sua massa, un pianeta troppo piccolo perde velocemente la propria atmosfera, mentre uno troppo massiccio ne possiede una molto densa attraverso la quale non passano i raggi provenienti dalla stella attorno alla quale orbita. Per questo motivo gli esperti hanno impostato i seguenti limiti entro i quali le dimensioni si possono considerare quelle adatte per un analogo terrestre: massa compresa tra 0,8-1, 9 masse terrestri e il raggio compreso tra 0,5-2,0 raggi terrestri.
ANALOGHI TERRESTRI
Ciò che rende Kepler-452 b così simile alla Terra, oltre al suo ESI di 0.83, è il fatto che orbiti attorno ad una nana gialla (classe a cui appartiene anche il Sole). L'analogo terrestre si trova nella costellazione del Cigno, distante da noi 1400 anni luce. Scoperto nel luglio del 2015 grazie al telescopio spaziale Kepler, il pianeta possiede molte altre caratteristiche che lo portano ad essere uno dei più simili esopianeti scoperti fin'ora: ha un periodo di rivoluzione di 385 giorni, un raggio pari a 1,63 raggi terrestri e una temperatura di 265K. Nonostante ciò esso possiede una massa di circa 5 volte quella terrestre e presenta una gravità di superficie doppia; a contrastare ulteriormente il vantaggio dato dalla propria stella e dal raggio vi è l'età avanzata della stella che, irradiando una quantità superiore di energia rispetto al Sole, potrebbe aver innnescato un effetto serra.
Con un'ESI di 0.95, Teegarden b è l'esopianeta più simile al nostro. Fu scoperto nel giugno del 2019 grazie al telescopio CARMENES situato nell'Osservatorio di Calar Alto in Andalusia; esso si trova nella zona abitabile, la regione intorno ad una stella dove è teoricamente possibile trovare acqua allo stato liquido sulla superficie di un pianeta, della nana rossa Teegarden e dista circa 12,5 anni luce dal nostro sistema. Per avere un ESI di 0.95, i suoi dati fisici risultano estremamente simili a qualli terrestri: la sua massa è di 1,5 masse terrestri metre la sua temperatura in equilibrio misura 264K, superiore a quella terrestre di soli 9K.
SITOGRAFIA