GOCE: quando il satellite finisce la benzina

15 Set

Qualche tempo fa, abbiamo preso in considerazione il problema dei detriti nello spazio. Come visto, la zona intorno alla nostra Terra e’ ormai piena di oggetti lanciati per scopi completamente diversi. Oltre a quelli funzionanti, ve ne sono un numero incredibile ormai dismessi, senza contare frammenti di satelliti distrutti o attrezzatura persa da cosmonauti durante le attivita’ extraveicolari. Ecco gli articoli in cui ne abbiamo parlato:

Un nuovo UFO nello spazio?

Black Knight e segnali dallo spazio

Chi va col profeta, impara a profetizzare

Perche’ torno su questo argomento?

Proprio in questi giorni, l’ESA, cioe’ l’Agenzia Spaziale Europea, ha annunciato che il satellite GOCE sta per terminare la sua missione e che dunque tornera’ verso terra, con una possibilita’ non nulla di caduta di detriti sul pianeta.

Cerchiamo prima di tutto di analizzare questa notizia.

Mappa del campo gravitazionale della Terra

Mappa del campo gravitazionale della Terra

Il satellite GOCE, il cui nome sta per Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer, e’ un gioiello di tecnologia lanciato dall’ESA nel 2009. Lo scopo della missione era quello di mappare il campo gravitazionale della Terra e fornire cosi’ eventuali fluttuazioni. Questo parametro e’ importante non solo per la scienza di base, ma anche per applicazioni ambientali. Famose sono ad esempio le immagini e le ricostruzioni fatte da GOCE in occcasione dello Tsunami che ha colpito il Giappone.

Le variazioni del campo gravitazionale terrestre regolano infatti anche i movimenti delle correnti oceaniche. Capire in dettaglio questi parametri puo’ dunque aiutare nella comprensione di meccanismi molto importanti per il nostro pianeta e aprire uno sguardo da una prospettiva diversa di queste problematiche.

Come anticipato, GOCE e’ stato lanciato in orbita nel 2009 e si e’ andato a posizionare su un’orbita a 224 Km da Terra. Un’altezza cosi’ bassa e’ necessaria per avere un quadro completo e senza disturbi del campo gravitazionale. A queste quote pero’, esistono ancora molecole di atmosfera, per cui GOCE e’ dotato di un motore in grado di contrastare gli effetti dell’atmosfera e matenerlo sull’orbita prestabilita.

Per facilitare questo compito, il satellite ha una forma molto aerodinamica:

Ricostruzione artistica del satellite GOCE in orbita

Ricostruzione artistica del satellite GOCE in orbita

Proprio a causa di questa forma, e dell’elevato contributo italiano alla missione, GOCE e’ stato ribattezzato la ferrari dello spazio.

Al momento del lancio, GOCE aveva un serbatoio pieno di 40 Kg di Xenon, necessari a far funzionare il suo motore. Ad oggi, di questo carburante restano soltanto 2 Kg, per cui i tecnici dell’ESA hanno dichiarato che intorno alla meta’ di ottobre lo Xenon finira’ e dunque terminera’ anche la missione di GOCE.

Cosa succedera’ a questo punto?

Nel giro di 2-3 settimane, terminata la spinta, il satellite precipitera’ verso la Terra. Come e’ noto, durante il passaggio in atmosfera, gran parte dei materiali vengono bruciati a causa dell’attrito. Nel caso di GOCE, che ha un peso complessivo di circa 1100 Kg, sempre secondo i calcoli, il 25% del peso sopravvivera’ all’attrito, dunque circa 250 Kg di materiale.

Questi detriti, sempre a causa del passaggio in atmosfera, si divideranno in circa una cinquantina di pezzi, dunque con peso medio di 5 Kg. Come potete capire, si tratta ovviamente di stime fatte simulando il passaggio in atmosfera.

Dunque, cosa succedera’ a questi frammenti?

Molti giornali hanno dato enfasi a questa notizia, parlando di riunioni d’urgenza tra le varia agenzie per studiare il problema. Questo e’ vero solo in parte. Ogni giorno, cadono sulla Terra detriti di qualche missione, senza che ce ne sia notizia. Se ricordate, circa un anno fa, si e’ avuto lo stesso problema con la missione UARS di cui si parlava di detriti anche sull’Italia.

Nel caso di GOCE, sono in corso studi da parte degli uffici appositi per cercare di capire quando esattamente finira’ il carburante del satellite. Questo ovviamente consentira’ di sapere in aticipo il punto in cui iniziera’ la caduta verso terra e risalire ad una stima preliminare della traiettoria. Parlo di stima preliminare perche’ durante il passaggio in atmosfera, si parla proprio di caduta incontrollata. Come potete facilmente capire, per cosi’ tanti frammenti e’ assolutamente impossibile sapere l’esatta traiettoria seguita dal momento che questa dipende da tantissimi parametri atmosferici non facilmente prevedibili o conosciuti esattamente.

Esiste un pericolo reale?

In realta’, in questo caso le probabilita’ che un frammento cada su una zona abitata del pianeta e’ estremamente bassa. Per capire questa affermazione, dobbiamo prima di tutto pensare che circa il 70% del nostro pianeta e’ ricoperto di acqua. Del restante 30% emerso, molte zone sono desertiche o completamente disabitate. Detto questo, la frazione di zone popolate e’ in realta’ una minima parte dell’intera superficie della Terra.

Stando a queste considerazioni, si ottiene una probabilita’ di caduta pericolosa che e’ molto molto bassa.

Su questo pero’ vorrei aprire una parentesi. Molte volte su questo blog ci siamo concentrati a parlare di fenomeni rari che avvengono nel mondo, spiegando scientificamente come questi possano avvenire. In questo caso, ci si affida ad una probabilita’ che e’ senza dubbio bassa, ma ovviamente non nulla. Detto questo, forse, e dico forse, sarebbe il caso di ragionare su un sistema diverso per il rientro a Terra di missioni spaziali. Come detto, il nostro spazio e’ strapieno di detriti spaziali, tutti i giiorni ne cade qualcuno da qualche parte, spesso in mare. Anche se la probabilita’ e’ infinitesimale, basta moltiplicare per un numero grande di eventi per ottenere un qualcosa di tangibile. Non aspettiamo sempre che accada qualcosa prima di ragionare in modo diverso.

Ovviamente, come detto, questo e’ un mio personale pensiero. Non voglio assolutamente dire che i framenti di GOCE arriveranno da qualche parte su una casa. Il mio pensiero voleva solo stimolare il pensiero su una procedura che basa la sua sicurezza solo sulle basse probabilita’.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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9 Risposte to “GOCE: quando il satellite finisce la benzina”

  1. Renato settembre 16, 2013 a 6:16 am #

    Caro Matteo,
    Partendo dal presupposto che rifornire il satellite sarebbe enormemente complicato e costoso, capisco che si preferisca sacrificarlo. Tuttavia, i due kg di carburante rimasti non dovrebbero essere sufficienti per mandarlo fuori orbita, nello spazio aperto, magari facendolo passare vicino ad un altro pianeta o alla Luna? In alternativa si potrebbe farlo cadere in modo “controllato” per indirizzarlo nell’oceano?
    In ogni caso, penso che prima di mettere in orbita un satellite, sarebbe necessario pensare a cosa succederà quando terminerà la sua vita operativa.
    Ciao.
    Renato.

    • psicosi2012 settembre 16, 2013 a 6:39 am #

      Caro Renato,
      Quello che dici è vero, ma molto complicato. I due kg di carburante rimasti non sono sufficienti a farlo uscire dalla gravitazione terrestre. Per fare questo, si dovrebbe superare la velocità di fuga dal nostro pianeta. Anche pensare ad un serbatoio per fine vita, è prima di tutto molto costoso, ma renderebbe il lancio molto più rischioso per la maggiore quantità di combustibile. Sempre ragionando, in caso di problemi e di rientro a terra anticipato, avere combustibile sufficiente per farlo uscire dall’orbita significherebbe far rientrare un oggetto molto pericoloso.

      Ad oggi, il problema del rientro è solo per frammenti inerti che non hanno parti pericolose.

      Ovviamente, si fanno tutti i calcoli per cercare di farlo cadere in acqua ma, come scritto nell’articolo, per la sua complessità e variabilità, il rientro in atmosfera è un passaggio non controllato. Basta una componente laterale che da un piccolo angolo di discesa perché il punto di arrivo sia completamente diverso da quello pensato.

      Per il resto, come detto, sono perfettamente d’accordo con te che la cosa andrebbe pensata meglio.

      Buona giornata,
      Matteo

  2. VoceIdealista settembre 16, 2013 a 9:15 am #

    Il fatto che un fenomeno sia possibile non indica necessariamente che si verificherà. Alla stampa invece piace esagerare…

  3. Renato settembre 17, 2013 a 6:59 am #

    Caro Matteo,
    Ho letto le caratteristiche del propulsore ionico a xeno. Ora mi é tutto più chiaro.
    Buona giornata.
    Renato.

  4. giada settembre 17, 2013 a 1:33 pm #

    Matteo ho gia parlato con renato sul forum e mi ha dato spiegazioni chiarissime pero’ vorrei sentire anche il tuuo parere…vorrei sapere se l artefice delle estinzioni di massa e’ stato il pianeta .nemesis e se esiste veramente?

    • psicosi2012 settembre 18, 2013 a 9:58 pm #

      Ciao Giada,
      ti ho risposto direttamente sul forum.

      Matteo

  5. hiccup novembre 9, 2013 a 4:49 pm #

    Ciao, scrivo a poche ore dall'”evento”, i quotidiani online rilanciano la notizia e la Protezione Civile consiglia di stare in casa nelle finestre di caduta sul suolo italiano segnalate dall’ESA… Insomma, solita psicosi di massa. 🙂
    Ovviamente non si menziona il fatto che possibilità che i frammenti arrivino effettivamente al suolo sia inferiore all’1%, che la finestra è talmente ampia da coprire interi continenti, che è 250.000 volte più probabile vincere la lotteria che essere colpiti in testa ecc…

    Comunque sia, volevo risponderti su questa frase, peraltro condivisibile: “…sarebbe il caso di ragionare su un sistema diverso per il rientro a Terra di missioni spaziali…”
    Ebbene, è da diversi anni ormai che i satelliti devono essere costruiti per incendiarsi completamente con l’atmosfera al rientro o essere dotati di abbastanza carburante per poterli redirigere sull’oceano.
    Quindi, direi che ci hanno ragionato… 😉

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