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EMdrive: il motore che va contro i principi della fisica

11 Set

Dopo qualche giorno di pausa, purtroppo non per svago, eccoci di nuovo qui. Per iniziare alla grande, torniamo a parlare di scienza, o almeno di qualcosa che gli somiglia. Come ci ha segnalato un nostro lettore nella sezione:

Hai domande o dubbi?

in questi giorni si è molto parlato di un’invenzione davvero particolare. Di cosa si tratta? Detto “poco chiaramente”, stiamo parlando del “motore quantistico”.

Cosa sarebbe questo motore quantistico?

Cerchiamo di andare con ordine, capendo l’origine di questa storia. Partendo da parole più semplici , il motore quantistico è, appunto, un motore che produrrebbe una spinta senza propellente ma solo usando elettricità.

Una soluzione del genere, potrebbe essere utilizzata come thruster nello spazio, cioè come sistema per far muovere i satelliti o altri veivoli spaziali. Cosa c’è di strano in tutto questo? La risposta è semplice, sapete perchè ci vuole così tanto tempo per girovagare nello spazio? Perchè i velivoli che mandiamo si muovono per inerzia. Praticamente, vengono messi in moto tramite propulsori, poi questi vengono spenti e il mezzo continua a procedere lungo la sua direzione. Tutto questo è frutto di una delle leggi fondamentali della meccanica, cioè il principio di inerzia.

Perchè questo motore quantistico sarebbe così rivoluzionario? Detto semplicemente, per far andare qualcosa nello spazio, abbiamo bisogno di avere una spinta in senso contrario. Questo è noto come principio di conservazione della quantità di moto.

Facciamo un esempio per capire meglio.

Supponete di essere al centro di un lago ghiacciato. La superficie del lago è talmente liscia che, idealmente, non c’è nessun attrito tra voi e il ghiaccio. In questa condizione limite, non potete camminare. Sapete perchè? Il semplice camminare è possibile proprio grazie all’attrito tra i nostri piedi, o le nostre scarpe, e il terreno. Praticamente, camminando, il vostro piede è fermo grazie all’attrito statico tra voi e il terreno.

Se ora vi trovate al centro di questo lago, non potete quindi riuscire a camminare. Come fate a mettervi in salvo e raggiungere la riva?

Una buona soluzione potrebbe essere quella di togliervi un indumento e lanciarlo in una direzione. Come per magia, ma in realtà è fisica, voi vi muovete per reazione nella direzione opposta a quella del lancio.

Bene, nello spazio succede esattamente la stessa cosa. Questo è noto, appunto, come principio di conservazione della quantità di moto. Altra legge fondamentale della fisica. Dunque, se questo motore non spinge nulla, per la fisica non può andare avanti.

Come è possibile?

Per provare a rispondere a questa domanda, vediamo prima di tutto come è fatto questo motore. Ecco a voi una foto di quello che viene chiamato EMdrive:

EM drive

EM drive

Questo motore è stato inventato dallo scienziato inglese Roger Shawyer alcuni anni fa. Come funziona? Il principio di funzionamento, secondo il suo inventore, sarebbe il seguente: si tratta di una cavità asimettrica in cui la radiazione a microonde viene fatta rimbalzare sulle pareti producendo effetti di risonanza. A causa di effetti relativistici, si creerebbe una differenza di pressione tra i due estremi del motore con una conseguente spinta, appunto quella di cui parlavamo per far andare i razzi nello spazio.

A distanza di qualche anno, alcuni ricercatori cinesi decidono di costruire un loro proprio motore quantistico per verificare che quanto detto da Roger Shawyer fosse vero. Cosa riescono ad ottenere? Un motore che funziona secondo lo stesso principio e conferma quanto scoperto anni prima.

Di che spinte parliamo? Più o meno 720 milli Newton secondo i cinesi.

Cosa significa 720 milli Newton? Immaginate di prendere in mano un peso da 1 Kg e di tenerlo fermo. Come sapete questo oggetto è dotato di massa ed esercita una spinta sulla nostra mano, chiamata forza peso, risultato dell’attrazione della Terra verso l’oggetto (e mutuamente dell’oggetto verso la Terra). Con un peso da 1 Kg, la spinta è di circa 10 Newton. Dunque, qui abbiamo una spinta di 720 mN, cioè equivalente a quella che produrrebbe un oggetto da 72 grammi tenuto in mano.

Interessa a qualcuno il valore della spinta? L’importante è che questa ci sia e sia in grado di far andare i nostri satelliti.

In realtà, come vedremo, il valore della spinta non è trascurabile.

A questo punto, potremmo essere di fronte alla solita teoria rivoluzionaria che la scienza cerca di insabbiare perché mette in crisi le basi su cui abbiamo costruito tutti i nostri castelli di carte. Attenzione però, questa storia è leggermente diversa dalle solite. Sapete perché? Vista la possibile applicazione di questo motore, la NASA ha deciso di analizzarlo e di provare a verificare se i risultati sono corretti.

Cosa accade a questo punto?

La NASA fa le sue prove e ottiene un risultato in cui si ha una spinta che per la fisica non dovrebbe esserci! Dunque funziona tutto? Aspettiamo prima di dirlo.

Come visto, la spinta misurata era di 720 mN. I tecnici della NASA hanno ottenuto una spinta tra 30 e 50 micro Newton, dunque, circa un fattore 10000 in meno.

Come detto prima, ma chi se ne frega, l’importante è che la spinta ci sia!

Come potete immaginare, molti giornali internazionali hanno dato ampio risalto alla notizia, salvo però non dire tutto fino in fondo.

Cosa significa?

La NASA, dopo aver effettuato questi test, ha pubblicato un conference paper sulla questione. Ecco a voi il link dove leggere il lavoro:

NASA, EMdrive test

Come potete vedere, l’articolo sembra confermare quanto affermato. Attenzione però, leggete tutto fino in fondo. Verso la fine, gli autori scrivono una frase che tanti hanno fatto finta di non leggere. Questa:

Thrust was observed on both test articles, even though one of the test articles was designed with the expectation that it would not produce thrust. Specifically, one test article contained internal physical modifications that were designed to produce thrust, while the other did not (with the latter being referred to as the “null” test article).
Cosa significa? Nel test i tecnici hanno utilizzato anche un motore di controllo realizzato per non avere nessuna spinta. Durante il test però, quando hanno utilizzato questo motore, hanno osservato nuovamente questa spinta. Cioè? Dovete fare un test che porterà valori misurati molto piccoli. Come normale, costruite qualcosa che non dovrebbe invece funzionare. Poi ottenete che tutti e due misurano qualcosa paragonabile. Come concludere? E’ sbagliata la misura su quello buono o su quello che non dovrebbe funzionare?
Personalmente, come mia natura, voglio essere propositivo e, come si dice, “open mind”. Ad oggi, i risultati mostrano valori discordanti. Molto probabilmene, i valori della spinta che si vuole misurare sono troppo bassi per le incertezze derivanti dal metodo di misura stesso. Detto in modo statistico, il risultato ottenuto è compatibile con zero Newton di spinta ma anche con qualcosa diverso da zero.
Ovviamente, non voglio precludere nulla ma, allo stato attuale, questo motore non ha dato risultati che confermano quanto affermato. Visto l’interesse sulla cosa, sono sicuro che ci saranno ulteriori sviluppi nei prossimi mesi. Se così fosse, torneremo sull’argomento proprio per vedere se quanto affermato corrisponde al vero e, in tal caso, ragioneremo su effetti non considerati dalla fisica.
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Plancton nello spazio?

21 Ago

Partiamo dall’unica cosa certa che si sa al momento: tra poche ore, quello che è già diventato un caso sui siti internazionali, lo diventerà anche in Italia.

A cosa mi riferisco?

Raccontiamo prima di tutto i fatti.

Il 18 Agosto era prevista una EVA, attività extraveicolare, di circa 6 ore per i due attuali occupanti russi della Stazione Spaziale Internazionale: Olek Artemyev ed Alexander Skvortsov. Come sappiamo, si tratta di attività di routine per gli astronauti della ISS con scopi scientifici, di manutenzione o di ripristino di parti danneggiate.

Cosa è accaduto durante questa EVA? Prima di rientrare a bordo, i due cosmonauti hanno pulito quelli che vengono chiamati “illuminatori” della Stazione. In parole povere, le parti vetrate che consentono la visione all’esterno della nave. Perchè nello spazio si sporcano i vetri? Certamente si. La parte esterna della ISS è soggetta a vari fattori in grado di depositare residui sulla sua superficie: azionamento dei motori, inquinamento da agenti portati dagli astronauti, ecc. In particolare, l’attività di pulizia è stata fatta nel segmento di competenza russo, uno dei tronconi che compongono attualmente la Stazione.

Una volta rientrati all’interno, si sono analizzati i tessuti utilizzati per la pulizia. Oltre a quanto atteso, i due astronauti, che hanno analizzato con strumentazione adeguata le stoffe, hanno rinvenuto qualcosa che avrebbe dell’incredibile. Come da titolo dell’articolo, PLANCTON. Si, avete capito bene, proprio quell’insieme di microorganismi non dotati di spina dorsale che popolano i nostri mari e che vengono trasportati dalle correnti fungendo da importante nutrimento per tantissime specie acquatiche.

Plancton nello spazio? E’ un modo di dire?

Assolutamente no. Si tratta proprio di plancton identico a quello che si troverebbe nei nostri oceani. Altra cosa che ha dell’incredibile è che questo plancton, ripeto rinvenuto all’esterno della ISS, è riuscito a sopravvivere in un ambiente non propriamente semplice: assenza di gravità, centinaia di km di altitudine, forte irraggiamento da parte del Sole, temperature estreme, ecc..

Ora, prima di tutto, perchè ho detto che le cose certe in questa notizia scarseggiano? Per carità, non fraintendetemi, non sto bollando la cosa come una bufala, anche se ho tantissimi dubbi, ma, ripeto, al momento la cosa non è assolutamente verificata.

Primo assunto: la fonte della notizia è l’agenzia di stampa russa ITAR-TASS. Parliamo di una vera agenzia di stampa, paragonabile alla nostra ANSA, quindi, in linea di massima, affidabile. In particolare, la notizia originale è questa:

ITAR-TASS, ISS plankton

Come vedete, si chiama in causa anche il comandante della missione russa sulla ISS Vladimir Solovyev, che conferma quanto riportato.

A questo punto, per curiosità, vista la portata della notizia, sono andato a vedere cosa veniva scritto dalla Roscosmos, l’agenzia spaziale russa:

Roscosmos

Purtroppo, non ho trovato una versione inglese ma se usate anche semplicemente il traduttore online, vedrete che non c’è nessun riferimento alla scoperta di plancton sulla ISS, almeno fino ad ora (22 agosto, ore 00.12). Ovviamente, ci sono un paio di news relative alla EVA in questione, alle operazioni effettuate ma, ripeto, nessun riferimento al plancton.

Non contento, ripeto la mia ricerca sul sito della NASA:

NASA

Anche qui nulla, così come su ESA e ASI.

Ora, è vero che la notizia, anche se certa, richiederebbe ulteriori verifiche per determinare che il risultato non sia dovuto a contaminazione terrestre indiretta però appare comunque strano non trovare neanche un accenno da nessuna parte. Tutti i siti che ad ora riportano la notizia lo fanno citando sempre e solo l’agenzia ITAR-TASS.

Ulteriore informazione, sul sito Space.com, la notizia viene riportata:

Space.com, plankton

e qui viene raccolta anche la dichiarazione di Dan Hout della NASA che dichiara che l’ente americano non ha ricevuto assolutamente nessuna comunicazione dall’agenzia russa riguardante la scoperta del plancton. Anche questo, ripeto, fino a questo preciso istante.

Detto questo, questa notizia mi sembra un po’, lasciatemi dire, “particolare” per come si sta diffondendo. La fonte primaria, ITAR-TASS, è autorevole ma la mancanza di comunicazioni ufficiali mi lascia interdetto.

Nelle prossime ore cercheremo ovviamente di capire se questa notizia venisse confermata e, soprattutto, quali sono le considerazioni da parte delle agenzie spaziali interessate.

Detto questo, prima di chiudere vorrei riflettere ancora su un altro aspetto. Come è finito del plancton sulla superficie esterna della Stazione Spaziale? Ovviamente, non manca chi parla già di organismi provenienti dallo spazio e che costantemente giungono anche sulla Terra. Secondo queste fonti, l’origine stessa della vita sul nostro pianeta potrebbe venire da plancton arrivato da chissà dove. Ovviamente, ipotesi del genere, lasciano un po’ il tempo che trovano.

Ipotesi invece più plausibile è che quel plancton sia così uguale a quello dei nostri oceani …. perchè è proprio lo stesso. Cosa significa? Ovviamente, che si tratta di organismi provenienti dalla Terra.

Bene, la domanda allora è: come sono finiti sulla ISS?

Prime ipotesi assolutamente poco probabili: i tessuti utilizzati per la pulizia contenevano plancton, il plancton si è depositato sul segmento russo al momento del lancio. Questo è ovviamente da escludere perchè il cosmodromo di Baikonur si trova troppo lontano dall’oceano mentre mi rifiuto di pensare alla prima ipotesi.

Secondo alcuni, il plancton potrebbe essere stato trasportato fino alla ISS grazie alle correnti ascensionali del pianeta. In parole povere, questo tipo di plancton si trova anche sulla superficie dell’oceano. Se una corrente d’aria lo cattura e sale verso l’alto, può portarlo a quote molto elevate. Personalmente, ma questa è la mia opinione, sono molto scettico all’idea che una corrente d’aria possa trasportare plancton fino a 400 km di quota, cioè all’altezza a cui viaggia la ISS.

L’ipotesi invece che potrebbe essere papabile, ripeto sempre che la notizia stessa sia confermata, è che il plancton sia stato catturato si dal vettore in partenza, ma durante il suo percorso lungo l’atmosfera più prossima a terra. Esistono infatti diverse analisi che hanno dimostrato come il plancton degli oceani, appunto catturato da correnti d’aria, sia presente fino a decine di kilometri di altitudine, non centinaia come nell’altra ipotesi analizzata. A mio avviso, ripeto, questa potrebbe essere la spiegazione più plausibile se effettivamente si confermasse questa scoperta.

A questo punto, non resta altro che attendere qualche giorno per capire l’evolversi della situazione.

 

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

SWARM e la diminuzione del campo geomagnetico

21 Giu

Nella solita sezione:

– Hai domande o dubbi?

Ormai divenuta punto di riferimento per i frequentatori di questo blog, è stata posta una domanda davvero molto interessante e che credo meriti un maggiore approfondimento attraverso un apposito articolo. La domanda in questione è relativa alla missione dell’ESA SWARM e che ha il compito di monitorare e misurare con una precisione mai raggiunta prima la struttura del campo magnetico terrestre. Per dirla tutta, la domanda iniziale puntava il dito anche contro una serie di articoli apparsi in rete, alcuni anche di note riviste considerate tutt’altro che catastrofiche, leggasi Focus, che forse si sono lasciate prendere un po’ la mano nei toni con affermazioni, lasciatemi dire, un po’ troppo esagerate.

Detto questo, cerchiamo di andare con ordine e capire meglio di cosa si sta parlando.

In diversi articoli ci siamo già occupati di campo magnetico terrestre dal momento che questo, ed in particolare la sua inversione, rappresentano da sempre un argomento molto in voga in chi vorrebbe far credere che qualcosa di grave stia accadendo alla nostra terra. Ecco alcuni esempi:

Inversione dei poli terrestri

La terza fascia di Van Allen

Come visto, il campo magnetico terreste offre una naturale protezione per la biosfera contro le radiazioni emesse dal nostro Sole. Queste, convogliate dalle linee di campo, vengono deviate e non riescono a penetrare direttamente nella nostra atmosfera. Questo, ad eccezione di alcuni punti specifici come ad esempio i poli, dove l’ingresso delle particelle e la loro seguente interazione con le molecole presenti in atmosfera da luogo allo splendido fenomeno naturale delle aurore.

Ora, come visto diverse volte, molto spesso vengono diffuse teorie secondo le quali il campo magnetico terrestre sia in procinto di invertirsi o, peggio ancora, di scomparire del tutto. E’ possibile questo? Per quanto riguarda l’inversione, assolutamente si. In diversi articoli abbiamo parlato di ciclo solare:

– Evidenze dal Sole?

– Le macchie solari AR1504

– Gli effetti di AR1504

– Sole: quanta confusione!

– Inversione dei poli terrestri

– Nuova minaccia il 22 Settembre?

– Come seguire il ciclo solare

– Curiosita’ sui cicli solari

– Possiamo scegliere tra era glaciale o desertificazione

Tempesta solare e problemi ai telefoni?

Come visto, il nostro Sole è solito invertire il verso dei suoi poli magnetici ogni 11 anni, in concomitanza con quelli che siamo soliti chiamare cicli solari. Per la nostra Terra invece, sempre caratterizzata da un campo magnetico dipolare, siamo soliti pensare che i suoi poli siano fissi nella loro posizione, polo nord magnetico verso nord terrestre e viceversa per il sud.

E’ possibile che i poli magnetici della Terra si invertano? Assolutamente si. Anzi, per dirla tutta, questo è già successo diverse volte nella storia geologica del nostro pianeta. Come si vede questo? Esiste una specifica branca della geofisica che si chiama paleomagnetismo. In questa disciplina, come visto negli articoli precedenti, si studia il verso del campo magnetico terrestre analizzando la disposizione magnetica delle rocce sedimentarie. Come è evidente, durante la loro formazione, i nuclei magnetici presenti si orientano secondo la direzione del campo terrestre e poi, una volta raffreddate, restano congelate in questa posizione.

Detto questo, torniamo invece a parlare di SWARM. Come anticipato, si tratta di una missione dell’ESA lanciata alla fine dell’anno scorso e che ora sta cominciando a dare i primi dati. L’intera missione è costituita da una costellazione di 3 satelliti che hanno lo scopo di mappare intensità, forma e andamento del campo magnetico, eliminando tutte le sorgenti esterne tra cui, ovviamente, quella solare. Solo pochi giorni fa, sono stati presentati i primi risultati della missione che hanno mostrato una sensibilità mai raggiunta prima per le misure di campo. Come potete immaginare, lo scopo della missione è quello di monitorare e capire a fondo il campo magnetico terrestre e, anche, vedere variazioni significative della sua forma. Queste, ovviamente, legate anche allo studio di una ipotetica inversione dei poli.

Bene, detto questo, i dati della missione hanno per il momento confermato quello che già si sapeva. Questo solo per rimanere nella parte interessante per rispondere alla domanda iniziale. Come visto anche nei nostri articoli precedenti, il polo nord magnetico è in lento e costante movimento e dovrebbe arrivare, nel giro di una cinquantina di anni, in Siberia. Questa foto, già utilizzata anche in precedenza, aiuta a visualizzare la posizione dei nord magnetico:

Posizione del polo nord magnetico nel corso degli anni

Posizione del polo nord magnetico nel corso degli anni

Ovviamente, ho parlato di “parte interessante per la domanda iniziale” dal momento che gli scopi della missione SWARM non sono solo quelli di vedere se il campo si sta invertendo o meno, ma di studiare moltissimi parametri legati al magnetismo del nostro pianeta.

Cosa si evince dunque dai dati preliminari della missione? Semplice, che il campo magnetico è in movimento e che i poli si stanno spostando. Questo significa che è in atto un’inversione del campo? Molto probabilmente no. Se prendiamo come riferimento il nostro Sole, la fase di transizione tra una configurazione e l’altra è estremamente complessa con un campo che non appare più semplicemente dipolare.

Linee di campo magnetico solare prima e durante l'inversione dei poli

Linee di campo magnetico solare prima e durante l’inversione dei poli

Per dirla tutta, esistono anche teorie che prevedono un lento e continuo movimento dei poli magnetici terrestri fino alla completa inversione. Anche in questo caso però, il processo durerebbe non meno di 5000-10000 anni.

Bene, alla luce di quanto detto, provate ora a leggere questo articolo:

Articolo focus SWARM

Come vedete, in alcuni tratti il catastrofismo sembra imperante. Ripeto, l’inversione del campo magnetico terrestre è possibile, il polo nord si sta spostando ed in passato sono già avvenute inversioni di campo. C’è da preoccuparsi? Da quanto detto, direi proprio di no! Sicuramente i dati raccolti da SWARM aiuteranno a comprendere meglio il campo magnetico terrestre e forniranno moltissimo materiale su cui lavorare. Da qui a parlare di inversione dei poli in corso, direi che c’è una notevole differenza.

 

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

Tempesta solare e problemi ai telefoni?

21 Giu

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

e attraverso varie mail che mi sono arrivate, mi è stato chiesto di fare un po’ di chiarezza sui problemi telefonici che si sono avuti nei giorni scorsi soprattutto in virtù di quanto raccontato su vari siti e giornali. Come forse avrete letto, diverse fonti hanno infatti puntato il dito contro la forte attività solare per spiegare i guasti alla rete mobile, soprattutto per i clienti wind, che hanno visto un picco di malfunzionamenti intorno al 13 Giugno.

Diverse volte su questo blog ci siamo occupati di attività solare e dell’alternanza di massimi e minimi che la nostra stella presenta nel corso del tempo:

– Evidenze dal Sole?

– Le macchie solari AR1504

– Gli effetti di AR1504

– Sole: quanta confusione!

– Inversione dei poli terrestri

– Nuova minaccia il 22 Settembre?

– Come seguire il ciclo solare

– Curiosita’ sui cicli solari

Possiamo scegliere tra era glaciale o desertificazione

Come visto, il nostro Sole non è affatto un corpo con un’attività costante nel tempo ma passa attraverso periodi di massimo e minimo in un tempo di circa 11 anni. Non c’è assolutamente nulla di strano o di anomalo in questo comportamento, ma il tutto fa parte del normale e corretto funzionamento di stelle di questo tipo. Nonostante la buona conoscenza astronomica del Sole, molto spesso l’attività di questa stella, soprattutto a causa della sua connessione con la Terra e con la vita, viene chiamata in causa per annunciare catastrofi o per spiegare, come nel caso in questione, problematiche che in realtà non sono assolutamente correlate.

Cerchiamo dunque di andare con ordine e capire prima di tutto cosa è successo qualche giorno fa.

Come detto all’inizio, la scorsa settimana si sono avuti problemi per molti clienti di telefonia fissa e mobile principalmente per l’operatore Wind. Moltissime persone sono rimaste per qualche ora completamente isolate ed impossibilitate sia a ricevere chiamate che a collegarsi alla rete.

Normali problemi? In realtà no, dal momento che blackout così estesi rappresentano eventi eccezionali e, molto spesso, legati a problematiche uniche e per cui la rete non è protetta. Normalmente, quando avvengono problemi di questo tipo i guasti vengono risolti e realizzate soluzioni specifiche che possano impedire nel futuro il riproporsi di anomalie simili.

Nonostante questo, diverse fonti sulla rete hanno parlato di questi guasti parlando di eventi dovuti alla forte attività del Sole. Come forse avrete letto, nei giorni precedenti il guasto si sono registrati alcuni flare solari molto potenti che, stando a quanto riportato, avrebbero rilasciato particelle molto energetiche che una volta arrivate sulla Terra avrebbe messo fuori gioco i satelliti delle comunicazioni.

Aspettate un attimo. Guasto alla rete fissa e mobile per i clienti Wind. Se proprio vogliamo essere precisi, alcune interruzioni sporadiche e di minore entità per un numero ristretto di clienti Fastweb. Spiegazione? I flare solari. C’è qualcosa che non mi torna in tuta questa storia. Secondo voi, il Sole emette particelle energetiche verso la Terra. Queste arrivano e decidono di colpire solo le infrastrutture di un operatore lasciando intatte le altre? Capite l’assurdità di quello che vi stanno dicendo?

Torniamo seri e cerchiamo di capire meglio l’intera storia. Come visto negli articoli precedenti, durante i periodi di massima attività solare ci possono essere emissioni di flare di particelle verso l’esterno. Queste potenti emissioni possono ovviamente arrivare sulla Terra. Normalmente, i bersagli più a rischio sono i satelliti in orbita perché esposti al flusso di particelle. La superficie terrestre è invece protetta e schermata dallo scudo magnetico offerto dal campo geomagnetico. Questa naturale protezione riesce a deviare la maggior parte delle radiazioni dannose provenienti dal Sole impedendo a queste di raggiungere la superficie.

Solo per maggiore informazione e per completezza, vi riporto anche il link della pagina che Wind ha pubblicato per spiegare il motivo del guasto e, soprattutto, per scusarsi con i propri clienti:

Wind guasto 13 Giugno

Premesso dunque il discorso sull’assurdità del solo operatore telefonico, credo sia interessante capire meglio, approfittando della bufala, come funziona la rete mobile che ci consente di telefonare, inviare messaggi e collegarci alla rete con i nostri dispositivi senza fili.

Oggi come oggi, siamo talmente abituati alla possibilità di collegamento che abbiamo a disposizione che molti di noi ignorano completamente come funzioni questa tipologia di comunicazione. Quando effettuiamo una chiamata, il nostro cellulare emette onde radio con una frequenza specifica. Ad oggi, la maggior parte dei telefonini che abbiamo hanno la possibilità di emettere onde in tre bande, di cui la terza utilizzata solo in alcuni paesi come, ad esempio, gli Stati Uniti.

Bene, le onde radio prodotte dal nostro cellulare, contengono le informazioni relative alla chiamata che stiamo facendo. Detto in parole povere, la nostra voce captata dal microfono del cellulare mette in vibrazione una membrana che genera un segnale successivamente digitalizzato e trasmesso attraverso onde radio. Queste onde vengono poi captate da quella che viene chiamata “stazione base”. Questa altro non è che una struttura munita di antenne riceventi che captano le onde radio e le trasmettono attraverso una rete cablata. Come potete capire, il vantaggio della rete mobile è rappresentato dalla possibilità di poter comunicare senza fili. Le onde radio che si propagano in aria rappresentano il filo invisibile che connette il nostro dispositivo mobile con la stazione base.

Le stazioni base possono essere di diverse dimensioni e potenze. Esistono anche stazioni “camuffate” per potersi integrare al meglio con l’ambiente circostante (finti alberi, integrate in strutture preesistenti o, anche, installate su carrelli mobili che possono essere spostati da un punto all’altro). La stazione base con cui il nostro telefono è connesso rappresenta quella che viene definita “cella”. Il numero di stazioni base presenti nel territorio è determinato ovviamente dalla copertura che il sistema utilizzato riesce ad offrire e alla potenza massima installabile in base alla zona specifica. Per spiegarmi meglio, la copertura offerta da una singola stazione non è calcolabile a priori ma dipende anche dalla morfologia del territorio in questione e alla presenza di case, edifici o altre strutture in grado di limitare la copertura a causa della riflessione e dispersione dei segnali radio inviati dai cellulari.

Oltre alla comunicazione voce e messaggistica, a partire dalla seconda generazione di comunicazione (2G), i nostri cellulari sono in grado di inviare e ricevere anche pacchetti di dati che sono quelli che ci consentono di collegarci ad internet senza un cablaggio fisico.

Capite dunque come è possibile chiamare dai nostri cellulari? La connessione tra le stazioni base avviene invece via normali cavi coassiali o, sempre più spesso, attraverso fibre ottiche. In particolare, l’utilizzo delle fibre ha consentito di migliorare la trasmissione dei segnali con minori perdite nel percorso e di aumentare il numero di collegamenti gestibili a parità di sezione del filo.

E se non sono presenti stazioni base nelle vicinanze? Semplice, questo è il caso di un cellulare che, come si dice, “non ha campo”. In regioni isolate del pianeta si ricorre ad una tecnologia diversa che è invece quella dei telefoni satellitari. In questo caso, i dispositivi si connettono direttamente con satelliti in orbita geostazionaria che hanno il compito di ritrasmettere i segnali digitali a Terra e di consentire in questo modo la comunicazione da qualsiasi parte del pianeta.

 

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Materia oscura intorno alla Terra?

7 Gen

Come sapete, e’ sempre interessante leggere le notizie nelle sezioni di scienze di alcuni giornali, si trovano sempre delle chicche di tutto rispetto. Negli ultimi giorni, sono apparsi tantissimi articoli che parlano di una nuova sensazionale scoperta. Un ricercatore dell’universita’ del Texas, tale Ben Harris, avrebbe condotto una serie di misure utilizzando i satelliti delle costellazioni gps di Galileo e Glonass.

Se volete maggiori info sul gps, su come funziona e della scienza che c’e’ sotto, abbiamo pubblicato un articolo anche su questo:

Il sistema di posizionamento Galileo

Tornando alla notizia principale, cosa si sarebbe scoperto da queste misure: utilizzando i dati inviati dai satelliti negli ultimi 6 mesi, si sarebbe evidenziata un’anomalia del valore della massa della Terra rispetto a quella comunemente conosciuta. L’entita’ di questa differenza e’ tra lo 0,005 e lo 0,008% del valore noto.

Come si spiega questa differenza?

Dal momento che il moto dei satelliti e’ determinato dall’attrazione gravitazionale che il nostro pianeta esercita, in realta’ che anche i satelliti esercitano sulla Terra, questa differenza deve essere dovuta ad un’anomalia gravitazionale. Una delle spiegazioni date da Harris e’ che sia presente un disco di materia oscura intorno al nostro pianeta, tale da influenzare l’attrazione gravitazionale.

Di materia oscura abbiamo parlato in questo articolo:

La materia oscura

Poiche’, secondo le ipotesi, questa forma non convenzionale di energia esercitrebbe attrazione gravitazionale, la sua presenza influenzerebbe il moto dei satelliti falsando appunto la massa della Terra rispetto al valore conosciuto. Per essere precisi, dalle misure condotte, questo anello, posizionato intorno all’equatore terrestre, avrebbe uno spessore di 191 Km e una larghezza di ben 70000 Km.

Piccola parentesi, oltre ai tanti giornali, anche i siti catastrofisti hanno riportato la notizia, ovviamente a modo loro e aggiungendo dettagli inutili quanto inventati. Non manca certo chi sostiene che l’anello sia stato messo li da scienziati compiacenti o da extraterrestri che stanno iniziando la fase di conquista del nostro pianeta. Non credo sia il caso di ragionare su queste osservazioni che lasciano davvero il tempo che trovano.

Detto questo, ragioniamo un attimo sulla notizia, cercando di fare qualche considerazione aggiuntiva.

Come avrete notato, ho riportato, al contrario di molti giornali, tutta la notizia al condizionale. Non e’ assolutamente una licenza di stile, ma l’ho fatto perche’ quanto riportato non e’ assolutamente certo.

Vi spiego il perche’.

Come trovate in rete, le misure in questione sono state presentate da Harris nel corso del meeting annuale dell’unione geofisica americana, anche detta AGU. Ovviamente si tratta di misure reali e scientifiche, che pero’ vanno considerate come “preliminari”.

Permettetemi una considerazione statistica. Come detto, la differenza rispetto alla massa conosciuta e’ tra lo 0,005 e lo 0,008%. Ora, tra 0,005 e 0,008, la differenza non e’ assolutamente poca. In realta’, l’ampiezza di questo intervallo ci fa capire la precisione delle misure fatte. Per essere precisi, i due valori sono ottenuti utilizzando una volta la costellazione Glonass e un’altra quella Galileo. Il fatto che due misure indipendenti diano valori cosi’ diversi, non e’ assolutamente un dettaglio trascurabile.

Detto questo, durante la stessa riunione, dopo la presentazione dei risultati da parte di Harris, e’ stato evidenziato come le misure siano in realta’ falsate perche’ mancanti di correzioni molto importanti. Quali? Nella modellizzazione del moto dei satelliti, non sono state incluse le attrazioni da parte del Sole e della Luna. Inoltre, mancano da includere le correzioni dovute alla relativita’, assolutamente necessarie, come potete leggere nell’articolo sul sistema Galileo, per ottenere risultati veritieri.

La mancanza di queste correzioni, che potrebbero modificare sostanzialmente il risultato preliminare, fa si che i dati ottenuti siano del tutto preliminari. In questo stato, e’ assolutamente fuorviante e frettoloso fare conclusioni come quelle riportate in precedenza del disco di materia oscura.

Perche’ si e’ fatto questo?

Esistono varie risposte possibili. La prima, un po’ cattiva, e’ che si e’ voluto presentare un lavoro incompleto solo per attirare un po’ di attenzione. L’altra possibilita’ e’ che si sia voluta mostrare questa differenza rispetto al valore della massa conosciuta solo per ricevere commenti utili con cui correggere il tiro. Entrambe le risposte sono possibili. Molto spesso alle conferenze si presentano risultati preliminari solo per valutare la risposta della comunita’ scientifica di riferimento. Ultimamente pero’, si puo’ avere una fuga di notizie che porta ad articoli, come quelli sui nostri giornali, che puntano ala scoperta del secolo.

Concludendo, i dati ottenuti mostrano ovviamente una differenza della massa della Terra rispetto a quella nota. Questa discrepanza potrebbe essere dovuta ad un errore di calcolo, a correzioni molto importanti non ancora conteggiate o, anche, alla presenza di materia oscura intorno alla Terra. Personalmente, credo sia presto per parlare di quest’ultima ipotesi. Questa storia, e lo dico a malincuore, mi ricorda molto quella della velocita’ dei neutrini misurata ad Opera, poi smentita con la testa tra le gambe.

 

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Obbligatorio dire due parole su GOCE

11 Nov

Era il 15 settembre, ben due mesi fa, quando il sottoscritto, che a forza di documentarsi su siti complottisti ha acquisito doni di preveggenza, gia’ parlava di GOCE e della fine annunciata della missione.

In questo articolo:

GOCE: quando il satelliste finisce la benzina

abbiamo gia’ parlato della missione, della sua importanza scientifica ma, soprattutto, del suo rientro a Terra. Come potete leggere, gia’ al tempo si diceva che la cosa avrebbe rappresentato un rischio, ma con probabilita’ bassissima. Ripeto, trovate tutti i dettagli leggendo l’articolo precedente.

Poi cosa e’ successo?

Semplice, e’ finita la benzina e sulla rete si sono scatenati gli animi catastrofisti di tutti: siti, blog, forum ma, purtroppo, anche giornali, protezione civile, ecc. Nelle ultime ore, la scena mediatica e’ stata completamente catturata dalla caduta di questo satellite con una gara a chi la spara piu’ grossa sul punto di impatto, sull’ora o sui possibili rischi dell’operazione.

In tutto questo poi, ci si e’ messa anche la polemica, alquanto sterile, tra protezione civile, ASI e ESA che non si riscono a mettere d’accordo su cu dice cosa.

Lasciamo perdere questi discorsi e parliamo di cose serie.

Non spendero’ piu’ di qualche parola su questo evento, dal momento che e’ stata gia’ sviscerato a sufficienza.

Unico particolare degno di nota, al momento GOCE e’ ancora in funzione e non ha cominciato a cadere verso la Terra. Perche’ dico questo? Lasciando da parte i mezzi di informazione assolutamente poco credibili in ambito scientifico o in situazioni di questo tipo, l’unico modo per reperire informazioni reali e’ consultare il sito dell’ESA, in cui potete trovare una pagina aggiornata in real time stabilendo comunicazioni direttamente con il satellite.

Trovate la pagina a questo indirizzo:

ESA, GOCE info

Le informazioni contenute vengono trasmesse da una base in Antartide che stabilisce connessioni con GOCE ogni qual volta il satellite passa sulla zona.

Leggete cosa scrivono il 10 novembre alle 23.50, cioe’ meno di un’ora fa:

Contact with GOCE was made once again from the Troll station in Antarctica at 23:42 CET. The central computer temperature is at 80ºC and the battery is at 84ºC. At an altitude of less than 120 km, the spacecraft is – against expectations – still functional.

Capito? Il satellite non e’ ancora in fase di caduta. Detto questo, e’ inutile stare li ad arrovelarsi e tentare di indovinare dove cadra’ GOCE. Fino a quando non iniziera’ la caduta, e’ come provare ad indovinare i numeri del lotto!

Concludendo, i rischi di caduta su zone abitate sono estremamente bassi. Se pensate di restare a casa perche’ avete paura che qualche pezzo possa arrivarvi in testa, allora chiudetevi per sempre nelle vostre mura senza uscire. Praticamente, la probabilita’ e’ simile a quella di essere colpiti da una tegola che si stacca da un tetto. Piuttosto che credere a storielle inventate dai giornali, documentatevi sui siti giusti e seguite in tempo reale la fine di questa gloriosa e importante missione.

Ultimissima cosa, in queste ore sta per ricadere a Terra qualcosa di veramente grosso e aspettato ma di cui i giornali non parlano. Sta infatti per rientrare una Soyuz dalla Stazione Spaziale Internazionale con a bordo il nostro astronauta Luca Parmitano. Sarebbe meglio parlare di questo piu’ che di satelliti.

 

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

Metano su Marte: c’e’, non c’e’, c’era?

26 Set

Nella sezione:

Hai domande o dubbi

e’ stato richiesto un argomento molto interessante e attuale. Come potete vedere, si chiede un aggiornamento sulle ultime misure fatte da Curiosity, il rover che sta eplorando Marte, alla luce della notizia, tanto pubblicizzata, della concentrazione minore rispetto alle aspettative di metano. Come anticipato, si tratta di un argomento molto interessante e scientificamente importante. Purtroppo, anche questa volta, molti giornali e siti si sono lanciati in notizie eclatanti, senza pero’ spiegare in dettaglio qual e’ il significato di questo risultato, ma soprattutto cosa ci si aspetta per il futuro.

Per chi volesse maggiori informazioni sulla missione e sulle scoperte fatte, abbiamo parlato di Curiosity in questi post:

Curiosity: scoperta sensazionale?

– Curiosity e gli UFO

– Curiosity e gli UFO: dopo le foto, il video. 

Ecco la scoperta di Curiosity

Detto questo, e’ interessante ripercorrere la storia del metano su Marte, ragionando soprattutto su che cosa questa misura significihi.

Cerchiamo di ragionare insieme. Come sapete, a parte per il discorso ufo e avvistamenti vari che lascia il tempo che trova, uno degli obiettivi dell’esporazione spaziale e’, tra i tanti altri, quello di capire se c’e’ vita sugli altri pianeti del Sistema Solare o anche se in passato ci sono state le condizioni affinche’ una qualche forma di vita si sia sviluppata.

Fin qui ci siamo. Ogni qual volta si parla di condizioni adatte alla vita, qual e’ il primo parametro che viene citato? Ovviamente la presenza di acqua. Il motivo di questo e’ scontato per tutti e non c’e’ bisogno di replicarlo. Molte missioni osservative di Marte hanno dimostrato come in passato ci fosse molta acqua sul pianeta rosso. Addirittura sono stati ossservati i segni tipici lasciati da fiumi, laghi e mari, come solchi, ammassi di fanghi essiccati, letti di fiumi ormai asciutti, ecc. Inoltre, sulle calotte di Marte e’ presente ghiaccio. Queste distese hanno anche una variabilita’ stagionale cosi’ come avviene sulla Terra. Anche oggi ci sono evidenze di acqua in forma liquida, anche se in misura estremamente minore in superificie.

Bene, dunque su Marte c’e’ acqua. Questo significa che c’e’ vita? Assolutamente no. Per dirlo in termini matematici, la presenza di acqua sul pianeta e’ una condizione necessaria per sviluppare determinate forme di vita. Questa condizione non e’ pero’ sufficiente, cioe’ se c’e’ vita c’e’ acqua, ma non e’ vero il viceversa.

A questo punto, non avendo visto nessun marziano salutarci attraverso le telecamere dei rover, dobbiamo cercare qualche altro parametro. In questo caso, quello che possiamo vedere e’ se c’e’ metano in atmosfera.

Perche’ e’ importante la presenza di metano?

Prendiamo come esempio la Terra, dove non credo di dover dimostrare che c’e’ vita. L’atmosfera terrestre e’ molto ricca di metano. Da dove viene? Circa il 90% del metano che troviamo nella nostra atmosfera viene da forme vitali. Che significa? Una frazione viene dalla decomposizione di specie che rilasciano questo gas, mentre gran parte viene prodotto direttamente dal metabolismo di alcuni animali. Come sicuramente saprete, monitorare il metano nella nostra atmosfera e’ molto importante per via dell’effetto serra portato da questo gas. Uno dei contributi maggiori al metano viene dalla digestione delle mucche.

Detto questo, capite bene come la presenza di metano in atmosfera puo’ essere in qualche modo legato alla presenza di vita su un pianeta.

Fin qui ci siamo, ma torneremo su questi discorsi a breve per continuare a portare avanti il nostro ragionamento.

Prima di Curiosity, c’erano delle misure della quantita’ di metano nell’atmosfera di Marte? Certamente si, misure, anche se tra loro abbastanza discordi, venivano da osservazioni con telescopi da Terra e da satelliti in orbita intorno al pianeta rosso. Tra queste, vi erano alcune misurazioni che mostravano dati abbastanza entusiasmanti.

Senza troppi giri di parole, vi mosro un’immagine in falsi colori ottenuta partendo dai dati della sonda Mars Express nel 2004:

 

Metano nell'atmosfera di Marte. Fonte: Mars Explorer

Metano nell’atmosfera di Marte. Fonte: Mars Explorer

Cosa rappresenta? Le diverse colorazioni indicano la concentrazione piu’ o meno alta di metano nell’atmosfera di Marte. Come vedete, seguendo la scala in basso, ci sono dei punti che appaiono molto rossi, cioe’ con concentrazioni anche fino a 30 parti per miliardo (ppb) di metano.

Dunque? Su Marte c’e’ o c’era acqua, su Marte c’e’ metano quindi su Marte c’e’ vita!

Questo ragionamento potrebbe esssere azzardato e scientificamente non corretto. Come detto prima, sempre in termini matematici, avere acqua e’ una condizione necessaria, avere metano e’ una condizione necessaria, avere acqua e metano e’ una condizione necessaria, ma nessuna delle due, neanche simultaneamente, e’ una condizione sifficiente.

Non poter gridare alla scoperta del secolo, non significa non fare ricerca. L’evidenza di questi rilasci in atmosfera meritano di essere studiati in dettaglio per vedere se effettvamente sono sinonimo di vita oppure no.

Detto questo, cosa facciamo? Mandiamo Curiosity a vedere direttamente sulla superficie di Marte. Tra i tanti strumenti, il rover ha a disposizione spettrometri pensati proprio per misurare le concentrazioni di gas in atmosfera.

Cosa troviamo?

Come annunciato in questi giorni, Curiosity non ha trovato le concentrazioni sperata di metano. I valori misurati, ponderati su diverese analisi fatte in periodi diversi dell’anno marziano, hanno mostrato valori massimi intorno a 2 parti per miliardo, cioe’ molto meno di quello che si pensava e che e’ stato mostrato nei dati di Mars Express.

A questo punto, un po’ con l’amaro in bocca, cosa dobbiamo dire?

Molte fonti chiudono il discorso dicendo che non c’e’ vita su Marte, mentre altre si appellano al fatto che ci sono errori nella misura o che la vita c’era in passato.

Per ragionare su queste affermazioni e’ necessario riprendere il discorso metano in atmosfera.

Abbiamo detto che sulla Terra abbiamo una concentrazione di circa 1700 ppb di metano. I dati di Mars explorer mostravano picchi da 10-20 ppb. Confrontate tra loro i due numeri. Come vedete, sono profondamente diversi tra loro. Questo non deve portarvi fuori strada. Come detto prima, sulla Terra ci sono, ad esempio, le mucche, su Marte vi aspettate di trovare al massimo qualche batterio.

E’ vero pero’ che Curiosity sta osservando una frazione molto ristretta della superficie marziana, il cratere Gale. Per quanto esteso, questo campione non e’ rappresentativo di tutto il pianeta. Questa e’ una riflessione ragionevole. Notiamo pero’ che se ci fossero forme di vita batteriche, queste si dovrebbero sparpagliare per tutto il pianeta, non solo in determinati punti specifici. Tra l’altro, il cratere Gale e’ stato scelto per le sue proprieta’, per la presenza in passato di corsi d’acqua, insomma se c’e’ vita, dovrebbe essere anche in questo punto.

Torniamo pero’ ai dati di Mars Explorer. Su questa mappa abbiamo visto dei rilasci molto localizzati di metano, non certo un’atmosfera uniforme. Bene, proprio questa particolarita’, ci porta a pensare che il rilascio potrebbe essere causato da altro, non necessariamente da forme di vita.

Come anticipato, sulla Terra il contributo maggiore al metano in atmosfera viene, in qualche modo, da forme di vita. Queste pero’ non sono le uniche sorgenti di questo gas. Esistono processi geologici in grado di produrre metano e scaricarlo in atmosfera. Si tratta, nel nostro caso, di contributi minori rispetto a quelli delle forme di vita, ma comunque presenti e conosciuti. Se su Marte non c’e’ vita, ci potrebbero pero’ essere fenomeni analoghi, e questo spiegherebbe anche la minor concentrazione di metano in atmosfera. Altra ipotesi possibile e’ che su Marte sia presente “olivina”, un minerale che a contatto con l’acqua produce un altro minerale detto “serpentina”. In questo processo viene emesso metano. Abbiamo prove di questo? Certo, l’olivina e’ molto abbondante su Marte sia in superificie che nel sottosuolo. Perche’ pero’ in punti localizzati? Semplice, perche’ in quei punti ci potrebbero essere ancora serbatoi di acqua che sono andati in contatto con il minerale rilasciando metano.

Altra ipotesi che si sta facendo strada in queste ore e’ che oggi non ci sia vita su Marte, ma che magari ci fosse stata in passato.

Possibile questo? Come abbiamo visto, il metano prodotto in qualche modo arriva in atmosfera. Poi? Se il metano rimanesse stabile per sempre, allora sulla Terra, per fare un esempio, la sua concentrazione in atmosfera dovrebbe aumentare linearmente grazie ai continui apporti dagli esseri viventi. In realta’, il metano ha un tempo di vita abbastanza lungo, ma a causa della radiazione proveniente dal sole, viene scisso formando altri gas. La vita media di una molecola di metano in atmosfera e’ intorno a 300-400 anni.

Attenzione, allora e’ possibile che in passato ci sia stata la vita su Marte ed ora non c’e’ piu’ e anche il metano prodotto e’ scomparso. Questo non e’ del tutto vero dal momento che un organismo vivente produce metano ma anche un organismo in decomposizione produce metano. Inoltre, organismi decomposti nel sottosuolo, formano giacimenti di olii che non sono stai assolutamente osservati su Marte, pensate anche solo alla formazione di petrolio.

Detto questo, Curiosity non ha trovato la quantita’ di metano che ci si aspettava. I valori precedenti osservati, come visto rilasci localizzati, possono essere dovuti a fenomeni di natura geologica, che nulla hanno a che fare con la vita.

E’ altresi’ vero che Curiosity ha fatto le sue misure su una superficie ridotta di Marte e inoltre che si e’ limitata a raccogliere campioni a sua portata, cioe’ fino ad 1 metro di altezza da Terra.

Fatte queste considerazioni, la matassa non e’ ancora sbrogliata del tutto. Fatte salve le misure degli anni precedenti e queste di Curiosity, ci deve essere un processo non biologico che ha prodotto metano in atmosfera. Mi sento quasi di escludere del tutto che i rilasci osservati siano di natura biologica, ma questa e’ una mia considerazione personale.

Come studiare il problema?

Semplice, sono gia’ in fase di studio nuove missioni per Marte. La missione Exomars prevede nel 2016 la messa in orbita intorno al pianeta rosso di un satelite per misurazioni dei gas e nel 2018 due nuovi rover in superficie. Questa missione e’ gestita sia dalla NASA che dalla nostra ESA. Oltre a questo, il contributo italiano a questa missione e’ davvero notevole sia dal punto di vista della ricerca che di componentistica realizzata dalle nostre aziende.

Missioni di questo tipo potrebbero aiutarci a capire meglio l’origine del metano e dare una risposta definitiva sulla presenza o meno di vita su Marte.

Ultimissima considerazione, dire non c’e’ metano e’ equivalente a dire non c’e’ vita? Assolutamente no. Anche qui sulla Terra conosciamo diverse forme batteriche che non producono questo gas nel loro metabolismo. Questo ci fa capire nuovamente che questa non e’ una condicio sine qua non. Anche avere tantissimo metano non significa necessariamente avere vita. Pensate, ad sempio, a Titano, satellite di Saturno. Qui l’atmosfera e’ pregna di metano, ci sono laghi di metano, precipitazioni di metano, eppure, a nessuno verrebbe in mente di cercare la vita su Titano.

Come vedete, il discorso e’ sempre aperto, e, al momento, non possiamo certo escludere o dare per certa una qualche forma di vita su Marte. Le ricerche future potranno aiutarci a meglio comprendere questi aspetti o magari anche solo a capire se in passato si possano essere sviluppate forme di vita su qualche pianeta del Sistema Solare.

 

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Scoperta nuova luna di Nettuno

17 Lug

Osservando le immagini catturate dalle tante sonde in orbita, e’ possibile fare delle scoperte la cui evidenza magari prima non era stata palese. E’ proprio questo il caso della scoperta di cui vi vorrei parlare in questo articolo e che e’ stata pubblicata solo pochi giorni fa sulle riviste scientifiche.

Analizzando le immagini catturate dalla sonda Hubble tra il 2004 ed il 2009, l’astronomo Mark Showalter el SETI Institute della California, si e’ accorto di un piccolo puntino bianco vicino al pianeta Nettuno. Come anticipato dal titolo dell’articolo, quel piccolo puntino che fino ad oggi era passato inosservato e’ in realta’ una nuova luna orbitante intorno al pianeta.

Come e’ stata fatta la scoperta?

Anche Nettuno ha degli anelli di materia intorno, anche se molto meno compatti e visibili di quelli di Saturno. La presenza degli anelli, rende l’osservazione delle lune molto complicata. Come detto in precedenza, la presenza di un piccolo puntino intorno al pianeta ha fatto scattare la scintilla. Riprendendo circa 150 foto scattate da Hubble, si e’ potuta evidenziare la presenza della piccola Luna e ricavarne ovviamente i parametri orbitali.

La nuova luna, la quattordicesima di Nettuno, e’ stata chiamata S/2004 N 1. Dalle misure indiretta fatte, il corpo avrebbe un diametro non superiore ai 20 Km e ruoterebbe intorno al pianeta con un periodo di 23 ore, ad una distanza di circa 100000 kilometri. Questo periodo di rotazione e’ simile a quello degli altri satelliti che infatti ruotano, cosi’ come i dischi di cui accennavamo prima, con velocita’ molto elevata intorno al piu’ esterno tra i pianeti del Sistema Solare.

Dal punto di vista della posizione, la nuova Luna si trova tra Larissa e Prometeo, come indicato dalla ricostruzione pubblicata dalla NASA:

L'orbita della nuova luna nel sistema intorno a Nettuno

L’orbita della nuova luna nel sistema intorno a Nettuno

Come anticipato, Nettuno ha ben 14 satelliti che gli ruotano intorno di cui soltanto uno, Tritone, ha un diametro elevato, paragonabile infatti a quello della nostra Terra. Secondo la teoria astronomica maggiormente accettata, Tritone sarebbe in realta’ un pianeta nano staccato dalla fascia di Kuiper a causa dell’attrazione gravitazionale di Nettuno e che dunque sarebbe poi stato catturato su un’orbita stabile. Sempre secondo questa teoria, la cattura o la formazione, avvenuta per opera di impatti con altri corpi, delle altre lune sarebbe dunque successiva alla cattura di Tritone.

L’evidenza della nuova luna era sfuggita addirittura alla sonda Voyager 2 che nel 1989 aveva ripreso da molto vicino sia il pianeta che il sistema di anelli e lune orbitanti intorno ad esso. Il satellite appena scoperto, oltre al piccolo diametro che abbiamo riportato, ha una luminosita’ molto debole. In termini di confronto, se osserviamo il cielo stellato, la luminosita’ della nuova luna e’ ben 100 milioni di volte più debole della più debole stella visibile a occhio nudo.

Ultima curiosita’: perche’ a questa luna e’ stato dato un nome cosi’ tecnico come S/2004 N 1?

Questo in realta’ e’ un nome provvisorio. Nel prossimo incontro della Unione Astronomica Internazionale, si dovra’ decidere il nome da dare anche a questo nuovo satellite. Seguendo la tradizione, il nome sara’ sicuramente scelto tra le antiche divinita’ legate al mare, cosi’ come il nome stesso del pianeta.

Concludendo, l’osservazione di immagini raccolte da Hubble tra il 2004 e il 2009 ha permesso di identificare una nuova luna per Nettuno. Come visto, si tratta di un corpo molto piccolo, con un diametro che non supera i 20 Km. La storia di questa scoperta ci fa capire come incredibili sorprese possano venire fuori anche guadando immagini di repertorio. Questo per mostrare quanto ancora interessante e’ lo studio del nostro stesso Sistema Solare.

 

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E portiamo lo smartphone anche nello spazio!

10 Mag

Come spesso si dice: la necessita’ stimola l’ingegno. Forse proprio questo sta capitando in un periodo di crisi in cui molti settori della ricerca stano soffrendo a causa dei ripetuti tagli dei governi.

Come sappaimo bene, e come discusso in questi post:

I lanci Spaziali del Futuro

Dove andiamo in vacanza? Nello spazio!

Dal turismo al traferimento nello spazio

Londra-New York in un’ora?

una delle agenzie che piu’ soffre a cuasa del diminuito budget e’ proprio la NASA. Nei post precedenti, abbiamo in particolare visto come, dopo la chiusura del programma Shuttle, l’ente americano versi in gravi difficolta’ perche’ per la prima volta nella sua storia si ritrova senza un mezzo proprietario per andare nello spazio e con dei finanziamenti che difficilmente le consentiranno di sviluppare un nuovo programma in tempi rapidi.

In questa ottica, molto lavoro si sta facendo grazie a compagnie private, interessate in primis ad un programma di turismo spaziale che potrebbe fruttare molti soldi, ma che grazie alla loro diponibilita’ finanziaria stanno dando importanti contributi anche nella ricerca della miglior soluzione per andare in orbita.

Dunque, se il trend continuera’ ad essere questo, e’ meglio pensare subito a soluzioni alternative anche per le alre missioni spaziali, in modo da trovare il miglior rapporto qualita’/prezzo per tutto.

Pensiamoci un attimo, tolto il discorso lanci di cui abbiamo parlato, qual e’ l’altra attivita’ spaziale che impiega grossi finanziamenti? Sicuramente quella legata alle missioni in orbita, cioe’ su satellite.

Bene, questo e’ il punto. Se possibile, si deve risparmiare sui satelliti ma ovviamente senza perdere funzioni necessarie al corretto svolgimento della missione o della ricerca. Questo discorso, affrontato anche dai vertici della stessa NASA, e’ molto importante per fare in modo che tutte le linee scientifiche dell’agenzia siano mantenute, senza perdere terreno in nessun campo.

Ora, cambiamo apparentemente discorso: qual e’ lo strumento tecnologico che tutti abbiamo? Sicuramente il telefono cellulare. Ormai, una grossa percentuale dei nostri telefoni sono dei cosiddetti “smartphone”.

Cosa e’ in grado di fare uno smartphone? Indipendentemente dal modello, ormai tutti hanno una fotocamera con piu’ o meno risoluzione, collegamenti internet, bluetooth, gps, registratore di suoni e immagini, ecc.

Bene, ora uniamo i due discorsi fatti. Stiamo cercando satelliti low cost da utilizzare in orbita, la tecnologia degli smartphone e’ evoluta e ormai a buon mercato.

Perche’ non mettere insieme queste due cose?

Il satellite PhoneSat

Il satellite PhoneSat

A questo ci ha gia’ pensato la NASA che infatti ha iniziato il programma “Small Spaceraft Technology”. Proprio nell’ambito di questi studi, e’ nato il programma PhoneSat che prevede l’utiizzo di sistemi basati sulla tecnologia dei cellulari per studiare satelliti a basso costo, basso peso e alte prestazioni. Ovviamente, non dovete pensare che i ricercatori hanno preso dei modelli di telefonino e li hanno mandati in orbita, ma la tecnologia utilizzata per realizzare questi prototipi sfrutta esattamente l’elettronica dei nostri smartphone.

Lo scorso 21 aprile, con il lancio dell’ultimo razzo Antares, e’ stato portato in orbita un piccolo satellite, dal peso inferiore a 10 Kg, dotato proprio di 3 telefonini-equivalenti, chiamati Alexander, Graham e Bell. Questa piccola scatola cubica e’ stata messa in orbita e ha raccolto dati fino al 27 aprile quando poi e’ ricaduta incendiandosi a contatto con l’atmosfera.

Se pensate che stia scherzando, ecco il link della pagina NASA relativa la programma Small Spacecraft Technology:

NASA, SST

Sempre nell’ottica del risparmio, il programma PhoneSat ha utilizzato un’analisi dei dati davvero molto carina. Invece di raccogliere i dati a terra e analizzarli in un centro di calcolo specifico, i dati sono stati resi pubblici per gli utenti che quindi hanno potuto analizzare indipendentemente le informazioni inviate dai telefoni in orbita, mettendo poi in condivisione con gli altri i loro risultati. Si e’ dunque trattato di un bellissimo esempio di “citizens science”, in cui tutti potevano partecipare e condividere informazioni con gli altri.

Attraverso le immagini inviate dalle fotocamere, e’ stato possibile ricostruire una mappa completa della Terra, come mostra questo esempio:

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

ottenuta incollando tra loro le diverse foto scattate. Ovviamente, in questo caso l’informazione della posizione misurata attraverso il GPS e’ fondamentale.

Ecco il sito ufficiale di PhoneSat, in cui trovate oltre alle immagini anche la descrizione del programma e le modalita’ di condivisione dei dati raccolti:

PhoneSat

Qualora fosse interessati, anche se il satellite e’ andato perso, potete ancora iscrivervi al programma per avere libero accesso ai dati raccolti.

Solo per completezza, una domanda lecita che ci si potrebbe fare e’: come sono stati inviati i dati? Come detto, siamo partiti dall’elettronica ormai di consumo degli smartphone. Per poter inviare i dati a terra pero’, i sistemi sono stati costruiti per utilizzare la banda 437.425 MHz che e’ quella maggiormente utilizzata dai radioamatori. In questo modo, e’ possibile far arrivare le informazioni dagli smartphone fino alla stazione di terra dove poi vengono condivisi tra tutti gli utenti.

Concludendo, i risultati di questo studio sono senza dubbio incoraggianti. Sfruttare soluzioni low cost nella costruzione dei satelliti sicuramente consentirebbe di risparmiare molti fondi e deviarli da queste attivita’, ormai di servizio, verso tematiche piu’ complesse in cui e’ richiesto un maggior afflusso di finanziamenti. PhoneSat continua dunque il suo lavoro, e il programma a breve termine prevede il lancio di altri sistemi migliorati al fine di ottenere dati sempre piu’ precisi e che, nel giro di poco tempo, potrebbero sostituire del tutto i vecchi sistemi satellitari molto piu’ costosi.

 

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Londra-New York in un’ora?

6 Mag

Molto spesso leggo delle notizie interessanti sui giornali, che pero’ vengono rovinate dalla continua ricerca del sensazionalismo giornalistico che fa trascendere gli articoli nel ridicolo. E’ questo il caso del test effettuato dall’aviazione americana sul protopipo X-51 proprio pochi giorni fa.

Come forse avrete letto, il 3 Maggio e’ stato effettuato un nuovo test di volo per il velivolo sperimentale X-51 che e’ riuscito a volare alla velocita’ di mach 5.1, cioe’ 5.1 volte la velocita’ del suono. Detto in unita’ di misura comprensibili a tutti, alla velocita’ di 6240 Km/h.

Dov’e’ l’assurdita’ della notizia? Ovviamente, la notizia del test e’ reale, cosi’ come e’ veritiera la velocita’ raggiunta, l’assurdo e’ nel fatto che si dichiara di aver raggiunto la piu’ alta velocita’ mai registrata e che in un futuro molto prossimo potremo viaggiare tra Londra e New York in un’ora.

Cominciamo proprio dall’ultima parte. Semplicemente, i moderni caccia raggiungono velocita’ intorno a 2 volte quella del suono. Per poter sopportare queste accelerazioni, i piloti devono godere di uno stato di salute ottimale, oltre ovviamente a sostenere un pesante e continuo allenamento per resistere a questi parametri di volo. Secondo voi, un passeggero normale, potrebbe mai viaggiare a 5 volte la velocita’ del suono? Io direi di no, a meno di arrivare a New York con la maggior parte dei passeggeri morti ancora legati ai sedili. Spesso, basterebbe ritornare a fare il mestiere di giornalista piuttosto che di profeta per evitare di sparare strafalcioni di questo tipo.

Passando invece al discorso velocita’, dobbiamo fare qualche considerazione piu’ tecnica. Prima di tutto, mach 5.1 non e’ la massima velocita’ raggiunta in sistemi di questo tipo. In passato, altri velivoli sperimentali, come ad esempio X-43, hanno raggiunto velocita’ intorno a mach 10. Il risultato importante del test sul X-51 e’ stato raggiungere questi picchi di velocita’ per tempi piu’ lunghi, intorno ai 4 minuti. I precedenti test avevano ottenuto velocita’ maggiori, ma per tempi brevisimi. Proprio questo fatto, aveva poi spinto la ricerca nello studio di soluzioni piu’ “lente” ma che consentissero di mantenere le velocita’ per periodi piu’ lunghi.

Credo che a questo punto sia interessante parlare un po’ piu’ in dettaglio di questo X-51. Questo prototipo nasce da una collaborazione tra l’aviazione americana, la NASA, la Boeing e la Darpa. Scopo finale dello sviluppo e’ raggiungere una velocita’ di mach 7 per tempi dell’ordine di cinque minuti.

Come e’ possibile raggiungere queste velocita’? Per prima cosa, il lancio avviene con l’X-51 fissato sotto l’ala di un B-52H che lo porta fino alla quota di 50000 piedi.

X51 posizionato sotto l'ala del B52H

X51 posizionato sotto l’ala del B52H

A questo punto, il velivolo viene sganciato e, dopo 4 secondi di caduta libera, viene acceso un razzo MGM-140 che arriva fino alla velocita’ di mach 4.5. Arrivati a questa velocita’, l’X-51, anche detto WaveRider, viene sganciato e accelera fino alla velocita’ massima, nominalmente mach 7.

L’accelerazione del WaveRider e’ assicurata da un motore sperimentale chiamato Scramjet. A differenza dei normali motori a turbina, che sono limitati ad una velocita’ di punta di mach 2.5, lo scramjet e’ un propulsore privo di parti mobili. L’aria entra, viene miscelata con il carburante e brucia automaticamente. L’elevato calore e la velocita’ del flusso in uscita determinano la spinta del velivolo. Ovviamente, per poter funzionare, il motore ha bisogno di aria che entra ad alta pressione e, per questo motivo, e’ necessaria la fase di lancio con un razzo MGM.

Perche’ e’ importante sviluppare questo tipo di tecnologia? Per prima cosa, come potete immaginare, questo tipo di test viene fatto in ambito militare per la continua ricerca su razzi supersonici o per droni capaci di viaggiare ad altissima velocita’ e dunque piu’ difficili da intercettare.

Oltre all’ambito militare, applicazioni di questo tipo potrebbero essere importanti anche per il futuro dei voli spaziali, come dimostra la collaborazione della NASA al progetto. Attenzione pero’, anche su questo punto si leggono molte cose inesatte in rete. Prima di tutto, lo scramjet per poter funzionare necessita’ di un flusso di aria in ingresso. Detto questo, e’ impensabile utilizzare il motore al di fuori della nostra atmosfera. Lo scramjet potrebbe pero’ essere utilizzato come stadio di lancio dei velivoli spaziali. Dalla descrizione fatta, appare evidente che questo motore ha il vantaggio enorme di un dover trasportare il comburente. In questo senso, si avrebbe una notevole riduzione del carico dei velivoli spaziali per la spinta fino ai confini della nostra atmosfera. Come e’ facilmente intuibili, minor carico equivale a voli piu’ economici.

Ovviamente, per poter utilizzare questi sistemi in voli commerciali, sia a terra che nelle missioni spaziali, sara’ necessaria ancora molta sperimentazione, soprattutto per rendere competitivi questi lanci rispetto alle altre soluzioni di cui abbiamo parlato in questi post:

I lanci Spaziali del Futuro

Dove andiamo in vacanza? Nello spazio!

Dal turismo al traferimento nello spazio

Come visto, il notevole interesse di compagnie private, e ovviamente l’afflusso di capitali, in queste ricerche, sta determinando una spinta non indifferente nella sviluppo di questi settori. Sicuramente, in un futuro molto prossimo, potremo sfruttare sistemi che fino a ieri sembravano soltanto fantascientifici.

 

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