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I satelliti - Come si lanciano in orbita?

satelliti

Tutti i satelliti vengono lanciati in orbita tramite un razzo oppure vengono mandati in orbita dallo Space Shuttle. Molti paesi hanno la capacità di lanciare missili nello spazio e i satelliti anche di diverse tonnellate possono essere lanciati facilmente in molte basi di lancio.

Per la maggior parte dei lanci di satelliti, il missile viene rivolto in verticale verso l'alto. In questo modo il missile attraversa più velocemente l'atmosfera minimizzando altresì il consumo di carburante.

Dopo il lancio del missile dal satellite, il meccanismo di controllo usa un sistema di guida inerziale per calcolare le necessarie variazioni anche minime sulla rotta preimpostata nel piano di volo. Nella maggior parte dei casi il piano di volo prevede che il missile punti verso est perchè la terra ruota verso est, dando così all'oggetto una spinta. La forza di questa spinta dipende dalla velocità di rotazione della Terra nella posizione di lancio. La spinta è massima all'equatore, dove è maggiore la distanza dal centro della Terra e pertanto offre la rotazione più veloce.

Quanto è grande l'impulso per un lancio dall'equatore? Per fare una stima approssimativa, possiamo determinare la circonferenza della Terra moltiplicando il suo diametro per pi greco. Il diametro della Terra è approssimativamente 7926 miglia. Moltiplicando per il pi greco otteniamo una circonferenza di 24900 miglia. Per viaggiare attorno alla circonferenza in 24 ore, un punto sulla superficie terrestre si deve muovere a 1,038mph. Un lancio da Cape Canaveral in Florida, non ottiene una spinta di lancio come potrebbe ottenerla dall'equatore.

Il Kennedy Space Center ha un complesso di lancio 39-A che è localizzato a 28 gradi 36minuti 29.7014 secondi di latitudine nord. La velocità di rotazione terrestre è di circa 894mph. La differenza nella velocità della superficie terrestre fra l'equatore e lo Space Center Kennedy è di circa 144 mph. (Nota: la terra non è ad oggi una sfera perfetta, ecco la ragione per cui la nostra stima della circomferenza della Terra è un po' inferiore).

Considerando che i missili possono viaggiare a migliaia di miglia orarie ci si potrebbe stupire della differenza che solo 144 mph possono fare. La risposta è che i missili, assieme al loro carburante e carico sono molto pesanti. Per esempio nel Febbraio 2000 lo Space Shuttle Endeavor con il Shuttle Radar Topography Mission ha richiesto una forza di lancio per un peso di 2050477Kg. E' pertanto necessario un grande quantitativo di energia per accelerare tale massa di 144mph e quindi serve un certo quantitativo di carburante. Lanciare dall'equatore quindi fa una bella differenza.

Una volta che il missile ha raggiunto l'aria rarefatta della parte alta dell'atmosfera a circa 120 miglia dalla superficie, il missile si sposta in una posizione orizzontale e il satellite viene quindi liberato.

I satelliti - Sistemi di guida inerziale

Un missile deve essere controllato molto precisamente perfare sì che il satellite assuma l'orbita desiderata. Un sistema di guida inerziale (IGS) all'interno del missile rende possibile questo controllo. Il sistema IGS determina la localizzazione esatta del missile e la sua orientazione poiché misura precisamente tutte le accelerazioni del missile grazie ad accelerometri e a giroscopi.

Montati in sospensione cardanica, gli assi del giroscopio puntano alla stessa direzione. Questa piattaforma giroscopicamente stabile contiene accelerometri che misurano le variazioni in accelerazioni sui tre differenti assi. Se si sa esattamente dove è il razzo al momento del lancio e si conoscono le accelerazioni durante il volo, l'IGS è in grado di calcolare la posizione del razzo in maniera puntuale e il suo orientamento nello spazio.

 

 

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ritratto di Marco Giancola

una domanda inerente l'articolo

Salve,
avrei una domanda da porvi. In questo articolo avete scritto: "Nella maggior parte dei casi il piano di volo prevede che il missile punti verso est perchè la terra ruota verso est, dando così all'oggetto una spinta.". Se non sbaglio, è l'atmosfera terrestre che, ruotando solidalmente con la Terra, dovrebbe agevolare il moto di un missile che vola verso est. E' così?

ritratto di Emanuele

Rotazione terrestre e missili

Nel lancio di un missile viene preferita la rotta verso Est, proprio perche la terra (e l'atmosfera), ruotando verso Est, favorisce il lancio. Tale spinta, dovuta alla rotazione terrestre è forte tanto quanto è forte la rotazione terrestre. Maggiore sarà la velocità, maggiore sarà la spinta. Se il lancio avviene all'equatore, dove la velocità terrestre è maggiore, la spinta sarà massima.

Fonti:
HowstuffWorks
Nasa
http://spaceplace.nasa.gov/en/kids/ds1_mgr.shtml

ritratto di Marco Giancola

replica

Ora ho capito (e mi vergogno di non esserci arrivato prima, benché l'esame di fisica 1 l'abbia dato parecchi anni or sono): è una questione di sistemi di riferimento. Non è corretto dire che la Terra, o la sua atmosfera, ruotando verso est, fornisce una spinta al missile in quella direzione. Rispetto ad un sistema di riferimento inerziale, la velocità del missile è pari alla somma della velocità che possiede rispetto alla Terra (ovvero rispetto ad un sistema di riferimento concentrico e solidale con la Terra) e della velocità di rotazione della Terra (rispetto al sistema inerziale). E' come quando sto su un treno che viaggia con velocità V; se cammino all'interno del treno con velocità v nella stessa direzione in cui viaggia, rispetto all'esterno del treno, mi muoverò con velocità v+V. Siete tutti d'accordo?

 

 

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