La fisica al volante

La maggior parte di noi nella vita comune si scontra con i principi che regolano la fisica come la conosciamo noi oggi; ci siamo abituati ormai a tutti gli effetti della teoria delle onde elettromagnetiche, in forma della disponibilità di corrente alternata, di cellulari, TV, radio. Allo stesso modo ormai la chimica è entrata a far parte della vita con l’innumerevole quantità di materiali che usiamo.

Ci sono però alcune branche della fisica che rimangono piuttosto distanti, anche se in realtà governano il nostro vivere quotidiano: fra queste la più elusiva di tutte è la teoria della relatività nella sua accezione Einsteiniana; quella precedente, la relatività galileiana, la esploriamo ogni giorno quando parte l’ascensore o sui dossi du una macchiana, ma quella Einsteiniana la si vede poco.

Penelope, arrivo!

La parabola della sonda Ulysses rappresenta un caso tipico per le sonde interplanetarie; un’esperienza che la NASA ha già fatto alcune volte, le Pioneer, le Voyager la Galileo e la Cassini, mentre per l’ESA si tratta di una prima volta.La sequenza è più o meno la solita: la sonda ha una vita media prevista di 3-4 anni e ha come sistema di alimentazione un sistema a radioisotopi, per farla breve un materiale radiattivo che emette calore per decadimento e che, attraverso un convertitore, produce energia elettrica e riscalda la sonda. Il materiale radiattivo ha una vita di una ventina d’anni e verso la fine, se la sonda non ha subito alcun danneggiamento e funziona ancora, raggiunge un livello di produzione energetica che costringe ai salti mortali i responsabili.Si cominciano a spengere alcuni esperimenti e alla fine si rimane con uno o due attivi, più il trasmettitore. Nel fare ciò si razionano gli usi degli esperimenti temporalmente, e lo stesso si fa per il trasmettitore. Si finisce per trovare un modus operandi del tipo: trasmettitore spento, esperimento 1 acceso, registrazione dei dati, esperimento 2 acceso, registrazione dei dati. Una volta al mese si fa ripartire il trasmettitore, si spengono tutti gli altri esperimenti e si riversano i dati a terra.In questa modalità minima, una sonda può sopravvivere alcuni anni ancora (nel caso dei Voyager più di un decennio); poi però i livelli di produzione energetica e di calore raggiungono un limite per cui ogni volta che si riaccendono gli strumenti non si sa se il reboot funziona.La Ulysses ha raggiunto questo stato e, da un momento all’altro potrebbe andare perduta. Si tratterebbe di una fine gloriosa per una delle missioni più ambizione e rivoluzionarie della storia dell’astronautica. La sonda infatti è stata la prima ad uscire dal piano orbitale e ad esplorare le regioni “polari” del sistema solare; praticamente, dopo un gravity assist con Giove, ha viaggiato dal polo nord al sud e ha raccolto dati sulle emissioni solari e sull’ambiente interplanetario; il tutto in una zona mai esplorata prima. I risultati hanno completamente cambiato la comprensione dei meccanismi magneto-fisici dei poli solari facendo vedere come la parte polare del Sole giochi un meccanismo fondamentale nell’equilibrio della stella stessa.
Carletto Darwin

L’abbattimento del satellite USA 193

Nei giorni scorsi si parlava della situazione del satellite militare USA 193 e della possibilità di tirarlo giù, scelta approvata da Bush nei giorni scorsi e da effettuarsi dopo l’atterraggio dello Shuttle. L’occasione è interessante per parlare di uno degli argomenti tecnico-scientifici più complessi degli ultimi decenni, i radar da inseguimento.Il radar, dispositivo sviluppato durante il secondo conflitto mondiale in modo massiccio dalla Gran Bretagna, ha avuto tre filoni principali in cui si è differenziato: il classico radar di scansione, quello classico con l’antennona che ruota in continuazione e con lo schermo tondo in cui si vedono gli aereoplani intorno ad un aereoporto; il radar di inseguimento, in cui un antenna aggancia un oggetto e lo insegue; per finire il radar ad apertura sintetica, usato negli ultimi decenni per effetturare delle “fotografie radar” da aereo o da satellite.Dopo lo sviluppo impetuoso della seconda guerra mondiale, si scoprì la possibilità di controllare il movimento del radar per far in modo di agganciare ed inseguire un oggetto. Divenne possibile governare i sistemi contraerei con una precisione fino ad allora sconosciuta; considerate che la contraerea è stata per decenni una tecnica per lo più ottica e casuale; si inseguiva con un telescopio e si sparava a casaccio. Il radar da inseguimento cambiò drammaticamente le carte in tavola e costrinse lo sviluppo di tutta una serie di tecniche anti-radar, sfociate poi nella serie di aerei stealth.La parabola dei sistemi di inseguimento raggiunse il suo apice negli anni ’80, quando il presidente Reagan lanciò l’iniziativa delle “star wars”, lo scudo spaziale che sconvolse l’equilibrio nucleare e accellerò al bancarotta del sistema sovietico, nel tentativo disperato di replicare un sistema simile.Lo scudo spaziale portò il concetto stesso di inseguimento ai suoi limiti pratici: l’oggetto da inseguire non era più un aereo, che può viaggiare ad alcune migliaia di Km orari, ma un missile ovvero un satellite, che viaggia a circa 30 mila Km orari. L’oggetto inseguente è un missile di per sè, che viaggia anch’esso a velocità paragonabili. Il tutto tra due oggetti grandi un paio di decine di metri al massimo.A mettere giù tutti i calcoli, si parla di precisioni assurde nella misura della posizione e della velocità dei due oggetti che si vanno a scontrare. La misura continua dei parametri di volo e le modifiche della traiettoria del missile intercettore sono la chiave di volta del sistema. E solo i progressi dei sistemi di misura ha permesso negli ultimi di 20 anni di raggiungere il grado di precisione voluto. Perchè, malgrado alcuni esperimenti dimostrativi fatti negli anni ’80, il sistema ha raggiunto il livello di affidabilità necessario solo negli ultimi anni. Le promesse fatte da Reagan si scontrarono con la dura realtà durante la prima Guerra del Golfo, quella in cui i missili anti-missile Patriot rimediarono una serie di figuracce.
Carletto Darwin