Esplorazione dello spazio

Esplorazione dell'Universo (indice)

Esplorazione dello spazio Complesso delle attività umane volte ad ampliare le conoscenze dirette sul sistema solare e sullo spazio interplanetario. L'era della navigazione spaziale ha avuto inizio nel 1957 con il lancio in orbita del satellite sovietico Sputnik 1, cui fece seguito, a distanza di qualche mese, un’analoga missione statunitense (Explorer 1). Nell'ottobre del 1958 venne fondata la NASA (National Aeronautics and Space Administration), l'ente spaziale statunitense che, in capo a due decenni, avrebbe lanciato in orbita terrestre oltre 1600 satelliti per le più diverse applicazioni civili e militari.

Il confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio non è netto. Poiché la densità dell'aria diminuisce gradualmente con l'altitudine, l'alta atmosfera, estremamente rarefatta, sconfina nello spazio esterno. A 30 km di quota, la pressione barometrica è 1/80 di quella rilevabile al livello del mare; a 60 km è 1/3600, per poi scendere fino a 1/400.000, intorno ai 90 km. Tuttavia, persino a un'altitudine di 200 km, l'atmosfera è sufficientemente densa da rallentare i satelliti artificiali per attrito aerodinamico; di conseguenza i satelliti destinati a una lunga vita operativa devono essere collocati su orbite più alte.

Si immagina comunemente che lo spazio sia vuoto. Esso, invece, contiene gas (come l'idrogeno) e pulviscolo. Tutto lo spettro elettromagnetico – raggi X, ultravioletto, luce visibile, infrarosso, microonde e onde radio – è in grado di attraversarlo. Vi sono inoltre i raggi cosmici, che sono fasci di particelle ad alta velocità, costituiti prevalentemente da protoni, particelle alfa e nuclei di elementi pesanti.

La legge di gravitazione universale vuole che due corpi qualsiasi dotati di massa si attraggano con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Ne segue che l'attrazione gravitazionale esercitata dalla Terra sui veicoli spaziali diminuisce rapidamente con l'aumentare della distanza dal nostro pianeta.

Lo spazio è un ambiente ostile all'uomo per diversi motivi: l'assenza di aria impedisce di respirare e impone l’impiego di tute pressurizzate (se la pressurizzazione venisse meno, il corpo umano esploderebbe all’istante); sui corpi celesti privi di atmosfera le temperature presentano escursioni diurne spaventose (sulla superficie lunare, ad esempio, la temperatura varia tra un massimo di 127 °C a mezzogiorno e un minimo di -173 °C subito prima del tramonto del Sole); le radiazioni ad alta energia che pervadono lo spazio sarebbero letali in mancanza di adeguata schermatura; infine, l’assenza di peso ha effetti deleteri sull’apparato muscolare e scheletrico, in caso di permanenza prolungata nello spazio.

Per far fronte a queste difficoltà, sono allo studio sistemi tecnologici avanzati, capaci di garantire all’uomo permanenze nello spazio sempre più lunghe e confortevoli. Ad esempio, per risolvere il problema della gravità, è in esame un sistema capace di creare una gravità artificiale a bordo delle stazioni spaziali: i veicoli verrebbero fatti ruotare attorno a un asse in modo da produrre una forza centrifuga che produca gli stessi effetti di una forza di gravità. In base a questo progetto, un giorno le stazioni spaziali potrebbero assomigliare a gigantesche ciambelle rotanti.

All'inizio degli anni Ottanta lo scopo principale del programma statunitense era la realizzazione di un veicolo spaziale riutilizzabile più volte; fu così creato lo space shuttle.

Lo shuttle, un'astronave multiuso pilotata, venne progettato per trasportare un equipaggio costituito da sette persone e un carico massimo di circa 30 tonnellate. La parte superiore della navetta ospita l'equipaggio e può essere riutilizzata fino a 100 volte. Per le sue caratteristiche di flessibilità e per la possibilità che offre di trasportare, porre direttamente in orbita ed eventualmente riparare in loco i satelliti, lo shuttle rappresenta un passo decisivo nella storia dell'esplorazione dello spazio.

La prima navicella del programma Space Shuttle fu il Columbia; il suo equipaggio era costituito da John W. Young e Robert Crippen, che decollarono il 12 aprile 1981 per un volo di prova senza carico. Durante la prima missione operativa, effettuata tra l'11 e il 16 novembre 1982, gli astronauti del Columbia trasportarono due satelliti commerciali per telecomunicazioni. Tra le successive operazioni particolarmente significative furono il nono volo (tra il 28 novembre e l'8 dicembre 1983), che trasportò il primo Spacelab dell'Agenzia spaziale europea; l'undicesimo (7-13 aprile 1984), durante il quale un satellite venne recuperato, riparato e rimesso in orbita; il quattordicesimo (8-14 novembre 1984), quando due satelliti in avaria vennero recuperati e riportati sulla Terra.

Il 28 gennaio 1986 il programma Space Shuttle fu funestato dal più tragico incidente nella storia delle esplorazioni spaziali. Il Challenger si disintegrò circa un minuto dopo il lancio, a causa dell'avaria di una guarnizione in uno dei razzi a carburante solido; il razzo entrò in collisione con il serbatoio principale a idrogeno e ossigeno liquidi, provocando un'esplosione quasi istantanea e la distruzione dell'intera navetta. Nel disastro morirono sette astronauti: il comandante Francis R. Scobee, il pilota Michael J. Smith, gli specialisti di missione Judith A. Resnik, Ellison S. Onizuka e Ronald E. McNair, lo specialista del carico utile Gregory B. Jarvis e Christa McAuliffe. Quest'ultima era stata selezionata l'anno precedente per rappresentare il primo passeggero non specialista del programma shuttle. La tragedia provocò l'immediata sospensione dei lanci per permettere un'analisi e una riprogettazione di tutti i sistemi. Dopo il disastro del Challenger, le guarnizioni incriminate vennero ridisegnate per evitare che quel guasto si ripetesse.

Il programma di lanci dello shuttle riprese il 29 settembre 1988, con il volo della navetta Discovery con cinque astronauti a bordo. Nel corso di questa missione, venne messo in orbita un satellite per comunicazioni della NASA, il TDRS-3, e vennero svolti molti esperimenti. Il successo di questa ventiseiesima missione incoraggiò la ripresa della piena attività. Nel 1990 venne messo in orbita da uno shuttle, dopo molti ritardi, il telescopio spaziale Hubble: un progetto da un miliardo e mezzo di dollari.

Un grave incidente ha coinvolto lo shuttle Columbia il 1° febbraio 2003: durante la fase di rientro nell’atmosfera la navicella è esplosa, probabilmente a causa di una falla nel sistema di isolamento provocata dall’urto di un pannello isolante staccatosi dal serbatoio durante il decollo. Nell’incidente hanno perso la vita sette astronauti.

Oltre alla stazione spaziale abitata, un altro obiettivo della ricerca aerospaziale è la costruzione dell'X-30, un razzo progettato per modificare radicalmente i voli spaziali utilizzando potenti motori propri per raggiungere l'orbita. Programmi più ambiziosi, come l'installazione di una base lunare o l'esplorazione umana di Marte, richiederanno molti anni per essere realizzati. Un progetto attuale, che vanta numerose prospettive, è invece l'esplorazione del Sole, iniziata alla fine del 1995 con il lancio del SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), frutto della collaborazione tra l'ESA (European Space Agency) e la NASA. A differenza delle sonde precedenti posizionate su orbite terrestri, il veicolo spaziale è in orbita intorno al Sole e può pertanto compiere con continuità osservazioni dirette, rivelando preziosi dettagli sui cicli di attività e sulle caratteristiche del campo magnetico della nostra stella.

L’era del turismo spaziale si è aperta nel maggio del 2001 con il primo volo in orbita di un astronauta a pagamento. Lo statunitense Dennis Tito, dopo un periodo di addestramento di quattro mesi e dietro il pagamento di un biglietto miliardario, ha partecipato per puro diletto a una delle missioni Soyuz a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. A promuovere il viaggio è stata l’agenzia “turistica” Space Adventures Corporation, che oggi riceve decine di prenotazioni per analoghe “vacanze” spaziali. L’agenzia spaziale russa ha deciso di approfittare del fenomeno costruendo una navetta Soyuz interamente dedicata a missioni turistiche. Pensata per ospitare un pilota e due turisti, compirà probabilmente il primo volo entro il 2005. La sua attività servirà a finanziare parte dei programmi scientifici di esplorazione dello spazio; le tariffe per il momento rimangono piuttosto care: un viaggio alla Stazione Spaziale Internazionale costerà circa 20 milioni di dollari.