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SPAZIO/ Progettata al Politecnico di Milano la missione cargo che "scivolerà" su Marte

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Immagine di Marte  Immagine di Marte

Ha appena presentato al 25esimo Space Flight Mechanics Meeting a Wlliamsbug (Virginia) un nuovo metodo per progettare le traiettorie dei futuri viaggi su Marte: Francesco Topputo, del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano, raccoglie i consensi della comunità aerospaziale americana e poi racconta volentieri a ilsussidiario.net l’idea sviluppata insieme a Edward Belbruno della Princeton University; idea che ha trovato un significativo risalto sull’ultimo numero di Scientific American e attende la pubblicazione su Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy.

«Nell’approccio tradizionale si progettano le traiettorie spaziali risolvendo i cosiddetti problemi di Keplero, cioè i problemi dei due-corpi: ad esempio, se sto andando su Marte, considero soltanto l’attrazione gravitazionale del Sole e, in prima approssimazione, ignoro gli altri effetti; il problema così impostato ha una soluzione analitica di semplice trattazione. Quando poi arrivo vicino a Marte, mi dimentico del Sole e adotto un modello che vede solo la sonda e il Pianeta: quindi ancora due corpi. Le soluzioni dei problemi dei due corpi sono delle coniche (cioè curve come ellisse, parabola, iperbole, ndr), quindi posso raccordare le curve trovate e arrivare alla traiettoria complessiva: è un metodo indicato come patched-conics, cioè coniche riunite».

Questo metodo funziona, è ben collaudato e ha permesso di progettare le missioni spaziali negli ultimi sessant’anni. Se però vogliamo considerare sempre tutte le attrazioni gravitazionali agenti sul satellite, possono accadere degli effetti non osservabili con l’approccio classico. Uno di tali effetti è chiamato “cattura gravitazionale” o “cattura balistica”: «Cosa avviene nelle missioni interplanetarie? Succede che il satellite viene attratto dalla gravità del Pianeta sul quale ci stiamo dirigendo; è un effetto che si verifica sotto certe condizioni ed è di tipo non lineare, con una stabilità molto debole».

Quello che hanno fatto Topputo e Belbruno è stato lo studio della cattura balistica nel caso di un viaggio verso Marte; l’hanno analizzato nel modo più rigoroso possibile e sono arrivati a una soluzione interessante. Secondo il loro progetto, il satellite attua una manovra di spazio profondo e poi si lascia andare, come se fosse su uno scivolo; dopo di che ci pensa la natura, secondo la legge di Newton, a fare tutto il resto: quindi a fare in modo che il satellite sia catturato dalla gravità di Marte e poi orbiti spontaneamente attorno al Pianeta per un numero prescritto di volte. 

Topputo riassume l’importanza di questa impostazione a tre livelli. «Anzitutto ci libera dai vincoli sulle finestre di lancio ( cioè dei periodi utili per effettuare con successo il lancio): nel caso di Marte, con l’approccio tradizionale la finestra di lancio sarebbe ogni due anni e mezzo; seguendo le nostre traiettorie possiamo allargarla e avere quindi maggior flessibilità nel caso che sorgano problemi mentre il satellite è in orbita di parcheggio attorno alla Terra o altro.



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