STAZIONI SPAZIALI: LO SPAZIO A MISURA D’UOMO

STAZIONI SPAZIALI: INTRODUZIONESolitamente, la maggior parte delle fonti forniscono la seguente definizione distazione spaziale:«Una stazione spaziale è una costruzione creata dall'uomo destinata a far vivereesseri umani nello spazio. Una stazione spaziale si distingue dalle altre navicelleper il trasporto umano, per la mancanza di propulsione»

Fg = Fc

V =𝐺𝑀

𝑟

Quindi, per la sua stessa sopravvivenza, una stazionale spaziale E’ dotata di sistemi di propulsione!!

LA STAZIONE AMERICANA: LO SKYLAB

Stazione Spaziale Skylab

Data di Lancio 14/05/1972

Ultima Missione 20/09/1973

N° Missioni 3

Lunghezza 13,7 m

Massa 90 t

Lanciatore Saturn V

LA GENESI DELLO SKYLABTenendo uno sguardo sempre attento sul bilancio, lo Skylab non è stato costruito comestazione spaziale «ex novo», bensì riadattando il terzo stadio del razzo vettore Saturn Voriginariamente destinato alla missione lunare Apollo 18 ormai cancellata

APOLLO SKYLAB BOZZA ORIGINALE

MANUTENZIONE SPAZIALELo Skylab ha subito seri danni durante la fase di decollo, che ne hanno pregiudicato ilfunzionamento e hanno rischiato di rende inutilizzabile la stazione. Per la prima voltanella storia un equipaggio (quello della missione Skylab 2) ha provveduto alleriparazioni mediante una serie di attività extraveicolari

LA VITA NELLO SKYLAB

Rispetto alle anguste e spartane capsuleutilizzate nelle missioni Gemini e Apollo,lo Skylab offriva ai suoi occupanti unaserie di comodità e di lussi: sala dapranzo in cui consumare cibi in scatola,bagni muniti di docce per l’igienepersonale e ampi spazi dove poterlavorare comodamente

LA STAZIONE RUSSA: LA SALJUT

ELENCO MISSIONI EFFETTUATE:Saljut 1Saljut 2 Cosmos 557Saljut 3 Saljut 4Saljut 5 Saljut 6 Saljut 7

/ Almaz 1

/ Almaz 2

/ Almaz 3

Stazione Spaziale Saljut («saluto»)

Inizio Programma 19/04/1971

Chiusura Programma 19/09/1986

N° Stazioni Lanciate 7 (+1)

Lunghezza Media 15 m

Massa Media 20 t

Lanciatore Proton

IL PROGRAMMA MILITARE: LE ALMAZ

SALJUT 6 E 7: UN PASSO VERSO IL FUTUROLe stazioni Saljut 6 e Saljut 7 hannointrodotto una novità rivoluzionaria: lapossibilità di ricevere rifornimenti danavi cargo provenienti dalla Terra,un’operazione fondamentale anche perle stazioni moderne

LA RIVOLUZIONE: NODI E MODULIDopo la chiusura del programma Saljut, èpartita la rivoluzione scientifica: non piùstazioni monoblocco, bensì costituite dadiversi moduli, lanciati separatamente eassemblati nello spazio. Fondamentale inquesto senso è stata l’invenzione dei nodi

LA PRIMA STAZIONE MODULARE: LA MIR

Stazione Spaziale Mir («pace» e «mondo»)

Lancio Primo Modulo 20/02/1986

Fine Missione 23/03/2001

Dimensioni (m) 31 x 27,2 x 19

Massa 130 t (250 t con lo Shuttle)

Quota 290 – 420 Km

Velocità Orbitale Media 27 700 Km/h

IL PROGRAMMA MIR - SHUTTLENel 1993 è stato varato il programmacongiunto Mir-Shuttle, nel quale la stazionespaziale russa e la navetta americana hannocombinato le loro potenzialità. E’ statanecessaria l’aggiunta di un nuovo modulo cherendesse possibile il docking tra i due veicoli

LA FINE DELLA MIRAvendo superato ogni previsione ed ogniaspettativa circa la sua durata, la Mir hainiziato inevitabilmente a diventarevecchia ed obsoleta. Nel 1997, inparticolare, i guasti e gli incidenti hannoiniziato a diventare sempre più seri epreoccupante. Nel 2001 il programma èstato chiuso definitivamente e la Mir èstata dismessa facendo la rientrarenell’atmosfera terrestre, distruggendola

LA NOSTRA CASA SPAZIALE: LA ISS

Stazione Spaziale Internazionale (ISS)

Lancio Primo Modul0 1998

Fine Missione Previsto 2028

Dimensioni (m) 108,5 x 73,5 x 20

Massa 420,5 t

Quota 400 – 410 Km

Velocità Orbitale Media 27 600 Km/h

GLI ENTI PARTECIPANTI

LE ORIGINI DEL PROGETTO

LA STRUTTURA DELLA STAZIONE

• MODULI BASE

• MODULI DI SERVIZIO

• LABORATORI SCIENTIFICI

• NODI

• COMPONENTI ESTERNI NON PRESSURIZZATI

Possiamo suddividere i diversi moduli della Stazione SpazialeInternazionale in cinque grosse categorie, in base alla loro finzione

MODULI BASEIl modulo Zarja è stato il primo ad esserelanciato; esso contiene i motori e sistemiper il controllo di traiettoria e assetto

Due anni dopo è stato seguito daZvezda, il modulo della ISS destinatoad ospitare gli astronauti durante il lorosoggiorno

MODULI DI SERVIZIO

I moduli Quest, Piris e Poisk fungono dacollegamento tra la ISS e lo spazioesterno, rendendo possibili manovrecome le EVA (attività extraveicolari, ossiale «passeggiate spaziali») e il docking(l’aggancio di navette provenienti dallaTerra con la stazione

La struttura base della ISS è completata dalmodulo statunitense Rassvet, dall’italianoLeonardo e dal privato BEAM (BigelowExpandable Activity Module)

LABORATORIL’area di ricerca scientifica della ISS conta tre laboratori funzionanti (Destiny,Columbia, e Kibo) e uno in costruzione (Naruka), oltre alla Cupola d’osservazione

NODII vari moduli della ISS sono messi in comunicazione tra loro da tre nodi: Unity,Harmony e Tranquillity

MODULI NON PRESSURIZZATI

La stazione è composta anche daalcuni moduli non pressurizzati eprivi di controllo ambientale; dueesempi sono gli enormi ITS(Integrated Truss Structure), ossial’enorme sistema di pannelli eradiatori e i tralicci che li sostengonooppure l’esperimento AMS (AlphaMagnetic Spectrometer)…

… oltre ai tre bracci robotici (Canadarm 2, ERA e Dextre) che facilitano le varieattività extraveicolari degli astronauti e rendono più agevoli i vari lavori

RAGGIUNGERE LA ISSCon lo Space Shuttle ormai ritirato dal servizio attivo e le nuove capsule Orionancora in fase di sviluppo, l’unico veicolo attualmente in grado di portareastronauti a bordo della Stazione Spaziale internazionale resta la russa Soyuz,in grado di trasportare tre cosmonauti per volta

Il rifornimento di ossigeno, acqua, cibo, propellente, vestiario e materiali variè invece affidato a capsule automatiche: le russe Progress (già utilizzate per leSaljut e la Mir), le europee ATV, le giapponesi HTV e le capsule privateDragon, realizzate e gestite da Space X

LAVORARE A BORDO DELLA ISS

VIVERE A BORDO DELLA ISSLa vita a bordo della ISS è molto più comoda e «lussuosa» rispetto a qualunque altroveicolo spaziale del passato

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UN SALUTO A PAOLO NESPOLIPaolo Nespoli è alla sua terzamissione a bordo della ISS. L’attualespedizione (Vitalità, Innovazione,Tecnologia, Abilità) è partita il 28/07

OLTRE LA ISS: TIANGONG E GENESISIl 29 settembre 2011 la Cina èdiventata la terza nazione del mondoa lanciare in orbita una propriastazione spaziale, la Tiangong 1,seguita da una seconda nel 2016.Basate sul progetto delle vecchieSaljut russe, sono il primo passo per larealizzazione di una stazionemodulare prevista per il 2023

Anche gli investitori privati stanno muovendoi primi passi verso la colonizzazione delcosmo. In particolare, la Bigelow Aerospaceha lanciato nel 2006 e nel 2007 due stazionimonoblocco gonfiabili. I due veicoli, rimastiin orbita per circa un anno ciascuno, non sonomai stati abitati da cosmonauti e avevanosolamente lo scopo di testare sistemi vari invista di una futura stazione privata

PROGRAMMI FUTURIIl futuro prossimo dell’esplorazione spaziale umana non sembra mettere in primopiano la realizzazione di nuove stazioni spaziali, ma la preparazione del futurosbarco dell’uomo su Marte e di un ritorno (questa volta con avampostipermanenti) sulla Luna. L’unica eccezione, come accennato precedentemente,sembra essere la Cina. In generale, i progetti in cantiere sono:

• Tiangong 3, stazione a tre moduli prevista per il 2020, prova generale primadella stazione futura stazione modulare (2023)

• Anche l’agenzia spaziale indiana stà pensando alla realizzazione di unastazione monoblocco

• Sulla scia di Genesis, alcune aziende private (Bigelow, Boeing, Space X, OTCSS)stanno pensando a stazioni spaziali destinate sia ad uso privato sia comesupporto per le future missioni lunari

• A partire dal 2015, la NASA in collaborazione con la privata NexSTEP stannodiscutendo lo sviluppo di «habitat» da inviare oltre la bassa orbita terrestre

Grazie per l’attenzione!!

EXTRA – A COSA SERVE LA ISS?• I coagulometri tascabili, apparecchi che permettono a chi affronta terapie

anticoagulanti di tenere sotto controllo lo stato del proprio sangue. Un modelloinnovativo, più compatto e rapido da usare, è stato messo a punto dalla startup ingleseMicrovisk: si basa su speciali microsensori già utilizzati a bordo della StazioneSpaziale Internazionale per monitorare i liquidi presenti all’interno dei sistemi diraffreddamento e altri circuiti idraulici

• Nuove protesi per disabili, leggere e resistenti, sono state costruite grazie alla legasviluppata per l’AMS

• I visori termografici a infrarossi sono utilizzati dai pompieri per localizzare i focolai ele persone da soccorrere durante gli incendi. In elettronica li usano per individuarecircuiti surriscaldati, mentre nelle costruzioni possono evidenziare eventuali difetti ditenuta nelle guarnizioni termiche. I modelli più evoluti adottano il Qwip, unatecnologia messa a punto al Jet Propulsion Laboratory della Nasa per monitorare gliscarichi incandescenti dei razzi al decollo e per studiare l’atmosfera dei pianeti.

• Il CMOS, un tipo di sensore utilizzato nelle fotocamere digitali. Una delle sue variantipiù diffuse oggi (il cmos-aps, usato per fotocamere e alcuni telefonini) fu messo apunto 10 anni fa dalla Nasa per equipaggiare satelliti e sonde spaziali vistte le suepiccole dimensioni e i consumi ridotti

• Nella produzione delle patatine, è critica la fase dell’impacchettamento: pernon rompersi, le patatine devono cadere nella busta con velocità etraiettoria perfette. Per calcolarle, vengono utilizzati software creatidall’Agenzia Spaziale Europea per calcolare le traiettorie e gli atterraggi dialcune sonde

• Cronidur30, una speciale lega di acciaio impiegata per realizzare coltelli,taglieri e lame che mantengano a lungo «il filo»; resistente ad ossidazione ecorrosione 100 volte più dei normali acciai, e per questo molto usata ancheper la realizzazione di strumenti chirurgici. Questo materiale, sviluppatoinizialmente per realizzare le pompe del carburante dello Space Shuttle

• Gli aerogel utilizzati da Corpo Nove (azienda specializzata inabbigliamento tecnico) per realizzare il giubbotto Absolute Zero, dotato distraordinarie qualità termiche (isola a temperature comprese tra –50 e i3.000 gradi centigradi) e leggerezza (composto per il 99% da aria, è lasostanza solida più leggera), sono stati ideati dalla NASA per proteggere dalfreddo le sonde inviate su Marte

• Sviluppo di tecniche per combattere osteoporosi e atrofia muscolare