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Dai razzi V2 a NGST Sintesi storica delle missioni spaziali

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Presentazione sul tema: "Dai razzi V2 a NGST Sintesi storica delle missioni spaziali"— Transcript della presentazione:

1 Dai razzi V2 a NGST Sintesi storica delle missioni spaziali
Corso di Tecnologie Spaziali – Lezione 2 Dai razzi V2 a NGST Sintesi storica delle missioni spaziali Dr. Emanuele Pace Gennaio 2005

2 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Primi passi…. Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Il primo a discutere i vantaggi delle missioni spaziali per fare astrofisica fu Oberth nel 1923, ma fu ignorato. Nel 1946 Lyman Spitzer discusse in un rapporto interno intitolato “Advantages of an Extra-Terrestrial Observatory”, scritto per la Rand Corporation, l’importanza di fare astronomia nell’UV sfruttando sonde spaziali E. Pace - Tecnologie Spaziali

3 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Programma di Spitzer Studio della composizione delle atmosfere planetarie Misure della struttura delle atmosfere stellari, inclusa la possibilità di studiare atmosfere in espansione nelle righe intense di emissione del C, N ed O Misura delle temperature di colore di stelle molto calde Misura della magnitudine bolometrica delle stelle Analisi delle curve di luce UV di binarie ad eclisse per ottenere informazioni sulla massa stellare e le proprietà dell’atmosfera Usare la comprensione delle atmosfere stellari, migliorata grazie agli studi nell’UV, per determinare con maggior precisione le distanze stellari Misura della composizione del gas interstellare Misura delle proprietà in assorbimento dei grani interstellari Misura degli spettri UV delle supernovae per comprendere meglio i processi di esplosione Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

4 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Sfide tecnologiche Guadagnare un accesso affidabile allo spazio Sviluppare sistemi ottici o spettroscopici piccoli e leggeri Sviluppare sistemi di controllo e di puntamento per razzi e satelliti Sviluppare rivelatori efficienti Progettare e costruire sistemi robotici complessi che possano operare nello spazio Sviluppare sistemi di alimentazione leggeri ed efficienti Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

5 Sonde per superare l’atmosfera
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Palloni stratosferici Sonde sub-orbitali Razzi sonda Aeroplani Sonde orbitali e planetarie Stazioni spaziali E. Pace - Tecnologie Spaziali

6 Palloni stratosferici
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL I voli di pallone per l’astronomia probabilmente cominciarono nel Janssen, dell’Osservatorio di Meudon provò a dimostrare che alcune righe degli spettri del Sole erano dovute all’atmosfera terrestre. Le altezze raggiunte furono di km La tecnologia dei palloni migliora dagli anni ’50 ed i voli portano carichi fino a 2 ton a km. E. Pace - Tecnologie Spaziali

7 Palloni stratosferici
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

8 Palloni stratosferici
Stratoscope I e II e Coronascope I e II di Spitzer della Princeton University sono i precursori dei moderni telescopi su pallone. I telescopi ebbero fino a 86 cm di diametro d’apertura con una precisione di puntamento pari a 1 arcsec. Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

9 Palloni stratosferici
I voli di pallone permettono missioni Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Frequenti Flessibili A basso costo Lunghe ad alta quota L’esperimento svedese Pointed Infrared Observation Gondola (PIROG) è un telescopio general purpose di 60 cm con precisione di puntamento di 1 arcsec attivo dal Il carico comprende strumenti per l’infrarosso ed il sub-millimetrico. E. Pace - Tecnologie Spaziali

10 Strumenti su aereoplano
Osservazioni astronomiche Osservazione della Terra L’aereoplano permette alcune ore di volo con equipaggio a bordo Le osservazioni astronomiche furono effettuate da inglesi ed americani, oggi solo da un consorzio Italo-Tedesco Le osservazioni della Terra sono molto diffuse ed utilizzate Alcuni voli su aereoplano sono organizzati per calibrare strumenti a bordo di satelliti Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

11 Strumenti su aereoplano
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

12 Kuiper Airborne Observatory
Aereo Cargo C-41 modificato dalla NASA Voli dal 1971 al 1995 Regione spettrale: infrarosso Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

13 Kuiper Airborne Observatory
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

14 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Telescopio di KAO Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

15 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Immagini da KAO Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

16 E. Pace - Tecnologie Spaziali
SOFIA Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL NASA and the DLR, German Aerospace Center, are working together to create SOFIA — a Boeing 747SP aircraft modified by L-3 Communications Integrated Systems to accommodate a 2.5 meter reflecting telescope. SOFIA will be the largest airborne observatory in the world, and will make observations that are impossible for even the largest and highest of ground-based telescopes. SOFIA is an airborne observatory that will study the universe in the infrared spectrum. E. Pace - Tecnologie Spaziali

17 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Telescopio di SOFIA Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

18 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Telescopio di SOFIA Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Lo specchio primario ha un diametro di 2.7 m e pesa 880 kg. E. Pace - Tecnologie Spaziali

19 Specifiche degli strumenti
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

20 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Razzi sonda Nel 1945 al termine della II guerra mondiale le Forze Alleate catturarono un certo numero di razzi V2 e parte di queste furono utilizzate per programmi scientifici. La base di lancio fu posta a White Sands, nel deserto del New Mexico, dove è situata tuttora. I razzi potevano portare 1000 kg a 160 km Il primo volo fu nel giugno 1946 per astronomia UV I successivi furono per osservare il Sole nei raggi X Queste furono le prime prove che i corpi celesti emettevano anche in regioni spettrali di energie maggiori al visibile Fra il 1946 e il 1951 furono lanciate 69 missioni delle quali 40 con successo. Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

21 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Razzi sonda Nel 1949 le V2 furono sostituite dai razzi Viking capaci di portare gli esperimenti a circa 250 km In parallelo furono sviluppati gli Aerobee che portavano carichi di 270 kg a 300 km di quota. Attualmente i razzi americani sono vari e raggiungono quote diverse in funzione del carico. I canadesi hanno sviluppato la serie di razzi Black Brant, che in tempi recenti sono arrivati (Black Brant XII) a 1600 km di quota. Gli inglesi hanno sviluppato la serie Skylark capace di portare 100 kg a 1000 km di quota. Non più usati per astronomia, sono impiegati in esperimenti di ricerca sui materiali Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

22 Razzi sonda Razzi in dotazione alla NASA per esperimenti scientifici
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Razzi in dotazione alla NASA per esperimenti scientifici E. Pace - Tecnologie Spaziali

23 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Razzi sonda Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

24 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Razzi sonda Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL I vantaggi dei razzi sonda sono Economicità Affidabilità Flessibilità Tempi brevi di realizzo Semplicità E. Pace - Tecnologie Spaziali

25 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Razzi sonda La traiettoria dei razzi sonda è una parabola e viene mantenuta grazie ad un sistema di guida a giroscopi che controlla la deflessione di alette stabilizzatrici (attitude control system) La durata media di un’osservazione generalmente è di circa 5 minuti e viene avviata al di sopra di una quota prefissata, ad esempio 250 km per esperimenti UV e soft-X. Il puntamento degli oggetti celesti avviane attraverso dei rivelatori di puntamento L’esperimento ha l’apertura in coda al razzo, mentre la punta ospita il paracadute. I dati vengono raccolti in memorie a bordo e/o inviati a Terra mediante la TELEMETRIA Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

26 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Parametri di volo Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

27 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Parametri di volo Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

28 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Parametri di volo Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

29 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Sottosistemi Il carico di un razzo è formato dai seguenti sottosistemi: scientific instrumentation mechanical systems electrical systems event timing/programming pyrotechnic devices telemetry systems attitude control system recovery system Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

30 Sottosistemi: telemetria
Tre sono i sistemi di telemetria principali: Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

31 Sottosistemi: alimentazione
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Fornita da batterie: Nickel-cadmio Zinco-Argento Erogano una tensione continua di 28 V ± 2V L’alimentazione deve anche provvedere a Riscaldatori Motorizzazioni Funzioni pirotecniche E. Pace - Tecnologie Spaziali

32 Analisi di missione su razzo
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

33 Operazioni per missione su razzo
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

34 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

35 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Esempio: HERSCHEL Missione solare HElium Resonant Scattering from HELiosphere Immagini del sole nell’EUV Coronografo nel VIS/EUV Volo previsto per il 2007 da White Sands Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL Obiettivo principale della missione: Osservare il Sole alla riga di emissione dell’He ionizzato (30.4 nm), in particolare nella corona fino a 2 raggi solari E. Pace - Tecnologie Spaziali

36 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

37 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Esempio: HERSCHEL Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

38 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Esempio: HERSCHEL Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali

39 E. Pace - Tecnologie Spaziali
Esempio HERSCHEL VISIBLE UV Sommario Primi passi… Sonde per superare l’atmosfera Palloni stratosferici Strumenti su aereoplano SOFIA KAO Razzi sonda HERSCHEL E. Pace - Tecnologie Spaziali


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