Corso di Astronautica Università del tempo Libero Vimercate (MI) marzo-aprile-maggio 2002 Stefano Covino Osservatorio Astronomico di Brera 1. I primordi ed i progetti Mercury e Gemini 2. L’epopea della conquista della Luna: il progetto Apollo 3. Le sonde interplanetarie: immagini da altri mondi 4. La Stazione Spaziale Internazionale ed i tempi moderni Vimercate, 14 aprile 2003

Le missioni planetarie… Nessun astronauta, tempi di attesa a volte molto lunghi. eppure poche imprese spaziali come le eplorazioni con sonde auomatiche dei pianeti esterni ed interni hanno dato tanto alla scienza. In realtà alcune di queste piccole sonde sono gli oggetti costruiti dall’uomo più lontani dalla Terra, e saranno anche i primi ad abbandonare del tutto il sistema solare per arrivare, forse, nelle vicinanze di altre stelle in un futuro molto lontano. Eppure questi congegni hanno anche fatto sognare generazioni di appassionati. Attraverso i riusltati dei loro sensori si è potuto in un certo senso “toccare e vedere” la superficie di quasi tutti i pianeti del sistema solare. E, plausibilmente, preparare la via per future missioni umane.

La Luna Progetto Luna (URSS) Progetto Pioneer (USA) Progetto Ranger (USA) Progetto Surveyor (USA) Progetto Lunar Orbiter (USA) Progetto Clementine (USA) Progetto Lunar Prospector (USA)

Il progetto Luna Le sonde della serie Luna detengono una quantità di record impressionante: sono stati i primi oggetti costruiti dall’uomo a raggiungere la velocità di fuga, i primi a cadere sulla Luna, ad ottenere immagini della faccia nascosta, ad atterrare dolcemente sulla Luna, a riportare campioni di suolo lunare a Terra ed a depositare un rover sulla superficie del nostro satellite. I primi lanci furono eseguiti a partire dalla fine del 1958 e il 2 gennaio 1959 fu lanciato il famoso Lunik 1 che arrivo a poche migliaia di chilometri dalla Luna.

Diversi mesi dopo, il 12 settembre 1959 fu lanciato il Lunik 2 che impattò la superficie lunare. Il Lunik 3, lanciato il 4 ottobre 1959 ci riportò alcune foto della faccia lunare nascosta. Finalmente, con il Il Lunik 9, lanciato il 31 gennaio 1966, i sovietici riuscirono ad ottenere un allunaggio morbido. Il progetto poi continuò con sempre maggiore successo. Il Lunik 11, lanciato il 24 agosto 1966, operò come vero e proprio laboratorio lunare.

I primi campioni di terreno lunare da queste sonde furono ottenuti dal Lunik 16, lanciato il 12 settembre Fu in grado di mandare a Terra un etto di suolo lunare. Finalmente, nell’ambito della missione Lunik 21 lanciata l’8 gennaio 1973, il Lunokhod. Era un robot molto sofisticato in grado di lavorare per mesi.

Il progetto Pioneer Le sonde della serie Pioneer, che in seguito avrebbero dato origine ad uno dei programmi di esplorazione spaziale di maggiore successo, ebbero un inizio alquanto difficile. Solamente con il lancio del Pioneer 4, il 3 marzo 1959, si registrò un parziale successo con passando a circa km dalla Luna. La sonda era molto piccola con un peso di meno di 10kg, ed il vettore era un razzo JunoII.

Il progetto Ranger Si è trattato di un progetto ambizioso per i tempi. Raggiungere la Luna e mandare indietro immagini prima di allunare. Il primo tentativo con qualche successo risale al 26 gennaio 1962 con il Ranger 3 che manco la Luna di circa 40000km. La successiva missione Ranger 4, lanciata il 23 aprile 1962 fu il primo oggetto lanciato dagli Stati Uniti ad impattare sulla Luna. In seguito alle continue difficoltà incontrate il progetto venne semplificato rinunciando alla possibilità di allunare. Il 28 luglio 1964, con il Ranger 7, si ottenne finalmente una missione pienamente di successo con molte migliaia di fotografie trasmesse a Terra prima dell’impatto. L’ultimo veicolo della serie fu il Ranger 9, lanciato il 21 marzo 1965.

Il progetto Surveyor Questo progetto prevedeva l’allunaggio morbido di una serie di sonde allo scopo di studiare l’ambiente lunare. Fu un programma di notevole successo che con il Surveyor I, lanciato il 30 maggio 1966, vide anche il primo allunaggio morbido degli USA. Questa sonda inoltre dimostrò che il suolo lunare poteva sostenere il modulo lunare delle missioni Apollo. Il Surveyor III, lanciato il 17 Aprile 1967, è la famosa sonda raggiunta a piedi dagli astronauti dell’Apollo 12. Il programma si conluse con il Surveyor VII, lanciato, il 7 gennaio 1968.

Il progetto Lunar Orbiter Come preparazione alle missioni Apollo era necessario avere una cartografia quanto più precisa possibile dei possibili siti di atterraggio. Le navicelle di questo progetto furono dedicate a questo scopo. Il primo lancio fu il 10 agosto 1966 con un razzo Atlas/Agena. Altre 4 sonde di questa serie furono lanciate fra il 1966 ed il 1967.

Il progetto Clementine Il progetto Clementine aveva lo scopo di mettere a punto nuove tecnologie per le nuove generazioni di missioni planetarie americane. Fra gli obiettivi v’era la Luna ed un asteroide (1620 Geographos). Mentre la Luna fu raggiunta in maniera otimale l’incontro con l’asteroide fallì a causa di alcuni malfunzionamenti. Il costo del progetto era di 80 millioni di USD. La navicella aveva una lunghezza di poco meno di 2 metri con un peso di 400 kg. Fra i risultati più interessanti della sonda Clementine 1, lanciata il 25 gennaio 1994, possiamo segnalare la possibile scoperta di ghiaccio nelle zone polari sud del nostro satellite.

Il progetto Lunar Prospector Si tratta di un moderno laboratorio automatico per la ricerca scientifica. Lanciato il 7 gennaio 1998 ha fornito un’enorme quantità di dati scientifici tutt’ora sotto analisi.

Mercurio Progetto Mariner (USA)

Il progetto Mariner La serie Mariner identifica più di una sonda per l’esplorazione planetaria lanciata dagli USA. Il Mariner 10 rappresenta senza dubbio una delle missioni planetarie più straordinarie. Mariner 10 è stata la prima missione ad usare l’attrazione gravitazionale di un pianeta per raggiungerne un altro. Si tratta anche appunto della prima missione con un obiettivo multiplo: Mercurio e Venere. Il primo incontro con Venere avvenne il 3 novembre Quindi, il 29 marzo 1974, passò a poco meno di 800km dalla superficie di Mercurio. Con un’intelligente scelta dell’orbita il Mariner fu in grado di incontrare Mercurio in altre due occasioni: il 21 settembre 1974 ed il 16 marzo La sonda è stata spenta il 24 marzo 1975 dopo l’esaurimento del combustibile a bordo.

Immagini della zona del Mare Caloris

A chi si deve la scelta astuta dell’orbita? Giuseppe Colombo ( )

Venere Progetto Venera (URSS) Progetto Mariner (USA) Progetto Pioneer (USA) Progetto Vega (URSS) Progetto Magellan (USA)

Il progetto Venera Le sonde del programma Venera avevano come obiettivo lo studio quanto più dettagliato possibile dell’ambiente venusiano. Il primo tentativo fu quella della Venera 1 che passò a più di km da Venere... Un successo pieno fu invece quello della Venera 4, che raggiunge Venere e lasciò scendere un modulo nell’atmosfera con un paracadute fino all’altezza di circa 25km.

Il 5 ed il 10 gennaio 1969 abbiamo i lanci delle Venera 5 e 6, molto simili alla Venera 4 ma di costruzione più robusta. Entrambe le missioni ebbero un esito felice. Il 17 agosto 1970 abbiamo finalmente la gloriosa Venera 7, il primo oggetto costruito dall’uomo capace di inviare dati dalla superficie di un altro pianeta. Il 27 marzo 1972 viene lanciata la Venera 8, in grado di sopravvivere 50 minuti dopo l’atterraggio su Venere.

La strada era tracciata e l’8 ed il 14 giugno 1975 vengono lanciate le Venera 9 e 10. Il progetto però continò fino al lancio della Venera 16, il 7 giugno Si è trattato nel complesso di un progetto scientifico di grandissimo successo, con una combinazione di navicelle orbitanti e moduli per l’atteraggio sul pianeta.

Visione del terreno venusiano dalla Venera 13 e 14

Il progetto Mariner Le sonde del programma Mariner hanno portato a termine la prima missione planetaria di successo della storia. Il Mariner 2 fu lanciato il 27 agosto 1962 e portò a termine il primo avvicinamento ad un pianeta del sistema solare, arrivando a poco più di 30000km... Il Mariner 5, lanciato il 14 giugno 1967, passò invece a poco meno di 4000km da Venere.

Il progetto Pioneer L’obiettivo delle sonde Pioneer era quello di portare a termine osservazioni prolungate dell’ambiente venusiano. Il 20 maggio 1978 fu lanciato il Pioneer 12 con un razzo Atlas/Centaur. e rimase operativo fino all’8 di ottobre del 1992! L’8 agosto 1978 fu lanciato anche il Pioneer 13, con dei moduli costruiti per essere sganciati nell’atmosfera venusiana.

Il progetto Vega Interessante progetto messo in atto verso la metà degli anni ‘80 con alterne fortune. L’obiettivo era quello di compiere ricerche riguardanti Venere e la cometa di Halley. Il 15 dicembre 1984 viene lanciata la Vega 1 con un razzo Proton, ed il 21 dicembre 1984 la Vega 2. Entrambe le missioni hanno visto un’ampia collaborazione di scienziati dei paesi dell’Est Europa.

Il progetto Magellan La sonda Magellan ha rappresentato un salto di qualità nella cartografia di Venere. Lo scopo della missione infatti era quello di completare osservazioni della superficie venusiana con una radar ad apertura sintetica (SAR) in modo da avere una mappa con una risoluzione dell’ordine dei 100m. La sonda è stata lanciata il 4 maggio 1989 con lo space shuttle Atlantis.

Venere con telescopi ottici... E vista da Magellan...

Il vulcano Gula

L’altopiano Lakshmi, con altezza compresa fra 2 e 4km.

Marte Progetto Mariner (USA) Progetto Mars (URSS) Progetto Viking (USA) Progetto Mars Surveyor (USA)

Il progetto Mariner Le sonde della serie Mariner vennero lanciate anche verso il pianeta rosso. Il Mariner 4, in particolare, fu la prima sonda in grado di riportare a Terra immagini dettagliate della superficie marziana. Successivamente abbiamo i Mariner 6 e 7, altre missioni di successo con una grande quantità di dati scientifici sull’ambiente marziano. Le sonde furono lanciate il 25 febbraio ed il 27 marzo del Raggiunsero Marte dopo più di 4 mesi di viaggio. Infine il Mariner 9, lanciato il 30 maggio Questa sonda divenne la prima navicella ad orbitare stabilmente intorno ad un altro pianeta.

Il progetto Mars Si tratta delle prime sonde sovietiche in grado di riportare a Terra una grande quantità di dati scientifici dal pianeta Marte. Ci sono stati due lanci con successo: il 19 ed il 27 maggio 1971 con le sonde Mars 2 e 3. Le missioni prevedevano l’immissione in orbita di una sonda ed il rilascio al suolo di un modulo. In entrambi i casi questa seconda parte della missione non funzionò adeguatamente. Il progetto Mars però continuò, e diversi anni dopo, il 16 novembre 1996, venne lanciata la Mars 96, con sia moduli orbitali che sonde costruire per l’atterraggio morbido.

Il progetto Viking Progetto di grande successo ed impatto sul grande pubblico. Due sonde, il Viking 2 ed 1, lanciate il 9 ed il 20 agosto Una parte era prevista rimanere in orbita attorno al pianeta, un’altra invece era congegnata per effettuare un atterraggio morbido.

Il progetto Mars Surveyor Progetto estremamente ambizioso con lo scopo di stabilire un avamposto scientifico automatico in gradi di fornire informazioni e dati per la programmazione di una futura missione umana verso Marte. Il progetto prevede il lancio di diversi satelliti con varie specializzazioni. Il 7 novembre 1996 viene lanciato il Mars Global Surveyor, mentre l’11 dicembre 1988 era stato lanciato il Mars Climate Orbiter, un vero e proprio osservatorio meteorologico marziano. Il 4 dicembre 1996 viene lanciato il Mars Pathfinder con a bordo il Sojourner, il piccolo robot comandato da Terra in grado di muoversi sulla superficie di Marte. Il 3 gennaio 1999 viene lanciato il Mars Polar Lander che però viene perso alcuni mesi dopo.

Il lancio del MGS con un razzo Delta...

La famosa faccia marziana vista dal Viking… e dal Mars Global Surveyor

Il Vulcano Olimpo!

Un’autentica tempesta marziana...

I pianeti esterni Progetto Pioneer (USA) Progetto Voyager (USA) Progetto Galileo (USA) Progetto Cassini (USA/ESA)

Il progetto Pioneer Le prime missioni a lunga distanza della NASA. Le sonde Pioneer hanno aperto nuovi orizzonti per l’esporazione del sistema solare. Il 3 marzo 1972 viene lanciato il Pioneer 10 ed il 6 aprile 1973 il Pioneer 11. Il Pioneer 10 è stata la prima sonda umana a lasciare il sistema solare. Recentemente, il 23 gennaio 2003, è stato ricevuto l’ultimo segnale da questa missione. L’obiettivo di entrambe le missioni era l’esplorazione dei sistemi planetari di Giove e Saturno. Il primo è stato raggiunto in poco meno di due anni di volo, mentre il secondo in circa 6 anni.

Il progetto Voyager Probabilmente le due sonde di questa serie sono state protagoniste delle esplorazioni planetarie con il maggiore impatto mediatico. Si tratta, tuttavia, di missioni la cui ricaduta scientifica è relamente straordinaria. Per rendersene conto è sufficiente pensare che, oltre all’eplorazione dei sistemi di Giove e Saturno, queste sonde hanno permesso di studiare da vicino Urano e Nettuno. Il Voyager 2 fu lanciato il 20 agosto 1977, il Voyager 1 invece il 5 settembre dello stesso anno. Il Voyager 2 ha raggiunto Giove alla fine del ‘79, Saturno alla fine dell’81, Urano nel 1986 e Nettuno nel Voyager 1 ha raggiunto Giove a metà del ‘79 e Saturno alla fine del 1980.

Saturno e gli anelli...

Perturbazioni su Saturno

Urano

Nettuno

Il progetto Galileo Dopo l’epopea delle missioni Voyager la sonda Galileo rappresenta il ritorno alle missioni di lunga durata della NASA. Lanciata il 18 ottobre 1989 per mezzo del volo dello Space Shuttle Atlantis, la missione è si grande successo benchè dovette fare i conti con diversi malfunzionamenti. Durante il suo lungo viaggio verso Giove la sonda ha incontrato gli asteroidi Gaspra, il primo ottobre 1991, ed Ida, il primo agosto Nel 1994 fu in grado di seguire la caduta della cometa Shoemaker-Levy nell’atmosfera gioviana.

Il 13 luglio 1995 la Galileo fu in grado di rilasciare una sonda nell’atmosfera gioviana e quindi di fornire dati preziosi sulle caratteristiche del pianeta nei suoi strati più esterni.

La sonda Galileo

Ida e Dactyl

Il progetto Cassini Si tratta di una navicella per esplorare il sistema di Saturno. È stata lanciata il 15 ottobre 1997 e l’arrivo vicino a Saturno è previsto per il La sonda rilascierà una piccola navicella, la Huygens.

I corpi minori Progetto Giotto (ESA) Progetto NEAR (NASA) Progetto Deep Space (NASA) Progetto Near (NASA) Progetto Stardust (NASA)

Il progetto Giotto La Giotto è il primo progetto di grande respiro gestito dall’Agenzia Spaziale Europea. L’obiettivo, pienamente raggiunto, è stato la Cometa di Halley. Il lancio avvenne il 2 luglio 1985 con un vettore Ariane 1. Dopo l’incontro con la cometa la navicella ha subito forti danneggiamenti anche se risulta ancora parzialmente operativa.

Gli ultimi istanti della Giotto!

Il nucleo della cometa di Halley

Il progetto NEAR La missione NEAR nasce con il compito di avvicinarsi ad almeno un asteroide atterrandoci sopra in modo da poter compiere sofisticate analisi scientifiche. Ne è risultata una missione ad alto contenuto scientifico e spettacolare. Il lancio è avvenuto il 17 febbraio Nel 1997 ha incontrato l’asteroide Mathilde ed il 14 febbraio 2000 entrò in orbita attorno all’asteroide Eros.

Ed ecco alcuni filmati sul sorvolo da parte della sonda NEAR degli asteroidi Mathilde ed Eros...

E l’atterraggio su Eros!

Il progetto Deep Space Questo è un caso di un dimostratore tecnologico che, allo stesso tempo, darà un ritorno scientifico. Lanciata il 24 ottobre 1998 la sonda Deep Space 1 è stata congegnata primariamente per verificare un nuovo tipo di propulsione spaziale per missioni interplanetarie: il motore a ioni. La sonda ha incontrato l’asteroide 9969 Braille e la cometa Borrelly.

Il progetto Stardust La Stardust è una sonda lanciata il 7 febbario 1999 che dovrà incontrare la cometa Wild-2 nel gennaio 2004 rilasciando anche un piccolo modulo sulla superficie dell’oggetto. Successivamente un modulo di ritorno dovrà arrivare a Terra nel 2006.

Ed il futuro? Plutone? Studio dei satelliti dei sistemi di Giove e Saturno? Basi permanenti sulla Luna e Marte?