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A scuola di missioni spaziali: satelliti naturali e artificiali

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A scuola di missioni spaziali: satelliti naturali e artificiali
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Oggetti artificiali che si comportano come il corpo umano o lune naturali? Così si popola lo spazio attorno ai pianeti del Sistema Solare.

  • Cosa sono i satelliti?
  • Satelliti naturali
  • Satelliti artificiali
  • Come si muovono i satelliti artificiali?
  • Tante piccole missioni spaziali
  • Lab 1: costruiamo un satellite
  • Lab 2: cartoline nello spazio

COSA SONO I SATELLITI?

Quando alziamo gli occhi al cielo, a volte ci capita di vedere spontaneamente o con l’uso di app puntini luminosi che si muovono più o meno lentamente nello spazio e nel tempo. A prima vista potrebbero sembrare stelle cadenti, ma notiamo subito che si muovono più lentamente rispetto a queste ultime. Gli oggetti che stiamo osservando sono i satelliti. Un satellite è un corpo che orbita attorno a un corpo celeste più grande.

Ma i satelliti sono tutti uguali? La risposta è no.

SATELLITI NATURALI

La prima differenza consiste nella classificazione tra satelliti artificiali e satelliti naturali. Come si intuisce dal loro nome, i secondi sono corpi esistenti in natura, mentre i primi sono creati artificialmente dall’uomo e lanciati nello spazio.

Il satellite naturale per eccellenza è la nostra Luna, che è anche l’unico del nostro pianeta. A differenza di quelli artificiali, che sono molto piú piccoli, la Luna ha dimensioni relativamente grandi e questo la porta a influenzare la Terra, anche se non sempre ce ne rendiamo conto. La Luna, per esempio, illumina il nostro cielo notturno, ha effetti sull’oscillazione dell’asse di rotazione terrestre e influenza le maree.

Una volta si pensava che la Luna fosse l’unico satellite naturale, poi nel 1610 Galileo Galilei osservando il cielo con il suo telescopio scoprì che attorno a Giove ruotavano ben quattro lune: Io, Europa, Ganimede e Callisto. Oggigiorno, gli astronomi, grazie a ben più potenti strumenti, sono riusciti a scoprire nel nostro Sistema Solare molti altri satelliti.

SATELLITI ARTIFICIALI

L’altro gruppo è quello dei satelliti artificiali, ovvero quegli oggetti di dimensioni relativamente piccole, costruiti e lanciati nello spazio dall’uomo. L’obiettivo iniziale dei satelliti artificiali era quello di studiare il nostro pianeta, altri corpi celesti o in generale lo spazio. Con il passare degli anni, i satelliti hanno iniziato a giocare un ruolo sempre piú importante nella vita di ogni giorno: basti pensare alle televisioni, a Internet o ancora ai sistemi di nagivazione (GPS) e a molto altro.

Ma in che cosa consiste un satellite artificiale? Il primo satellite, Sputnik 1, lanciato nel 1957, era abbastanza piccolo e semplice. Aveva un diametro di circa 60 centimetri, quattro antenne radio, una batteria all’interno e i sensori per la pressione e la temperatura. Nel Ventunesimo secolo i satelliti sono molto più complessi. Semplificandoli, possiamo però capirne le caratteristiche principali paragonandoli al corpo umano.

Innanzitutto ora dispongono di numerosi strumenti a bordo, che sono gli occhi attraverso i quali osservano, per esempio, la Terra. Un satellite poi ha anche una bocca e orecchie molto potenti, che si chiamano antenne. Queste permettono le comunicazioni con la Terra: fungono sia da bocca (per mandare informazioni alla Terra dallo spazio) sia da orecchie (per ascoltare quello che gli diciamo dalla Terra). I satelliti dispongono anche di una memoria, la memoria del computer di bordo, dove immagazzinano tutte le  informazioni necessarie per le loro operazioni.

Un satellite, infine, ha anche bisogno di nutrirsi, proprio come un essere umano. Esistono due principali sistemi di nutrimento: uno è già disponibile a bordo (per esempio, le batterie); l’altro, invece, è costituito dai cosiddetti pannelli solari, in grado di catturare la luce del Sole e trasformarla in energia elettrica. Per questo motivo i pannelli solari di un satellite vengono sempre orientati verso il Sole, e ruotano proprio come farebbe un girasole sulla Terra.

COME SI MUOVONO I SATELLITI ARTIFICIALI?

I satelliti, sebbene diversi tra loro, hanno una struttura di base simile, che scandisce la loro possibilità di movimento. In generale si parla di satelliti che sono stabilizzati attorno a un asse centrale, e quelli che invece sono stabilizzati lungo i tre assi (x, y, z).

Un satellite stabilizzato attorno al suo asse centrale ha un solo grado di libertà e quindi ruota su se stesso. Per capirne il funzionamento si può immaginare una ballerina che fa una pirouette, ruotando attorno al suo asse verticale. Il movimento di un satellite stabilizzato attorno ai tre assi è invece simile a quello di un aereo, che si può muovere lungo i tre assi x , y e z, rispettivamente chiamati di rollio, beccheggio e imbardata.

TANTE PICCOLE MISSIONI SPAZIALI

Ogni anno vengono lanciati in media circa 100 satelliti. Tuttavia non bisogna pensare che siano solo
le grandi agenzie spaziali a lanciare i satelliti, come avveniva nei primi anni della corsa allo spazio. Oggigiorno vi sono numerose industrie private, ma anche università e scuole che costruiscono piccoli satelliti (i cosiddetti Cubesats o Nanosats) che vengono lanciati per studiare alcuni parametri del nostro pianeta. Non è più quindi solo un business per pochi: chiunque abbia le attrezzature e la conoscenza necessaria può cimentarsi nello sviluppo di una piccola missione spaziale.

LAB 1: COSTRUIAMO UN SATELLITE

Materiali

  • Un oggetto a forma di cubo o parallelepipedo in polistirolo;
  • Carta stagnola;
  • Due rettangoli di carta;
  • Colla;
  • Due stuzzicadenti lunghi o bastoncini;
  • Due quadrati di carta;
  • Pennarello blu;
  • Pennarello giallo;
  • Nastro adesivo.

Svolgimento

  • Ricoprire con la carta stagnola il cubo/parallelepipedo. Questo è il corpo principale del satellite.
  • Prendere i due rettangoli di carta e colorali con il pennarello blu.
  • Usare la colla per attaccarli uno sopra l’altro con il bastoncino in mezzo, lasciando alcuni centimetri di bastoncino liberi, che inseriremo nel cubo di polistirolo. Questi sono i pannelli solari.
  • Prendere i due quadrati di carta e colorali con il pennarello giallo.
  • Creare due coni facendo ruotare attorno a un angolo e attaccali al cubo.
  • Fissarli con il nastro adesivo e poi attaccali al satellite. Queste saranno le antenne

LAB 2: CARTOLINE NELLO SPAZIO

Attraverso il Club For Future, creato dall’azienda Blue Origin, è possibile mandare una cartolina nello spazio e riceverla poi con un francobollo che dice “Volata nello spazio”.

  • Gli studenti scrivono o disegnano una cartolina che risponda alla domanda: “Perché credi che la Terra abbia bisogno dello spazio?”.
  • Sul retro della cartolina indicare l’indirizzo dove poi deve essere rispedita.
  • Mettere la cartolina all’interno di una busta e spedirla al Club.
  • Il Club inserirà la cartolina in un razzo Blue Origin e al ritorno la spedirà indietro al mittente.

Ulteriori dettagli sono disponibili all’indirizzo: www.clubforfuture.org

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