Satellite artificiale


Con il termine satellite artificiale si intende un apparecchio realizzato dall'uomo e messo in orbita intorno alla Terra o ad un altro pianeta per varie finalità a supporto di necessità umane (scientifiche e tecniche). L'insieme di più satelliti artificiali adibiti a uno stesso scopo forma una costellazione o flotta di satelliti artificiali. Il primo che ne parlò fu lo scrittore britannico di fantascienza Arthur C. Clarke nel 1945 e venti anni più tardi la NASA annunciò di averne costruito uno in alluminio.

Indice

Descrizione


I satelliti artificiali si possono suddividere in:

I satelliti applicativi si possono ulteriormente suddividere in:

Inoltre sono caratterizzati in base all'orbita che percorrono. Le orbite principali sono: orbita polare, orbita equatoriale, orbita geostazionaria, orbita terrestre bassa, orbita terrestre media.

Moto dei satelliti

Lo studio del moto dei corpi nello spazio, specie artificiali, è oggetto dell'astrodinamica. Il moto o traiettoria di un corpo nello spazio, compresi quindi i satelliti, è detta orbita. Per i satelliti artificiali, così come per quelli naturali, valgono delle regole atte a calcolare la loro velocità. Tuttavia, per la semplificazione dei calcoli, sono presi in considerazione i seguenti punti:

Un satellite che gira attorno alla terra è soggetto alla forza di attrazione di gravità che cerca di farlo precipitare sulla terra, e alla forza centrifuga che cerca di farlo allontanare.

Per le leggi del moto circolare uniforme, è noto che la forza centrifuga è data dalla formula:

\({\displaystyle F_{C}={\frac {mv^{2}}{r}}}\)

e ancora, per la legge di gravitazione universale, la forza di attrazione gravitazionale tra due masse \({\displaystyle m_{1}}\) e \({\displaystyle m_{2}}\) si calcola con la formula:

\({\displaystyle F_{G}={\frac {Gm_{1}m_{2}}{r^{2}}}}\)

Tuttavia, per creare una situazione di equilibrio, cioè fare in modo che il satellite ruoti attorno ad un corpo e non precipiti su di esso, la forza centrifuga dev'essere uguale alla forza di gravitazione: \({\displaystyle F_{C}=F_{G}}\)

Quindi ci è possibile eguagliare le due espressioni precedentemente citate:

\({\displaystyle {\frac {mv^{2}}{r}}={\frac {GMm}{r^{2}}}}\)

dove:

è possibile semplificare l'espressione, omettendo \({\displaystyle m}\):

\({\displaystyle {\frac {v^{2}}{r}}={\frac {GM}{r^{2}}}}\)

risolvendo l'equazione, ossia moltiplicando i membri per \({\displaystyle r}\), si trova il valore della velocità del satellite:

\({\displaystyle v={\sqrt {\frac {GM}{r}}}}\)

sapendo inoltre che il periodo, nel moto circolare uniforme, vale \({\displaystyle 2\pi r/v}\), si potrà calcolare quello di un satellite dividendo \({\displaystyle 2\pi r}\) per la sua velocità.

Anche i satelliti geostazionari non sono perfettamente fermi rispetto al moto della Terra, ma a causa dell'influenza gravitazionale degli altri corpi celesti come Luna, Sole ed altri pianeti oscillano nella loro posizione e sono dunque necessarie manovre correttive comandate dalla Terra e perfettamente automatizzate che rendono a loro volta necessaria a bordo del satellite la presenza di più motori a reazione, uno per ciascuna direzione di moto alimentati da carburante. Al cessare del carburante a bordo cessa di fatto la vita operativa del satellite ed esso si disperde in una nuova orbita rispetto a quella originaria diventando parte della cosiddetta "spazzatura spaziale" oppure ricade sulla superficie terrestre.

Struttura e dotazione

Il nucleo principale del satellite che svolge le funzioni per cui esso è stato posto in orbita è detto carico utile mentre per la trasmissione/ricezione dei dati da e verso il suolo terrestre sono necessarie una o più antenne. Come accessori indispensabili di funzionamento oltre ai motori e al carburante per manovrarlo a piacimento, il satellite artificiale possiede dei pannelli fotovoltaici, opportunamente dimensionati e regolati costantemente verso la radiazione solare tramite sistemi ad inseguimento solare, necessari per fornire l'energia elettrica per le funzionalità di elaborazione e/o trasmissione a Terra dei dati da parte dei componenti elettronici deputati a tal fine.

Disturbi sui satelliti

L'elettronica di bordo dei satelliti artificiali è disturbata e a volte danneggiata:

È opportuno sottolineare come, per un satellite, sia critico il deterioramento delle proprietà termo-ottiche delle superfici. Proprietà che sono fondamentali per un opportuno controllo termico (passivo o attivo).

A questi fattori di rischio si aggiunge anche il rischio connesso ai detriti spaziali (di natura "artificiale", in orbite terrestri) e micrometeoriti (di origine naturale, in orbite eliocentriche, che possono intercettare le orbite terrestri), che sono causa di impatti iperveloci. Tali impatti, in base alla dimensione ed alla velocità dell'oggetto impattante (per un detrito si può raggiungere una velocità anche dell'ordine dei 10÷15 km/s), possono portare al fallimento di sottosistemi di un satellite, o addirittura (in casi più estremi) al fallimento catastrofico dello stesso. Allo stato dell'arte, per satelliti di tipo "manned" (con la presenza di uomini a bordo, ad esempio la ISS), vengono utilizzate procedure di shielding passivo, tramite gli scudi Whipple per detriti "piccoli". Per detriti di dimensioni notevoli, vengono adottate opportune manovre evasive all'occorrenza (essendo tali detriti catalogati e monitorati).

Diverse organizzazioni internazionali stanno proponendo iniziative volte a sensibilizzare la comunità scientifica ed il pubblico sul rischio delle crescenti costellazioni satellitari che si inseriscono in orbite terrestri relativamente basse, allo scopo di fornire servizi di comunicazione, in particolare in aree scarsamente servite da altri mezzi. Tali costellazioni oltre ai rischi connessi ad eventuali impatti dovuti a detriti potrebbero interferire con le osservazioni astronomiche. L'ESO, in accordo con la International Astronomical Union (IAU) ha sollecitato[1] la consultazione di esperti della comunità astronomica al momento di progettare costellazioni satellitari da collocare in orbite terrestri basse che potrebbero interferire con le osservazioni astronomiche.[2] La IAU ha istituito una apposita commissione per la protezione dei siti osservatori esistenti e potenziali.[3]

Costi

Spesso l'uso di un satellite si rende necessario per compiere studi, rilevazioni, trasmissioni dati e servizi che altrimenti effettuati direttamente a Terra con sistemi terrestri richiederebbero costi sensibilmente maggiori. Il costo complessivo di un satellite è comunque elevato e rappresentato dal costo di progettazione e realizzazione del cosiddetto carico utile, dal costo della strumentazione accessoria per far funzionare al meglio il satellite (motori, pannelli, involucro) e dal costo per il lancio che è una funzione diretta del peso da trasportare in orbita (si parla comunemente di costi per Kg di peso) e della quota di orbita. Una parte cospicua del costo di lancio o messa in orbita è rappresentata dal razzo vettore e dal suo carburante. Vi è, inoltre, il costo assicurativo per un parziale recupero del danno provocato dal fallimento del lancio o da una mancata riuscita del posizionamento nell'orbita desiderata.

Note


Voci correlate


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Categorie: Satelliti artificiali | Guerra elettronica | Spionaggio




Data: 20.06.2021 06:48:28 CEST

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