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Tags: Camilla Colombo Francesca Letizia probabilità di collisione residui spaziali satelliti artificiali
Scritto da: Vincenzo Zappalà
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Bravissime Francesca Letizia e Camilla Colombo! **
Tanti anni fa, insieme a colleghi di Pisa, mi ero interessato, per un certo periodo, allo studio dei detriti spaziali che si originano nelle collisioni tra i residui dei satelliti spaziali ormai fuori uso, razzi vettore e cento altre porcherie che circondando la Terra come un sempre crescente anello di ferraglia.
E’ indubbia una loro similitudine con ciò che capita nella fascia asteroidale, dove le collisioni mutue non possono che causare una continua creazione di frammenti sempre più piccoli che a loro volta causano distruzioni di fratelli più grandi e nuovi potenziali proiettili. Un processo del tipo “runaway”, che una volta innescato diventa praticamente senza controllo ed è impossibile da bloccare. Un processo simile, anche se completamente opposto come scopo finale, ha guidato la formazione planetaria. Una volta innescato l’accrescimento gravitazionale non vi è altra fine che la costruzione di un pianeta (sempre che non intervengano fattori di disturbo esterno).
I detriti causati da tutto ciò che è stato immesso in orbita attorno alla Terra (ufficiale e non ufficiale) ha cominciato a creare frammenti che a loro volta hanno disgregato altri residui formando nuovi proiettili in grado di frantumare e di proliferare. Si è sicuramente vicini a un processo “runaway” che potrebbe portare (anche prima del previsto) all’impossibilità di inserire qualsiasi nuovo satellite senza accettare alti rischi di distruzione o -quantomeno- di serio danneggiamento.
Un problema che è ben presente nella comunità scientifica, ma che subisce interessi altalenanti, forse perché è spesso considerato di serie B o forse perché preferisce essere trascurato da chi ha interessi commerciali nell’immissione di nuovi satelliti. Se pensiamo alle sue somiglianze con un processo naturale comune al nostro Sistema Solare e a chissà quanti altri, alla ulteriore difficoltà introdotta dalla presenza di un mezzo come l’atmosfera che esercita una componente non certo trascurabile sull’evoluzione orbitale dei frammenti-proiettili, alle conseguenze che potrebbero essere tragiche sia per velivoli con persone a bordo sia per strumentazioni ormai indispensabili per le comunicazioni mondiali, risulta chiaro l’interesse enorme della problematica. Interesse dovuto sia allo scopo “pratico” sia alla sfida teorica e modellistica per il trattamento di un enorme numero di dati.
Bene, è con grande piacere che leggo uno splendido articolo che vede come primi due nomi quello di due giovani e brillanti ricercatrici italiane, residenti in Gran Bretagna. Non posso sapere come siano finite in Inghilterra e in Scozia (anche se potrei facilmente tentarne una spiegazione), certo è che vedere una soluzione, così elegante e geniale di un problema dinamico estremamente complesso, ottenuto grazie alla tenacia e alla preparazione italiana, mi inorgoglisce inizialmente, ma poi mi deprime non poco quando leggo che è stato ottenuto sotto l’egida di istituti stranieri.
Va bene, va bene… questo è un altro discorso. Dedichiamoci alla parte scientifica veramente notevole. Prima di descrivere in modo molto semplificato ciò che è stato elaborato, permettetemi di inserire una foto delle due ricercatrici. No, non ho sbagliato! Non è la foto di due aspiranti veline o attricette televisive o candidate al Parlamento o concorrenti di Miss Italia, ma quella di due bravissime scienziate che dimostrano come si può unire senza alcun problema la bellezza estetica con la bellezza intellettiva. Viva le donne (italiane soprattutto)!
Come si è detto fin dall’inizio, le missioni spaziali hanno lasciato in orbita un numero impressionante di detriti di dimensioni estremamente variabili: da razzi veri e propri (stadi intermedi) a frammenti millimetrici e anche più piccoli. L’ideale sarebbe conoscere le traiettorie di tutti questi potenziali bersagli e proiettili, ma ciò che si può fare è utilizzare i radar che, nel caso di orbite basse (LEO), possono rilevare oggetti superiori ai dieci centimetri.
Purtroppo, dieci centimetri non è un limite inferiore riguardo agli effetti indesiderati, dato che le velocità d’incontro con altri oggetti residenti in quella zona di spazio -o in transito- possono essere elevati così come l’energia cinetica conseguente.
Si è inserito uno scudo protettivo solo per la Stazione Spaziale, ma esso è efficace per oggetti inferiori al centimetro. Vi è, quindi, un intervallo di rischio non preventivabile abbastanza alto e relativo a frammenti tra i dieci centimetri (ancora tracciabili) e il centimetro (reso innocuo dallo scudo). Per gli altri satelliti, senza scudo, i rischi diventano ancora più grandi.
Al momento, sono state documentate tre collisioni tra satelliti e frammenti e una tra due satelliti ancora intatti, Cosmos 2251 e Iridis 33, urto che ha generato più di 2000 nuovi proiettili. Forse, ancora più importante, è il fatto che in almeno cinque occasioni si sono rilevate anomalie di funzionamento, probabilmente dovute a urti tra frammenti “fantasma” (non rintracciabili) e satelliti ancora operanti.
Insomma, c’è poco da chiudere gli occhi e bisogna in qualche modo reagire e cominciare a valutare, almeno, i rischi dei singoli satelliti con ben maggiore precisione. Bisognerebbe anche intervenire, prima o poi, e magari costruire veramente le ormai famose “reti per farfalle” cosmiche, che erano bel lontane da essere solo una battuta ironica. Il problema, secondo me, è che nell’invio dei satelliti commerciali vi sono interessi in gioco che vanno ben oltre alle valutazioni scientifiche e si accettano rischi anche superiori a quelli ammissibili in nome di “Speriamo che me la cavo!”.
Veniamo, finalmente, al lavoro delle nostre due bravissime ricercatrici. Esse hanno inventato quasi di sana pianta un sistema innovativo per valutare i rischi derivanti dai frammenti inferiori ai dieci centimetri: se non si possono rilevare i singoli frammenti è, però, possibile valutare le zone di rischio più alto o più basso e sapere ciò a cui vanno incontro i satelliti già orbitanti e quelli futuri.
Il modello analitico sviluppato descrive l’evoluzione della nuvola di detriti generate da una collisione in un’orbita bassa proprio come fosse una … nuvola! Viene analizzata in modo da derivarne l’evoluzione globale in termini di densità di frammenti che la popolano sotto l’effetto della resistenza offerta dall’atmosfera. Si ottengono risultati accurati su ciò che non si potrebbe vedere e si riduce il tempo di calcolo a meno del 10% di quello classico che segue ogni singola orbita dei frammenti. Sopra agli 800 km d’altezza l’errore commesso, rispetto al metodo numerico “classico”, è minore del 10%.
Le nostre “ragazze” hanno applicato il loro metodo a un caso del tutto reale. Il 3 febbraio 2015, il satellite DMSP-F13 è esploso in orbita, producendo circa 100 “pezzi” che sono stati rintracciati e seguiti con i radar. Una rapido confronto con le traiettorie di satelliti dell’ESA ha portato a dire che questa nube di detriti non avrebbe potuto causare rischi apprezzabili alle missioni europee. Tuttavia, i frammenti non potevano certo limitarsi ai 100 visibili, dovevano essercene di più piccoli e molto più numerosi. Un’attenta analisi osservativa e teorica ha portato a definire 100 ulteriori frammenti catalogabili, e -soprattutto- una nube di almeno 50000 pezzi di metallo superiori al millimetro. A quelle velocità anche un proiettile di un millimetro può causare danni non certo trascurabili.
E così nasce il progetto guidato da Francesca Letizia con la supervisione di Camilla Colombo (per non essere troppo nazionalisti, aggiungiamo anche il nome di Hugh Lewis). Esso ha anche un nome molto indicativo: CiELO (debris Cloud Evolution in Low Orbits) e, come già accennato, stabilisce il rischio di collisione a causa dell’intera nuvola di frammenti. Nel caso in esame, il risultato è stato abbastanza sorprendente: i frammenti dell’esplosione si sono sparsi attorno alla Terra lungo una “banda” che può essere attraversata da molto velivoli spaziali con orbite molto differenti da quella del satellite originario esploso.
La mappa della probabilità di collisione mostra un picco a un altezza più bassa di quella di DMSP-F13. Per riassumere in poche parole il modello, possiamo dire che esso tratta la nuvola di frammenti proprio come fosse un fluido, la cui densità cambia sotto l’effetto della resistenza atmosferica. Per esempio, nella mappa collisionale si vede cha ai primi dieci posti nel rischio vi sono satelliti americani e russi in orbite polari o sincronizzate con il Sole (eliosincrone, che combinano altezza e inclinazione in modo tale che un oggetto posto su quest’orbita sorvola ogni dato punto della superficie terrestre sempre alla stessa ora solare locale). Un passo in avanti veramente notevole, oltre che estremamente innovativo e rapido.
Ovviamente, Media INAF si guarda bene dal citare questa ricerca e si dedica ai concorsi a premi che, c’era da aspettarselo, sono strettamente legati a Expo. Nel frattempo la TV, e non solo, si dedica ai cinguettii con AstroSamantha e ai suoi giochini fortemente sponsorizzati. Mi è anche simpatica la nostra astronauta, ma ora si sta esagerando e sono quasi pronto a scommettere che al suo ritorno le saranno offerti posti di lavoro ben diversi da quello attuale. Accidenti, i media riescono a rovinare anche le cose teoricamente belle e importanti…
Forse, è molto meglio che Francesca e Camilla siano state “snobbate” da certi siti. Noi, invece, ce le vogliamo ricordare e anche molto bene.
Un futuro roseo a entrambe, con tutti i complimenti del nostro piccolo “circolo”.
Articolo originale QUI
19 commenti
.... fossero rimaste in italia (la minuscola NON è un errore) sarebbero finite in un call-center ....
... sono quindi contento per loro
Se qualcuno non è d'accordo lo prego di evitare commenti; potrei scatenare l'inferno
per essere poi espulso dal circolo quale persona indesiderata.
Purtroppo l'italia non sa vaorizzare niente di buono...
Sembra quasi che lo facciano di proposito
Bravissime Francesca e Letizia, le giovani menti sanno sempre fare dei passi da gigante...
Francesca e Camilla, scusate....
No Alvy! Non sarai mai cacciato per questo... Se, invece, tra poco, romperai di nuovo con gli immaginari (siamo quasi all'invariante...) allora SI!!!!!!
Vorrei ricordarLe, caro il mio prof, che non molto tempo fa LEI si è formalmente impegnato ad introdurre i numeri immaginari (ed il conseguente tempo immaginario) nella spiegazione dell'invariante della RR.
Data l'infinita stima che nutro nei suoi confronti mi attendo quindi la doppia trattazione:
- senza tempo immaginario
- con tempo immaginario
per capire i diversi modi in cui si può affrontare la faccenda.
La informo fin da ora che, in caso d'inadempienza, mi autoespulg ... mi autoespanz .... mi autospull .... come cavolo si dice ?!?! beh, insomma, quella roba là, dal circolo.
NON ci provi nemmeno, caro il mio Ill.mo Gran Str.o Gal.co Ali.no ALVY!
Avevo detto che avrei provato a farlo... ma senza creare grossi problemi. Penso che dirò solamente che per avere una perfetta simmetria sarebbe bene trasformare un meno in un più... Poi, sarà cosa diversa mettersi a rovistare sul significato di una radice quadrata di un numero negativo... Uffa! Non farmi dire cose troppo anticipatamente
Se non fai il bravo ti metto alla prova con qualche esercizietto sulla RR... attento a te!!!!
mmmmm, quello Str.o mi fa pensare male
Sto scrivendo un piccolo sintetico trattato sulla RR, per chiarire ulteriormente le idee. Appena finito te lo mando.
NOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
ih ih ih ih , ho trovato il modo di togliere di mezzo il prof .... un bel coccolone e via!
Non mi stupisco che siano due donne ad impegnarsi in una ricerca così poco attraente (e probabilmente poco remunerativa), ma tanto utile per il futuro della Ricerca Scientifica.
Tempo fa ho letto "L'altra parte del mondo" nel quale l'autrice Rita Levi-Montalcini descrive come la realizzazione delle potenzialità femminili sia la carta vincente del futuro. Partendo dagli studi scientifici sulla plasticità neuronale e sulla peculiarità tipicamente femminile di essere duttile, pone la donna al vertice della piramide della realizzazione umana. Perché "il futuro del Pianeta" scrive "dipende dalla possibilità di dare a tutte le donne l'accesso all'istruzione e alla leadership. È alle donne, infatti, che spetta il compito più arduo, ma più costruttivo, di inventare e gestire la pace".
Io, che non ho alcuna competenza sulla materia della Levi-Montalcini, mi do una spiegazione molto terra-terra: si chiama "Istinto Materno" (che forse risiede proprio nelle caratteristiche dei neuroni femminili, chissà...) che, valicando i confini dei rapporti familiari, dà alle donne la capacità innata di mettere davanti al proprio l'interesse generale, proprio come si fa con quello dei figli.
Interessantissima riflessione Daniela! C'è sicuramente del vero... sempre che le donne non cerchino di maschilizzarsi (si dice così?) troppo. Dovremmo considerare importanti e fondamentali le qualità femminile per le loro differenze di sensibilità e di riflessione senza fare in modo che giungano alla parità di diritti attraverso una imitazione sterile e fuorviante (vedi le donne manager americane...). Ne saremo capaci? Basterebbe pensare alle antiche tribù matriarcali che dovrebbero insegnarci molto a riguardo...
Sacrosante parole, Prof., le condivido in pieno!
Personalmente ritengo che la ricerca dell'uguaglianza a tutti i costi tra uomini e donne (intesa come diritto/dovere di svolgere le stesse mansioni) abbia solo danneggiato le donne che spesso si trovano a dover gestire troppi impegni e/o a fare scelte dolorose tra affetti e carriera.
Credo che la vera uguaglianza non possa prescindere dal rispetto delle naturali differenze con le quali, non a caso, ci siamo evoluti!
Io credo che alla base delle considerazioni di Daniela, che condivido, ci sia un malinteso senso dell'altruismo e dell'egoismo.
So di attirare critiche ed anatemi a profusione ma, badate, le mie considerazioni sono di ordine biologico ed, a questo riguardo, mi piacerebbe conoscere anche l'opinione del buon Peppe.
L'istinto materno è ovviamente di origine biologica; penso anzi che sia tra gli indirizzi di base "scritti" nel DNA delle specie viventi, almeno da un certo livello evolutivo in su. La procreazione è il modo fondamentale con il quale la natura opera per assicurare a se stessa sopravvivenza e moltiplicazione. Le cure parentali, anch'esse comuni a moltissime specie viventi, sono una caratteristica comportamentale che può favorire il successo di una specie e della vita in generale.
La vita è profondamente egoista, nel senso che "agisce" per garantire la propria sopravvivenza. Non c'è nulla di altruistico o di nobile nel mettere al mondo un figlio; lo considero anzi l'atto più egoista che un essere umano possa pensare!
Mi auguro che il mio punto di vista sia preso per il verso giusto, presupponendo una SANA visione laica e naturalistica della vita.
E' chiaro che, in quanto esseri pensanti, non siamo solo DNA. Secondo me però si sottovaluta molto il nostro aspetto biologico privilegiando forse troppo quello culturale.
!
Se, d'altra parte, quest'ultimo fosse preponderante dovrebbe essere semplice risolvere i problemi dialogando e trovando soluzioni condivisibili. Per fare ciò occorrerebbe un cervello
Troppo spesso mi viene da pensare che lo strumento più adatto ad un pacifico interscambio culturale sia il ... mitra più che il dialogo.
Riguardo alle prerogative femminili, non dubito che esistano punti a vantaggio del gentil sesso, ma non esalterei questa visione delle cose.
Quello che posso dire è che, dopo aver sperimentato il fallimento della società patriarcale e maschilista, può essere giusto mettere alla prova l'altra metà del globo terracqueo ma qualcosa mi dice che ... sia meglio non farsi troppe illusioni.
Insegnate alle donne il godimento del potere e si riprenderà l'andazzo di sempre ....
Concordo in pieno la possibilità di accesso all'istruzione e alla leadership delle donne ma credo fermamente che l'unione dei caratteri peculiari sia femminili sia maschili possano insieme amplificare la forza e portare a raggiungere traguardi importanti.
Vedi per esempio Marie e Pierre Curie.
Non per caso ho messo il nome della donna per prima
Provo ad esser più chiaro possibile.
Donna od Uomo che sia se si vuol raggiungere degli obbiettivi e non essere solo uomini di "cultura" fini a se stessi bisogna saper mediare i propri istinti cercando che questi non influiscano nel lavoro e nello studio certo niente di più difficile a quanto pare per qualcuno.....
Comunque la maturità e soprattutto l'Amore per la ricerca fanno da selezione naturale su chi raggiungerà o meno gli obbiettivi.
Probabilmente tutto sta scritto già nel DNA chissà ma già il rendersene conto è comunque un passo importante....
Giusto, Foscoul, l'esempio dei coniugi Curie, sia come scienziati che come semplici marito e moglie, credo sia perfetto per dimostrare come nel rispetto della complementarietà risieda la vera uguaglianza.
Concordo anche con te, Alvy, circa i rischi del fare provare alle donne i vantaggi del potere... in fondo assistiamo ogni giorno a innumerevoli esempi femminili che non utilizzano il cervello nel modo descritto a auspicato dalla Grande Levi-Montalcini.
Tuttavia, credo che una differenza di fondo ci sia tra atteggiamento maschile e femminile nei confronti della ricerca di soluzioni ai problemi, e sia dovuta proprio alle diverse caratteristiche fisiche di cui ci ha dotato la Natura (sempre parlando in generale e trascurando eccezioni sempre più frequenti): l'uomo, più forte e muscoloso, trova più semplice ricorrere alla forza fisica, la donna è costretta a cercare soluzioni alternative... per questo motivo, forse (e sottolineo FORSE) un mondo con più donne al potere potrebbe godere di più pace e prosperità
P.S.
A giudicare dai nomi di chi è solito lasciare commenti, sembra che Giorgia ed io siamo le uniche rappresentanti del gentil sesso a frequentare questo Circolo... vorrei lanciare un sondaggio: colleghe donne, se ci siete battete un colpo!
BRAVA Daniela!!!! Hai perfettamente ragione! Non penso di far niente per rendere "maschilista" questo "circolo". Quindi, donne di ogni età fatevi VIVE!!!!
Cavolo concordo, più donne fatevi sentire abbiamo bisogno!
Credo che in natura valga solo l'evoluzione come adattamento dinamico ai cambiamenti,molte nostre credenze sulla nostra autonoma diversità,si dovrebbero ridimensionare.