Per scrivere un romanzo di fantascienza
Sto scrivendo un romanzo di fantascienza e non riesco ad avere determinate informazioni tecniche. Ho consultato il sito Astronautica e ho letto tutte le fasi della missione 17 dello Shuttle, ma non riesco a capire se, quando la navetta si avvicina alla stazione spaziale, quando gli astronauti escono nello spazio, quando fanno le riparazioni all'esterno ecc..., la navetta rimane ferma o continua ad orbitare intorno alla terra. Insomma quando lo Shuttle ha attraccato la stazione ISS, entrambe si sono fermate o hanno continuato add orbitare a velocità elevate, o a velocità ridotte? Inoltre ho letto che nello spazio i venti solari e le tempeste solari danneggiano le tute degli astronauti e i pannelli solari dei satelliti artificiali. Non riesco a capire però in che maniera essi vengano danneggiati. Potrebbero le particelle cariche del venti solari bruciare le tute spaziali? Oppure i venti solari si manifestano sotto forma di patina che si deposita sui pannelli solari e impedisce loro di funzionare? Oppure le particelle cariche sono simili a minuscoli proiettili che bucano sia i pannelli solari sia le tute spaziali? Come si riparano i pannelli solari? Con la sostituzione degli stessi? E come si riparano le tute danneggiate? Con la sostituzione? Nel senso che se una tuta viene danneggiata dovrà essere gettata?
26 luglio 2006
La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) orbita la Terra tra i 335 chilometri e 460 chilometri di altezza. La quota più bassa è mantenuta quando si incontra con lo Shuttle o la Soyouz mentre la più alta quando fa esperimenti e osservazioni. Entrambe le quote sono molto al di sopra dell'atmosfera terrestre che termina a meno di 200 chilometri. Dall'esterno, quindi, incidono sulla ISS varie componenti:
- radiazione corpuscolare (vento solare)
- radiazione elettromagnetica
- raggi Cosmici
- materiale solido.
La radiazione corpuscolare è la massima componente del vento solare, emesso dal Sole. A basse energie il 99% di questa radiazione è composta da protoni (p) l'1% da particelle alfa di energia media circa 1 keV più qualche elettrone. Queste particelle sono cariche e sentono l'influsso del campo magnetico terrestre che le devia. La velocità di espulsione dal Sole è di circa 1000 km/s, ma quando arrivano vicino alla Terra solo di 300-500
La radiazione elettromagnetica è composta di fotoni X e gamma con lunghezza d'onda < 10exp(-11) m.
I raggi cosmici contengono per l'85% p, 14% alfa più nuclei pesanti fino al Fe. La loro energia è compresa tra 0,1 e 10exp(11) GeV. Il loro flusso è di circa 10 particelle per centimetro quadrato per secondo.
Chi è esposto a queste radiazioni può superare la dose di radiazione tollerata. Dose di radiazione è l'energia accumulata per unità di massa. I protoni sono molto più pericolosi dei raggi X di pari energia, per esempio.
Le particelle che colpiscono la ISS o la tuta di un astronauta in EVA (Extra Vehicular Activity) interagiscono con il materiale, sia esso metallo, tessuto o altro. L'interazione fa perdere alla particella energia per bremsstrahlung che genera radiazione X e gamma. Le interazioni possono generare anche altre particelle che aumentano la dose di radiazione. Lo schermo presentato dalle pareti della ISS ha densità di circa 30 grammi per centimetro quadrato mentre le tute degli astronauti in “paseggiata” fuori dalla ISS o dallo Shuttle solo di 3 grammi per centimetro quadrato. L'interazione di questa radiazione o particelle con il corpo umano può generare danni alle cellule che, modificate, possono anche diventare cancerogene. Questo è il motivo per cui non è raccomandabile che gli astronauti rimangano esposti troppo a lungo. Nella ISS i rischi sono più che decimati dato lo spessore delle pareti..
Altri impatti che possono causare danni sono materiali solidi come:
- frammenti cometari
- meteoroidi e, se inferiori a 1 grammo, micro-meteoriti. Questi oggetti, se penetrano nell'atmosfera di chiamano meteore e se arrivano a terra meteoriti.
- impatti con corpi solidi possono danneggiare le tute degli astronauti. Oggi queste sono state molto rinforzate anche con reti metalliche interne.
Nello spazio vagano anche molti debris rottami di satelliti, pezzi di vernice, polveri ecc. da missioni precedenti abbandonate e mai recuperate. Il materiale più a rischio sono i pannelli solari che sono fatti di materiali fragile e rimangono sempre esposti. I pannelli solari sono però composti da pixel molto piccoli, questo fa in modo che ogni impatto causi danni contenuti. Naturalmente se i danni sono troppi il pannello va sostituito.
Incontro navetta con ISS
Usando una metafora è come se un motoscafo si incontrasse con una petroliera. Il motoscafo arriva ad alta velocità, rallenta e con una gomena si attacca. Per un po' proseguono alla stessa velocità, quella della petroliera, poi la gomena viene slacciata e il motoscafo, con una virata se ne va e ritorna a terra. Sostituire petroliera con ISS e motoscafo con Shuttle e tutto è immutato. Finché è libero lo Shuttle va dove vuole, quando si attacca alla ISS ne diventa parte e viaggia con essa, cioè a 29 000 chilometri all'ora. La ISS percorre, quindi un orbita intorno alla Terra in 90 minuti con una inclinazione di 51,6 gradi rispetto all'equatore.
Quando un pannello solare, un pannello dello Shuttle, un pannello della ISS una tuta, un guanto ecc. viene danneggiato lo si sostituisce. Quando è a terra viene analizzato e studiato con cura, si indaga sui “point of failure” (i punti deboli), si contano con il microscopio anche i fori da impatto microscopici. Può darsi che quel materiale venga usato per simulazioni e test. Sicuramente non torna in orbita. L'esperienza finora accumulata ci dice che le precauzioni finora prese sono state adeguate. Gli incidenti da impatto, ancorché possibili, sono stati, finora, minimi e mai letali. Non è da escludere che, a lungo termine, si verifichino, negli astronauti, effetti collaterali causati da lunga esposizione a radiazioni X e gamma.
Mi auguro questo conciso sommario sia esauriente.
Giorgio Palumbo
Dipartimento di Astronomia, Università di Bologna
