Il Kennedy Space Center: un tuffo nella nostra storia più bella

Il 19 Dicembre scorso ho visitato il Kennedy Space Center della NASA ed è stata una delle giornate più belle della mia vita. Sapevo cosa avrei visto, che avrei ripercorso gli anni incredibili dell'esplorazione spaziale rivivendoli in prima persona, ma non avrei mai potuto immaginare le emozioni mi avrebbero travolto e la nuova consapevolezza sull'impatto che questa parte della nostra storia ha davvero avuto sulla nostra società.

Ho percorso in autobus tutto il centro passando attorno alle rampe di lancio. Ho attraversato le stesse strade battute da decine di astronauti, da coloro i quali non ce l'hanno più fatta, come l'equipaggio di Apollo 1, agli uomini straordinari che hanno passeggiato per primi sulla Luna. Ho visto le storiche rampe di lancio delle missioni Apollo e dello Shuttle, dei mostri d'acciaio che hanno ospitato tra le imprese più ambiziose e pericolose della nostra storia, ancora lì al loro posto, immutate dopo oltre 40 anni.
Ho attraversato il giardino dei razzi, dove sono esposti tutti i vettori antecedenti alla conquista della Luna e le relative capsule dagli spazi angustissimi. Sì, un giardino fatto di razzi che si possono toccare, ammirare, temere e rispettare perché rappresentano la nostra voglia di libertà, la nostra voglia di sognare e di esplorare.

Poi, ho ripercorso l'epopea della conquista della Luna in un'epoca nella quale i computer erano grandi come stanze e migliaia di volte meno potenti di uno smartphone. Nel susseguirsi frenetico di emozioni mi sono accorto del peso di certe affermazioni, alcune delle quali scritte anche nei miei libri: davvero oltre il 90% della nostra tecnologia e in generale del nostro benessere deriva direttamente o indirettamente da quei quindici anni esploosivi che hanno visto dapprima nascere la scienza aerospaziale e poi culminare con l'uomo che camminava sulla Luna. Centinaia di miliardi di dollari di investimenti per oltre 400 mila lavoratori, soldi ancora di molto inferiori a quelli sprecati nelle moderne guerre (Iraq e Afghanistan), che invece di portare morte per molti e ricchezza per pochissimi hanno fatto fare un gigantesco balzo all'umanità in termini di qualità e diritto alla vita. Aveva proprio ragione Neil Armstrong: "Un piccolo passo per un uomo, un gigantesco passo per l'umanità". Nessuno sapeva ancora quanto quel passo fosse stato gigantesco, però. Oggi lo sappiamo e non dovremo mai dimenticarlo, perché la storia insegna sempre, non solo quando racconta errori e atrocità. E questa, volenti o nolenti, è la pagina della storia più bella della nostra intera esistenza su questo pianeta.

Avrei potuto davvero vivere in uno dei motori del Saturn V, proprio come ho scritto nel mio libro "Conoscere, capire, esplorare il Sistema Solare", alto come palazzo di oltre 30 piani e che tra qualche anno perderà il primato del razzo più grosso e potente mai costruito. Ci vorrà pazienza, ma l'esplorazione spaziale non si è fermata e proseguirà anche nei prossimi decenni.

Ho toccato una roccia lunare; sì, una roccia proveniente dalla Luna e riportata a terra dagli astronauti di una delle missioni Apollo, disponibile a tutti i visitatori per cercare di viaggiare con la mente nello spazio e nel tempo. Era una roccia normale, fredda, nera e levigata dal passaggio di milioni di mani sopra di essa, eppure a me non sembrava proprio come un normale sasso che raccolgo per strada.

Ho visto uno Space Shuttle, vero, appeso al soffitto di un palazzo. Atlantis ha volato per ben 26 volte nello spazio e il suo scudo termico ne porta tutti i segni dell'infuocato calore che ha dovuto subire ogni volta che rientrava sulla Terra.
Ho anche provato l'esperienza di una partenza dello Shuttle, a bordo di uno dei più realistici simulatori che si trovano in giro (a detta degli astronauti) e per un attimo mi sono sentito un esploratore anche io, riscoprendo quell'antica e istintiva sensazione che ha caratterizzato tutta l'evoluzione della nostra specie. Senza curiosità, senza voglia di esplorare, infatti, saremmo ancora rimasti a vivere nelle caverne, a mangiare cibo non cotto e con un'aspettativa di vita di qualche decina di anni.

Ricordiamoci della parte più pura e bella di noi stessi, della curiosità e della voglia di esplorare il mondo e migliorarlo, a partire da noi stessi e dalle nostre vite. Perché non c'è errore più grande che possiamo fare che smettere di sperare in qualcosa di migliore per noi, per il pianeta, per la società, per i nostri cari. Farsi sopraffare dagli eventi, spesso tristi, della vita e della società vorrebbe dire rinnegare tutto ciò che gli oltre 100 miliardi di persone vissute fino a questo momento hanno fatto per farci uscire dalle caverne e insegnarci a guardare in alto, senza limiti, senza arrenderci, senza rinnegare la nostra natura di esploratori e sognatori, a volte sacrificando persino le loro stesse vite. Ma preferisco sacrificare la mia vita per un sogno, anche irraggiungibile, che buttare 70-80 90 anni di una vita preziosissima rinunciando alla consapevolezza e abbracciando un cinismo che farebbe morire la nostra anima, ben prima che il tempo lo faccia con il nostro corpo.

Il giardino dei razzi, all'ingresso del Kennedy Space Center.

Il modulo lunare come quelli che hanno toccato la superficie lunare. Sapete perché è appeso? Perché è stato costruito per la gravità lunare. Sulla Terra la sua struttura è così fragile che il LEM non si reggerebbe sulle sue sottili zampe e collasserebbe su sé stesso!

Il modulo di servizio con cui gli astronauti arrivavano in orbita lunare e tornavano poi verso la Terra.

Una vera roccia lunare da toccare. 4,5 miliardi di anni di storia a portata di mano.

La vera capsula con cui gli astronauti della missione Apollo 14 hanno affrontato il viaggio verso la Luna e il successivo rientro in atmosfera. Si vedono nella parte bassa le bruciature dovute all'enorme calore durante la fase d rientro in atmosfera.

La tuta lunare dell'astronauta Alan Shepard di Apollo 14. Questa è la tuta usata per passeggiare sulla Luna. Sulle ginocchia si nota la sottile e appiccicosa polvere lunare che ha sporcato il bianco candido della tuta!

Lo Shuttle Atlantis, l'ultimo ad aver volato nel Luglio 2011, in mostra in tutta la sua maestosità.

Uno dei 5 mastodontici motori del primo stadio del razzo Saturn V, l'unico con la potenza sufficiente a portare tre astronauti fin sulla Luna.

Dove la storia è stata fatta: la rampa di lancio delle missioni Apollo e di molte missioni Shuttle è ancora lì, in tutta la sua impressionante altezza.

 

La reale sala di controllo in cui si fece il primo importante passo verso la conquista della Luna. Da qui venne lanciata la missione Apollo 8 che per prima portò tre uomini in orbita attorno al nostro satellite.

Il retro del Satur V, il razzo più potente e grosso mai costruito.

Quel mostro d'acciaio sulla sinistra non è un palazzo ma il gigantesco "trattore" con cui venivano trasportati i grandi razzi dall'edificio in cui venivano preparati fino alle rampe di lancio. Questo immenso mostro su cingoli sprigiona centinaia di migliaia di cavalli e ha trasportato sulle sue spalle anche i mastodontici Saturn V, i razzi con cui l'umo ha raggiunto la Luna.

La maledizione marziana

Marte non è il pianeta a noi più vicino; il primato spetta infatti a Venere, che può arrivare fino a poco più di 40 milioni di chilometri dalla Terra. Tuttavia il pianeta rosso, nonostante non si avvicini a più di 56 milioni di chilometri, è di certo il più interessante del Sistema Solare.
La ricerca della vita intelligente prima e di quella microscopica attualmente è il motore trainante dell’esplorazione marziana, un mistero ancora non risolto nonostante le numerose spedizioni automatiche.

Sono questi i motivi per cui Marte è stato il pianeta più studiato dalle sonde interplanetarie, sin dagli albori dell'era spaziale. 

Naturalmente nessuna astronave con equipaggio umano ha raggiunto Marte e quasi certamente non lo farà almeno per i prossimi 30 anni, ma dopo la Luna è stato il corpo celeste più esplorato, con ben 43 missioni attualmente all’attivo.

Marte è anche l’unico pianeta sul quale è possibile atterrare e muoversi senza problemi. L’altro candidato, Venere, ha condizioni così terrificanti che le uniche capsule che hanno raggiunto la superficie sono state distrutte dopo pochi minuti di funzionamento.

La superficie di Marte, invece, è relativamente tranquilla. La pressione è quasi 100 volte inferiore all’atmosfera terrestre, la temperatura è bassa ma non troppo, tanto che all’equatore d’estate si possono raggiungere i +20°C e le condizioni atmosferiche non creano grandi problemi, nemmeno quando generano le enormi tempeste di sabbia, che a causa della scarsa densità dell’atmosfera non causano i danni che si potrebbe immaginare.

Non è quindi un caso neanche dal punto di vista prettamente tecnologico se Marte sia il pianeta sul quale sono atterrate più sonde, l’unico che ha ospitato dei rover in grado di muoversi per diversi chilometri e compiere preziose analisi.Neanche sulla Luna sono giunte macchine così complesse.

Tuttavia, raggiungere Marte, in particolar modo la sua superficie, è un’impresa tutt’altro che semplice. Un dato su tutti forse può aiutare a comprendere meglio la situazione: delle 19 sonde lanciate dall’Unione Sovietica prima e dalla Russia poi, nessuna ha raggiunto sana e salva il pianeta rosso, tanto che tra i tecnici si parla apertamente di maledizione marziana.

La superficie di Marte, in effetti, è ancora un’esclusiva tutta americana. L’unico tentativo europeo, con la capsula inglese Beagle 2 nel 2003, è fallito ma non si sa in che modo. All'inizio si pensava a uno schianto dovuto al fallimento di una delle delicate fasi della discesa. Tuttavia nel 2013, 10 anni dopo, la sonda Mars Reconnaissance Orbiter l'ha ripreso nelle sue immagini ad altissima risoluzione e sembra che fosse atterrato sano e salvo su Marte. A quanto pare la maledizione marziana, oltre a non colpire solo i russi, si diverte nel creare ogni tipo di malfunzionamento, anche quando sembra che tutto sia andato per il verso giusto!

 

Al momento, il bilancio delle missioni che hanno provato ad atterrare sul pianeta rosso è in passivo: sono più quelle che si sono schiantate rispetto a quelle che effettivamente sono riuscite ad effettuare un atterraggio dolce. 

Perché è così difficile posarsi sulla rossa sabbia del pianeta?

Prima di tutto non si può controllare manualmente la sonda. La distanza che devono percorrere le onde radio è così grande che il segnale viene ricevuto diversi minuti dopo essere stato trasmesso. Poiché la discesa sul pianeta rosso ha una durata inferiore ai 10 minuti, ne consegue che quando si registra il segnale di ingresso della sonda in atmosfera, dopo circa 14 minuti, i giochi sono stati già fatti.

Tutto deve quindi essere gestito in automatico dal computer di bordo della sonda, che non sempre, naturalmente, funziona in modo adeguato.

E di inconvenienti ne possono succedere parecchi. Dal classico crash, odiatissimo anche sui nostri pc, all’errore di conversione di unità di misura, come successe nel 1999 a Mars Climate Orbiter; dall’avaria di qualche sistema al sovraccarico e a falsi allarmi.

Se tutta la parte software funziona nel modo giusto, non è detto che altrettanto faccia la complessa parte hardware.Marte, in effetti, è un incubo per gli ingegneri e i tecnici di missione che devono far giungere qualcosa sulla superficie sano e salvo.

L’atmosfera è abbastanza spessa da creare attrito, quindi un fortissimo calore quando qualsiasi sonda vi impatta, rendendo necessario uno scudo termico per evitare l’esplosione della sonda.Ma allo stesso tempo, la densità non è sufficiente per poter atterrare con un semplice paracadute, come facevano le capsule lunari con gli astronauti di ritorno dalla Luna.

Per questo motivo servono dei sistemi per frenare la corsa, come ad esempio dei razzi. Ma lasciare comandare totalmente in automatico al computer di bordo il controllo dei razzi per atterrare senza problemi sulla superficie, è una scommessa azzardata che poche volte è riuscita.

Per evitare questo problema i tecnici della NASA per le ultime missioni hanno inventato un sistema molto semplice e infallibile per atterrare. Dopo aver superato il calore dell’atmosfera, l’astronave apriva un paracadute che ne rallentava la discesa, poi, in prossimità della superficie una serie di airbag ricoprivano tutta la capsula, che terminava la sua corsa precipitando sulla superficie marziana a circa 300 km/h. Dopo qualche rimbalzo alto fino a 30 metri, finalmente si fermava; il grappolo di palloni si sgonfiava e liberava la capsula contenente il rover, senza che avesse subito alcun danno. 

Con questo sistema poco ortodosso ma efficiente, la NASA portò sani e salvi sulla superficie tre rover su altrettante missioni.

Il metodo degli aribag, però, ha dei limiti evidenti: non si può scegliere con precisione la zona dove si fermerà la corsa della capsula, e non può essere utilizzato per grandi e delicati carichi.

Così, la NASA, con la missione Mars Science Laboratory, che trasportava un grande rover da 900 kg di peso (Curiosity), ha giocato d’azzardo, con un piano d’atterraggio fantascientifico.

La capsula contenente il complesso rover si è immessa nell’atmosfera marziana a una velocità di diversi chilometri al secondo. Durante la discesa, il computer di bordo ha effettuato rapidissime correzioni per dirigersi con la massima precisione verso la zona di atterraggio.

A pochi chilometri dal suolo, diminuita la velocità dalla resistenza dell’atmosfera, un grande paracadute ha rallentato la discesa fino a una velocità di 320 km/h, ancora però decisamente elevata per un comodo atterraggio.

A questo punto il paracadute è stato tagliato e la capsula ha azionato automaticamente i razzi di manovra e discesa, che l’hanno rallentata e guidata verso il punto di atterraggio.

A pochi metri dal suolo, i razzi hanno stabilizzato la capsula come se fosse un elicottero in sospensione nell’aria e un verricello ha calato il rover sulla superficie. Questa manovra è stata necessaria perché se i razzi si fossero avvicinati troppo al suolo la polvere sollevata avrebbe potuto rovinare la strumentazione di bordo.

Con il rover poggiato al suolo, i cavi sono stati tagliati e la capsula ha dato piena potenza ai razzi, consumando il carburante residuo e precipitando a una distanza di sicurezza dal prezioso carico lasciato in superficie.

Tutto questo ha richiesto sette minuti, gestiti completamente in automatico dai computer di bordo, anche perché il segnale per arrivare sulla Terra alla velocità della luce impiegava 14 minuti, quindi quando i tecnici hanno ricevuto i dati che testimoniavano l’ingresso della sonda nell’atmosfera di Marte, essa era già arrivata, integra o in mille pezzi, sulla superficie da circa sette minuti. 

Su Venere o sul satellite di Saturno Titano è sufficiente un semplice paracadute, che aumenta drasticamente le possibilità di successo e limita di molto i costi della missione. Ma la superficie di Venere è troppo calda, mentre Titano è tremendamente lontano, quindi Marte resta comunque l’obiettivo preferito.

Quante sono state le missioni spaziali?

Dall’inizio dell’era spaziale, nel 1957, sono tante le sonde mandate verso altri corpi celesti, molte di più di quanto si possa immaginare.

Negli anni sessanta e settanta, Stati Uniti e Unione Sovietica, in piena guerra fredda, non risparmiarono risorse per dimostrare al mondo la propria supremazia nello spazio.Per circa 30 anni questa è stata una gara a due, poi, lentamente, anche altre potenze economiche hanno timidamente iniziato ad affacciarsi allo spazio. 

Il programma spaziale con equipaggio umano è stato il meno sviluppato.

Sei missioni Apollo hanno portato astronauti sulla superficie lunare; altre tre quelle che hanno raggiunto la Luna, la distanza maggiore compiuta dagli esseri umani.

I voli con equipaggio umano nella bassa orbita terrestre sono invece stati molti di più: solamente gli Shuttle hanno effettuato 135 lanci, di cui 134 hanno raggiunto effettivamente l’obiettivo. Non molte di meno sono state le missioni sovietiche prima e russe poi dirette veerso le stazioni spaziali. 

Le missioni automatiche dedicate all’esplorazione automatica dei pianeti sono state circa 190. Contando i satelliti dedicati allo studio del Sole, delle comete e degli asteroidi, potremmo superare la straordinaria cifra di 200!

Quasi la metà riguarda l’esplorazione della Luna, con ben 88 missioni attualmente all’attivo, in gran parte concentrate negli anni 60 e 70 durante l’apice della gara allo spazio tra Stati Uniti e Unione Sovietica. 

La percentuale di successi, tuttavia, non è per niente elevata. Una rapida stima probabilmente ci suggerisce che poco più del 50% delle missioni ha raggiunto gli obiettivi.

Le percentuali di fallimento erano elevatissime nei primi anni di esplorazione, a causa delle scarse conoscenze di una scienza ancora tutta da scoprire, ma anche soprattutto per la fretta imposta dai ritmi serrati della guerra fredda tra Sovietici e Americani. Non c’era tempo per accumulare conoscenze attraverso un percorso lento e prudente, bisognava produrre risultati. Poco importava se l’obiettivo veniva raggiunto dopo decine di fallimenti, era sufficiente per dimostrare la propria superiorità tecnologica al mondo e all’avversario.

Quando la gara allo spazio terminò e l’esplorazione del Sistema Solare divenne finalmente qualcosa di prettamente scientifico, i ritmi rallentarono, ma aumentarono di molto l’efficienza e l’affidabilità di missioni diventate sempre più complesse. Attualmente i fallimenti delle agenzie spaziali con maggiore esperienza come la NASA e l’ESA (agenzia spaziale europea) sono diventati estremamente rari, fortunatamente!

Ho assistito al lancio del Falcon 9: che emozione!

Il 21 Dicembre 2015 il razzo Falcon 9 dell'agenzia privata Space-X ha fatto qualcosa di unico nella storia dell'astronautica, segnando una pietra miliare della quale tutti gli altri concorrenti, pubblici (NASA) e privati dovranno tenere conto.
In uno spettacolare lancio notturno, il razzo di Elon Musk, contenente una decina di satelliti per le telecomunicazioni, si è sollevato da terra e dopo una ventina di minuti, mentre il secondo stadio viaggiava ormai già verso l'orbita, il primo stadio è sceso dolcemente a terra e si è posato delicatamente al centro della propria zona di atterraggio.
Questa operazione non ha precedenti nella nostra storia: i primi stadi di ogni razzo, che corrispondono a circa l'80% o più del vettore completo, venivano fatti precipitare in oceano dopo aver esaurito il carburante. 

La manovra del Falcon 9 è straordinaria: pilotato dai computer di bordo, lo stadio si è staccato dal resto della nave, già a ben oltre i 100 km di altezza e si è diretto con una precisione straordinaia verso la propria rampa di atterraggio, riuscendo a compiere una manovra che potrebbe riscrivere la storia dell'esplorazione dello spazio. 

L'obiettivo di Space-X, infatti, è quello di minimizzare i costi di ogni lancio e rendere economicamente sostenibile questo settore dell'industria aerospaziale che ha un enorme potenziale commerciale. Facendo atterrare il primo stadio dei propri razzi si può risparmiare una gran quantità di denaro perché potranno essere riutilizzati di nuovo invece di venir costruiti per ogni missione.
Insomma, il sogno dello Shuttle è finito nel 2011, ma l'idea di avere a disposizione una navetta in gran parte riutilizzabile non è mai tramontata ed Elon Musk, capo di Space-X, sembra essere sulla buona strada.

Ho avuto la fortuna di seguire questo evento storico dal vivo, osservando emozionato il pennacchio di calore del razzo salire e poi ridiscendere, dalle coste di Cape Canaveral, a circa 15 chilometri di distanza. Non avevo mai assistito alla partenza di un razzo e di certo nessun essere umano aveva assistito alla partenza e all'atterraggio perfetto di un manufatto umano.
Mi sono sentito parte della storia, condivisa insieme a centinaia di appassionati provenienti da tutti gli Stati Uniti che hanno accolto con grida di giubilo il completamento della missione.
In tutto quel turbinio di emozioni, ho realizzato una cosa: esplorare e oltrepassare i propri limiti è il regalo più bello che potremo mai fare a noi stessi e alla nostra straordinaria intelligenza.
Guardate le stelle, lontane, indefinite, quasi inarrivabili, invece di fermarvi a osservare il dito che cerca di indicarle.

Quale è stata l'astronave più veloce?

In Star Trek o guerre stellari le astronavi sono talmente veloci da superare diverse volte la velocità della luce e permetterci di attraversare la Galassia in poco tempo. Al di là dei problemi fisici di un oggetto che viaggia a velocità maggiori di quelle della luce (oltre al fatto che non sembra proprio possibile), le velocità raggiunte dalle nostre reali astronavi sono bel lungi anche dal limite imposto dalle onde elettromagnetiche e di certo risulta meno spettacolare di quella di quelle dei film.

Diversi "effetti" delle velocità.

Intanto dobbiamo capire che concetto di velocità nello spazio è alquanto delicato, perché dobbiamo specificare sempre rispetto a chi o cosa misuriamo la velocità. Nell’ambito astronautico c’è una differenza ulteriore, che riguarda il tipo di velocità che misuriamo.

Se parliamo infatti di velocità orbitali, allora tutto diventa più semplice. Questa velocità è determinata dalla distanza alla quale la sonda orbita attorno a un pianeta o al Sole, non richiede molto carburante né tanta spinta, e può quindi arrivare anche a valori elevatissimi.

Il record è detenuto dalla sonda solare della NASA Helios B, che a poco più di 43 milioni di chilometri dalla fotosfera solare orbitava attorno alla nostra stella a una velocità di 72 km/s, ben 253.000 km/h.

Un progetto futuro di una sonda destinata ad esplorare l’atmosfera del Sole, ad appena 6 milioni di chilometri dalla superficie, frantumerà questo record, dovendo orbitate a circa 200 km/s per non essere ingoiata dalla fornace solare. 

Ben altra cosa quando si parla di velocità non orbitali, perché non solo non possiamo più contare sulla spinta degli altri corpi celesti, ma spesso si deve combattere contro i campi gravitazionali, primo su tutti quello solare.

Accelerare una sonda su una traiettoria libera non è proprio semplicissimo perché è richiesta una grande quantità di carburante, oltre a quella, mastodontica necessaria per lasciare la superficie terrestre.

Il record attuale spetta proprio alla sonda Voyager 1, con una velocità pari a 17,5 km/s.Ma rispetto a cosa sono riferite queste velocità? Generalmente si parla di velocità rispetto al Sole, considerando la nostra stella come un riferimento fisso rispetto all’intero Sistema Solare. In effetti, misurata rispetto ad altri riferimenti, la velocità di queste sonde potrebbe subire variazioni continue.

Pensiamo, ad esempio, alla Terra, che orbita attorno al Sole su un percorso quasi circolare a circa 30 km/s.

La direzione e il verso della velocità cambiano di continuo, così è possibile che a un certo punto la velocità rispetto a una qualsiasi sonda possa addirittura diventare negativa!

Consideriamo proprio la sonda New Horizons, che sta viaggiando ormai oltre Plutone. Quando il verso della velocità orbitale della Terra è lo stesso della sonda, noi misureremo una velocità pari a 16 – 30 = - 14 km/s. Per un breve tratto della nostra orbita la sonda sembrerà addirittura avvicinarsi al nostro pianeta!

Quando, dalla parte opposta dell’orbita, il verso della velocità è contrario, misureremo una velocità pari alla somma delle due componenti: 16 + 30 = 46 km/s! Tra questi due estremi il valore oscillerà continuamente con un periodo pari a un anno. È per questo motivo che la velocità delle sonde che lasciano il sistema Terra-Luna si riferisce sempre al Sole, il punto più fermo che possiamo avere nel Sistema Solare.

L’astronave con equipaggio umano più veloce della storia è stata Apollo 10, la missione che doveva rappresentare la prova generale per lo sbarco sulla Luna. Durante il ritorno verso Terra, la capsula Apollo raggiunse una velocità, rispetto al nostro pianeta, di 11,08 km/s.