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.