Back from Futura!

In uno dei primi post di questo blog, parlando del lancio della nostra Samantha Cristoforetti, avevo raccontato il modo in cui gli astronauti arrivano a bordo della stazione spaziale. Ora, visto che AstroSamantha è finalmente tornata a Terra, è il momento di spiegare come avviene il rientro!

Prima di tutto però una precisazione: se il 23 novembre era andato tutto secondo i piani, questa volta c'è stato un piccolo intoppo che ha ritardato la data dell' undocking, cioè di tutto l'insieme di procedure che gli astronauti affrontano per tornare a casa. Se ci fate caso infatti, una missione di 6 mesi iniziata a fine novembre avrebbe dovuto concludersi entro maggio (il 13 per l'esattezza) e non l'11 giugno com'è avvenuto!

La colpa , come ha raccontato direttamente la Cristoforetti, è stata del cargo Progress 59P, uno dei rifornimenti che periodicamente vengono inviati sulla ISS. Per dei motivi ancora da chiarire il cargo non è mai arrivato a destinazione: dopo il lancio, poco prima di entrare nella prima orbita verso il rendez-vous si è verificato un malfunzionamento e la navetta (senza equipaggio) è andata persa distruggendosi al rientro in atmosfera. Dall'ESA è arrivato subito un niente panico! tranquillizzando tutti sul fatto che nonostante l'incidente la sopravvivenza degli inquilini spaziali è al sicuro, di scorte di acqua cibo e aria ce n'è a sufficienza. Tuttavia, visto che il razzo che ha mal funzionato è molto molto simile a quello che viene usato per lanciare i vari equipaggi si è deciso di rinviare la partenza dei 3 che avrebbero dato il cambio a Samantha e compagni in modo da accertare la dinamica del guasto. Per evitare allora che sulla stazione restassero solo gli ultimi 3 arrivati (lancio del 28 marzo) anche il rientro dell'equipaggio 42/43 è stato posticipato. A giudicare dalle reazioni, la notizia non è stata presa affatto male! Con le dovute proporzioni è un po' come essere in vacanza e venire informati che si può restare più del previsto!

Una cosa che mi ha colpito, leggendo il diario di bordo su Avamposto42, è che i 3 astronauti non avevano le idee chiare sul loro futuro fino all'ultimo momento. Dalla Terra arrivano gli ordini, loro eseguono e le informazioni che hanno sono quelle strettamente necessarie. Ci sta, però mi fa un po' strano pensare che chi fa questo lavoro non ha un ruolo attivo nella pianificazione...

Ecco spiegato come mai la nostra Samantha ha trascorso in orbita ben 199 giorni e mezzo battendo i precedenti record!

Arrivati all' 11 giugno, sono "finalmente" iniziate le procedure di rientro che sono riuscito a seguire in diretta web sull'ottimo portale Astronauticast. Anche questa volta per spiegare cos'è successo mi appoggio a un bellissimo video prodotto dall'ESA che descrive veramente bene quello che succede e che inserisco qui sotto. Dura circa 20 minuti ed è estremamente chiaro.

Il tutto si divide principalmente in 3 parti: distacco dalla ISS, separazione dei moduli, ingresso in atmosfera e atterraggio. Tutti questi passaggi sono delicati e vanno pianificati con la massima cura.

Dopo aver chiuso il portellone i 3 astronauti indossano le tute si posizionano sui loro sedili. La Soyuz si stacca e si allontana grazie a un sistema di molle (accendere i motori così vicino alla stazione sarebbe rischioso). Giunta a una distanza di sicurezza, la navetta accende i propulsori che le permettono di allontanarsi ancora di più ma soprattutto la posizionano su un orbita diversa (più alta o più bassa) dove, dopo una rivoluzione completa, si troverà definitivamente lontana dalla casa orbitante. Qui inizia la fase di rallentamento: come spiegavo anche l'altra volta se si riduce la velocità si ottiene un abbassamento di quota; i propulsori vengono quindi tenuti accesi il tempo necessario a rallentare quanto basta per ottenere la giusta traiettoria di rientro. Questo passaggio non è secondario perchè un angolo con l'atmosfera troppo grande avrebbe come conseguenza un impatto (dovuto all'attrito dell'aria) troppo forte con disagi per l'equipaggio e rischio di surriscaldamento; un angolo troppo piccolo farebbe invece "rimbalzare" la navetta come avviene coi sassi lanciati in un lago!

Poco prima dell'ingresso in atmosfera la soyuz si divide in 3 parti: dei bulloni esplosivi vengono fatti saltare e la navetta che prima era un tutt'uno si scompone in 3 moduli di cui quello centrale ospita l'equipaggio ed è l'unico che tornerà a Terra integro. Gli altri due si disintegrano nella caduta.

Disegno della Soyuz divisa in 3 parti. Fonte: spaceflightnow.com

Inizia la discesa: il modulo precipita, viene avvolto dalle fiamme e sopravvive grazie a uno scudo termico che mantiene una temperatura interna sopportabile. Nonostante non sia provvisto di ali, il modulo può essere vagamente "pilotato" per aggiustare la rotta ma chiaramente non più di tanto...

In questa fase la decelerazione a cui sono sottoposti gli astronauti aumenta sempre di più fino a un massimo di 5g: questo significa che si viene sottoposti a una forza pari a 5 volte il proprio peso! 

Avete un'idea di cosa significhi? Se siete amanti delle montagne russe probabilmente si. Io in particolare ho in mente il Katun di Mirabilandia e lo conosco particolarmente bene perchè nel 2009 ho avuto la fortuna di accompagnare una classe in gita proprio in quel parco per seguire dei laboratori di Fisica sulle attrazioni, un'esperienza bellissima! 

Il Katun di Mirabilandia (ho fatto questa foto nel 2011)

In questa giostra si raggiungono in alcuni punti i 4 g di accelerazione! in pratica ci si sente schiacciati sul seggiolino da una forza molto intensa che però, visto che dura una frazione di secondo e che si è seduti, non fa danni. Ecco, se però in questi passaggi si tiene la testa in avanti invece che contro il poggiatesta la sensazione non è piacevole (lo so per esperienza!).

Durante il rientro si sente una forza un po' più intensa e soprattutto più prolungata, con l'aggiunta poi che i 3 astronauti non sentono il loro peso da più di sei mesi! 

Anche per questo motivo, oltre che per l'atterraggio vero e proprio, i seggiolini sono progettati su misura in modo da aderire perfettamente al corpo e ridurre al minimo le sollecitazioni.

Superata la fase critica vengono aperti dei paracadute in sequenza e l'ultimo, quello più grosso, accompagna il modulo fino all'impatto (non proprio morbido) col terreno. Qui è pronta una squadra di recupero che estrae l'equipaggio e lo adagia su 3 sedie a sdraio.

Se avete visto qualche filmato di questa fase avrete notato che gli astronauti restano quasi immobili. Spiegherò il perchè nel prossimo post dove vorrei parlare un po' degli effetti dell'assenza di gravità prolungata.

Alla prossima! E già che ci sono: in bocca al lupo a tutti i maturandi per l'Esame di Stato!!

Cibo per la mente

A scuola si è appena conclusa una settimana particolare: quasi tutte le normali lezioni sono state sostituite da attività alternative organizzate dai docenti su un tema comune. Per il biennio è stato "il cibo" (pensando a Expo2015) mentre per il triennio "il giardino. Ecco allora che muovendosi per la scuola si poteva osservare una situazione insolita: i ragazzi erano spesso fuori dalle aule per varie attività, soprattutto quelli del liceo Artistico, o impegnati a seguire un intervento di un esperto esterno, oppure ancora in classe con il proprio docente per una lezione extracurricolare. In alcune classi, le quinte in particolare, ci sono state anche normali lezioni come sempre ma si è trattato di eccezioni.
Mentre la progettavamo ci piaceva immaginarla come una settimana di autogestione organizzata dalla scuola e così è stato! Tra i vari nomi con cui l'abbiamo chiamata il più chiaro è sicuramente settimana di workshop ma il più evocativo, secondo me, è cibo per la mente. Gli studenti hanno realizzato anche relazioni, presentazioni e cartelloni sul lavoro svolto e tutto questo sarà mostrato ai visitatori durante l'open day di domani.

Anche io ho fatto la mia parte. Ci ho messo un po' a trovare qualcosa da proporre che fosse allo stesso tempo interessante, attinente ai temi e riguardante le mie materie... Poi a un certo punto l'illuminazione! Visto che si parla di cibo e di piante, perchè non parlare di come si mangia e di come crescono le piante a bordo della Stazione Spaziale Internazionale? Di solito quando mi capita di accennare qualcosa in classe riguardo allo spazio e all'assenza di gravità la cosa piace quindi ho voluto approfittarne!
Dopo aver preparato a tempo record due brevi presentazioni (è stato come tornare ai tempi della tesi di laurea) le ho illustrate a gruppi di due classi alla volta.

Prima di tutto una breve storia a tappe dell'esplorazione spaziale, dallo Sputnik alla ISS, poi qualche informazione sulla stazione spaziale e sull'assenza di gravità. Immancabile un riferimento alla missione Futura di Samantha Cristoforetti prima di passare all'argomento principale: per il biennio la spiegazione di come si mangia in assenza di gravità, con l'aiuto di due video degli astronauti Parmitano e Hadfield; per gli altri la descrizione di alcuni esperimenti sulla coltivazione di piante in assenza di gravità.
Se siete interessati ecco qui i link dropbox alle due presentazioni, quella sul cibo e quella sulle piante
Come capita sempre a scuola c'è stato qualcuno che ha dato un po' fastidio ma la stragrande maggioranza era interessata e alla fine è stata contenta.

Dalla mia posso dire che questa esperienza mi è piaciuta. Da una parte perchè ho avuto l'occasione di parlare di argomenti che mi piacciono e di cui di solito non parlo a scuola; dall'altra perchè ho la speranza che i ragazzi abbiano preso consapevolezza del fatto che non è solo il programma ministeriale (seppur fondamentale) che conta ma che ci sono tante altre cose, sulle quali nessuno gli darà un voto, che vanno a formare la loro cultura e che proprio la loro scuola si prende l'impegno di mettere a loro disposizione.

Destinazione Futura!

Alla fine ci siamo arrivati. Questa sera (23 novembre) è stata lanciata la Soyuz che porterà Samantha Cristoforetti, prima italiana ad uscire dal pianeta, sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS per gli amici) insieme ad altri membri della Spedizione 42. Ho cercato di seguire il lancio in diretta su asitv.it ma a dieci minuti dall'evento è saltata la connessione: spero sia dovuto al fatto che la stavano guardando in troppi!

La sua missione si chiama Futura e durerà sei mesi durante i quali Samantha e i suoi compagni saranno impegnati in vari esperimenti, principalmente sulla fisiologia umana in assenza di gravità; i loro risultati contribuiranno alla ricerca medica per la cura di alcune malattie del sistema circolatorio e dell'osteoporosi. Alla missione sono legate alcune curiosità, per esempio per la prima volta gli astronauti avranno a bordo una macchinetta per il caffè. Ma ancora più curioso, secondo me, è il fatto che l'equipaggio abbia scelto di usare il numero della spedizione, 42, per fare dei richiami al libro Guida galattica per autostoppisti di D. Adams. Nel libro infatti il numero 42 costituisce la risposta alla domanda fondamentale, peccato solo che nessuno ricordi quale sia! Ecco allora che come tradizione, oltre alla foto di gruppo seria, è stato presentato anche un poster in cui gli astronauti ricreano la locandina del film ispirato al libro.
Samantha ha promesso che ci terrà aggiornati sulla sua permanenza a bordo della ISS attraverso la sua pagina Facebook, il suo account Twitter @AstroSamantha e il sito Avamposto42.

Per adesso però è ancora in viaggio e l'arrivo è previsto per le quattro del mattino. Dico previsto perchè in effetti raggiungere la ISS, un bersaglio che orbita a 28000 Km/h non è poi così semplice e in questo post vorrei parlare proprio di questo, visto che spesso questa parte viene trascurata. Confesso che sapevo ben poco su com'è organizzato un lancio (e ci sta, sono un astrofisico, non un Ingegnere aerospaziale!) e ultimamente, pensando ad oggi, mi chiedevo come funzionasse. E manco a farlo apposta la mailing list dell'ESA, che sembra leggermi nel pensiero, manda un bellissimo video che spiega tutto nei dettagli! Dura circa venti minuti ed è in inglese ma su youtube si possono impostare i sottotitoli in italiano.

Il Rendez-vous (appuntamento in francese, così viene chiamato l'insieme di manovre che servono a far incontrare due veicoli spaziali) è composto da diverse fasi. Inizialmente il razzo di supporto porta la navicella Soyuz in orbita a un'altezza di circa 200 Km mentre la ISS si trova più in alto, a circa 400 Km. Qui la Soyuz si stacca dal razzo, prosegue in autonomia e accendendo i motori per due volte si sposta su un'orbita superiore, circa 100 Km più in basso della ISS. Quest'orbita è chiamata orbita di fasamento e serve a fare in modo che i due soggetti si allineino nel modo desiderato: essendo su un'orbita più bassa infatti, la Soyuz va più veloce e piano piano si avvicina alla ISS. Questo accade perchè maggiore è la distanza dal centro della Terra, minore è la forza di gravità e di conseguenza minore è la velocità necessaria per stare in orbita. Sembra strano a pensarci ma in effetti, quando si è in orbita, accendere i motori in direzione tangente all'orbita consente di allontanarsi dalla Terra e successivamente di stabilizzarsi a una velocità inferiore: in pratica si accelera per rallentare!

Questa fase è quella che determina la durata del Rendez-vous: se tutto va bene si arriva sulla ISS in circa sei ore dal lancio, se invece si è sfortunati si può attendere fino a due giorni! L'ultimo lancio, a Marzo 2014, andò proprio così. In questo tempo l'equipaggio non può comunicare con la Terra e deve solo aspettare... La Soyuz è progettata per consentire agli astronauti una permanenza lunga con un vero e prorio scomparto abitativo: è decisamente stretto ma non manca nulla. Una volta raggiunto l'angolo desiderato si inizia una nuova manovra che porterà la Soyuz alla stessa altitudine della ISS accendendo i motori in sequenza per tre volte. 

Finita questa fase, la navicella si avvicina alla ISS e inizia le manovre di attracco che, anche qui, non sono affatto semplici. Bisogna infatti presentarsi con il giusto allineamento davanti a uno dei porti e può capitare che, se l'angolazione non è corretta, si debbano ripetere alcuni passaggi.

Buona parte di tutto questo avviene in modo automatico (come per le navette senza equipaggio che portano rifornimenti) ma certamente la preparazione del pilota è fondamentale. Mentre guardavo il video ho ripensato al fatto che manovre simili sono state compiute più di 40 anni fa anche dagli equipaggi delle varie missioni Apollo per andare sulla Luna. Lì di automatico c'era molto meno e la cosa è ancora più sorprendente!

Aggiornamento.

È andato tutto come previsto, il viaggio è durato circa 6 ore e dopo l'apertura del portello Samantha è stata la prima a entrare nella ISS, accolta dagli altri 3 membri della Spedizione42 che erano già a bordo. Subito un pranzo/cena/colazione (come l'ha definito Samantha) e i saluti ai familiari degli astronauti. "È come te lo sognavi?" le ha chiesto la mamma, e lei contentissima ha risposto "per adesso è anche meglio!"