Le nuove frontiere dell'esplorazione spaziale


dolam ha detto:
Non ne avevo dubbi, mi piaceva sapere qualcosa di quel materiale sottile e poco "conducente"...
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La versione economica (mono strato) di uno di questi materiali (non ce n'è uno solo) costituisce la coperta termica che usa la protezione civile: Kapton[SUP]®[/SUP] alluminizzato.

Parlando solo di Kapton[SUP]®[/SUP] (escludendo quindi gli altri materiali che formano l'MLI [MultiLayer Insulation]), quello che usavamo noi costava circa 200$/m² 20 anni fa e l'MLI ne possedeva dai 6 ai 20 strati, alternati da altro materiale che non sto a specificare. Fai un po' tu, quanto ti verrebbe a costare un cappotto per i muri di casa con un MLI fatto di questi materiali!
Considera che comunque questi multistrati sono fatti per essere efficienti in ambiente vuoto, com'è quello dello spazio, mentre per la parte pressurizzata (i moduli abitati delle navette e della stazione spaziale), si usano i consueti materiali "spessi" che usi per il cappotto di casa tua. Per l'esterno delle navette si usano altri materiali, a base ceramica, anche questi decisamente costosi.
 
Si, chiedere a me di spiegare queste cose non è saggio! ;p

Io mi sono informato alla Libera Università di youtube che ogni tanto passa anche info decenti: The Insane Engineering of James Webb Telescope - YouTube
E' in inglese, purtroppo.
L'unico in italiano che ne tratta con discreta competenza ì il solito link4universe (link4universe - YouTube) che però non va così in dettaglio.

Lo scudo termico del Webb è qualcosa di fantastico ingegneristcamente parlando! Sono 4 o 5 strati di materiale ipersofisticato che blocca la trasmissione per conduzione e elimina nello spazio fra uno strato e l'altro l'irraggiamento deviandolo e disperdolo nel vuoto.
Poi c'è il sistema che serve per abbassare ulteriormente la temperatura della scatola di raccolta dei fotoni fino a 6 gradi sopra lo zero assoluto che è fantascientifica! Soprattutto se consideriamo che due metri scarsi più in là la temperatura sarà molto più elevata, anche se il telescopio resterà sempre protetto dal Sole diretto dall'ombra terrestre se non ho capito male.
Non parliamo del sistema di specchi in puro beriillio ricoperto di una lamina d'oro che si autotarano collimando i fasci in maniera che dovrebbe (incrociamo tutte le dita!) essere perfetta.
Se il telescopio funziona sarebbe un balzo avanti enorme per l'astronomia. In un colpo solo superiamo molte barriere che finora ci impedivano di spingere lo sguardo più in là di un tot!
 
nll ha detto:
La versione economica (mono strato) di uno di questi materiali (non ce n'è uno solo) costituisce la coperta termica che usa la protezione civile: Kapton[SUP]®[/SUP] alluminizzato.

Parlando solo di Kapton[SUP]®[/SUP] (escludendo quindi gli altri materiali che formano l'MLI [MultiLayer Insulation]), quello che usavamo noi costava circa 200$/m² 20 anni fa e l'MLI ne possedeva dai 6 ai 20 strati, alternati da altro materiale che non sto a specificare. Fai un po' tu, quanto ti verrebbe a i.
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Su dai Nll non vorrai dirmi che si usano ancora la stagnola e lo scotch dei tempi del LEM?

Scherzi a parte il JWST ha richiesto 30 anni di studi per la sua realizzazione, ha subito ritardi notevoli e dobbiamo tenere ancora le dita incrociate per un bel po' prima di essere sicuri che tutto vada bene, qui un link per seguire le varie fasi del dispiegamento del telescopio https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html

Ad oggi i 5 strati dello scudo termico sono stati dipiegati e tensionati ora tocca allo specchio, solo per spacchettare il JWST e necessario che 178 attuatori e svariati motori lavorino come previsto.
Per ora è andato tutto per il meglio anzi la precisione del lancio è stata così elevata che si risparmierà combustibile per estendere la missione ben oltre i 10 anni
 
Tra poche ore apriranno i braccetti che reggono lo specchio secondario

Tra un paio di giorni inizierà la delicatissima fase di apertura del grande specchio secondario.

Poi ci sarà la lunga procedura di settaggio e taratura dei singoli specchi esagonali ed a distanza di circa un mese inizierà l'ultima fase di calibrazione precisa del posizionamento in orbita.

La "prima luce" (cioè le prime prove di foto) sono previste a 160 giorni dal lancio.

Per allora ci si augura tutti di essere fuori dall'emergenza sanitaria e di avere un po' più di attenzione mediatica su questo fondamentale step per la Scienza!

Il carburante dovrebbe durare almeno 10 anni. Speriamo qualcuno in più.
 
Ho letto qualcosa sul telescopio Webb .

Un sistema molto complesso e perciò suscettibile di frequenti guasti .
Operativo dopo 6 mesi ?
I problema è che troppo distante dalla Terra , non sarebbe riparabile come il telescopio Hubble .
La durata di vita 10 anni poi mi sembra ridicola rispetto agli obbiettivi che si propone di raggiungere .
Sono un battito di ciglia rispetto alla immensità dell'universo .

Vediamo un po gli sviluppi ...
 
Darwin ha detto:
Su dai Nll non vorrai dirmi che si usano ancora la stagnola e lo scotch dei tempi del LEM?
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Ho visto dal vivo i materiali che sono stati usati per le missioni lunari, li hanno esposti nella nostra sala Marte del centro Altec ed è venuto uno degli astronauti che sulla Luna ci è stato, per raccontarci della sua esperienza. Effettivamente qualche "piccola" differenza di quei materiali, con quelli che usiamo oggi, c'era :spettacolo:

Di satelliti che montano un sottosistema di controllo termico veramente sfidante ne ho incontrati un paio, entrambe in viaggio, uno orbiterà attorno al Sole (Solar Orbiter), l'altro sfrutterà il Sole per frenare e portarsi nell'orbita di Mercurio (BepiColombo). Entrambe con uno scudo termico che è un concentrato di tecnologia, così come lo è senz'altro quello di James Webb Telescope Satellite, non lasciamoci ingannare dal fatto che lo studio è partito 30 anni fa, perché ciò che è stato lanciato è sicuramente il non plus ultra anche oggi!

Darwin ha detto:
Per ora è andato tutto per il meglio anzi la precisione del lancio è stata così elevata che si risparmierà combustibile per estendere la missione ben oltre i 10 anni
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... e non solo, si sta già lavorando per una possibile missione di refuel automatico in orbita! Questo giusto per farci capire quali somo le loro intenzioni e la fiducia che si possano superare i previsti 10 anni di operatività.
 
dolam ha detto:
"Già capire (per quanto possibile) la sofisticatissima tecnologia che permetterà a uno scudo leggerissimo di mantenere a 6 gradi kelvin (!) l’apparato di ricezione è appassionante"
ci potresti raccontare di più su questo che effettivamente mi sembra fantastico , anche tutto il resto lo è ma questo mi sembra proprio "spaziale"
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La descrizione la trovi qui: Cryocooler Webb/NASA
Lo scudo leggerissimo di cui parli è quello che protegge dal calore solare, ma è solo la parte "grossolana" seppure ultra-soifsticata, che mantiene la temperatura generale al fresco, ma non sarebbe in grado da solo di raggiungere gli straordinari 6 Kelvin necessari al funzionamento del telescopio!
C'è un secondo criocooler!
Lo vedi ben speigato qui (The Insane Engineering of James Webb Telescope - YouTube) al minuto 14.50.
La cosa straordinaria è che il sistema, con una minima potenza assorbita, crea una banale ONDA SONORA, nella forma di una sinusoide, che espande e comprime ad una frequenza molto precisa determinata dalle dimensioni del "tubo" dove l'onda è generata un gas (elio). Le onde sonore passano attraverso una "spugna" microporosa che assorbe il minimo calore generato e asportato dalla parte collegata al box di concentrazione degli infrarossi e lo disperde attraverso il grande scudo termico.
Un ultramini-frigorifero che consuma quasi nulla per creare una "musica" raggelante!
Non è affascinante?? :spettacolo:

Tra stasera e domani partirà l'ultima fase di dispiegamento della struttura. E cioè le due "ali" del grande specchio dorato. Dopodichè sarà solo questione di settaggi,tarature, misurazioni, prove... in attesa della mitica "PRIMA LUCE" che ci aprirà le porte verso mondi e strutture che probabilmente nemmeno ancora immaginiamo!
 
Ultima modifica:
Un frigorifero ad ultrasuoni, cavolo ne avevo sentito parlare anni fa ma, almeno per un uso quotidiano, se ne era scartata la fattibilità, se non ricordo male, per il rumore. Ovvio, lassù non disturba nessuno
 
"Non è affascinante?? :spettacolo:"
grazie, di più è sconvolgente , direi fantastico ed immagino sia anche a bassissimo consumo d'energia?
 
Forse serve conoscere una cosa importante: nel vuoto cosmico le parti in ombra (non esposte alle radiazioni solari) possono in teoria raggiungere lo zero assoluto (inteso come 0 kelvin), quindi si tratta di controllare la dispersione del calore della parte esposta, quella schermata dallo scudo termico.

Chiaramente ho semplificato di brutto, in pratica ciascuno strumento ha un proprio range di temperatura operativa e di sopravvivenza, per questo il sottosistema controllo termico è di una notevole complessità, che richiede le competenze di diverse professionalità in coordinamento col sistemista, che detta i criteri da rispettare.

Giusto come spunto di riflessione, si tenga conto che BepiColombo deve operare con temperature di circa 650°C sul lato esposto al Sole (quello dello scudo termico) e circa -200°C sul lato opposto. Gli strumenti all'interno operano con temperature di poche decine di gradi sopra zero, qualcuno un po' più caldo, qualche altro meno.

p.s.: l'irraggiamento si esprime come W/m², non si parla di temperatura, ma di calore, chiaramente maggiore è il calore irradiato e non dissipato, maggiore sarà la temperatura che si andrà a raggiungere.
 
Ali dello specchio spiegate e in posizione perfetta.
James Webb ha finito di dispiegarsi ed è pronto all'azione!
Ora ci sarà la taratura fine della collimazione di ognuno dei 18 specchi.

Comunque le speranze sono molte sulle potenzialiltà di questo telescopio. Tanto che è molto probabile che se si dimostrasse rivoluzionairo ed utile quanto si pensa non c'è solo il progetto di navicelle robotizzate per fargli il "rifornimento" (è progettato per avere i serbatoi accessibili) e allungargli la vita!
E' in realtà addirittura già in progetto di fatibilità un SECONDO telescopio simile, ma molto più grande e in grado di esplorare IR, ultravioletto e luce visibile: LUVOIR Mission | This Is What Comes After James Webb - YouTube
La tempistica, ovviamente molto a spanne, lo situa per la metà degli anni 30. Per quella data potremo probabilmente contare su lanciatori in grado di portare carichi e ingombri maggiori.
Non è nemmeno spiegabile facilmente l'enorme incremento di prestazioni che telescopi di questo genere possono dare!
Già col J Webb sarebbe possibile studiare direttamente l'atmosfera di moltissimi exopianeti che ad oggi abbiamo scoperto solo come piccole macchie contro lo sfondo delle stelle intorno a cui orbitano.
Ovviamente anche i pianeti interni al sistema solare potranno essere studiati con una definizione al momento irraggiungibile senza mandarci direttamente una sonda.

Chissà.. forse un giorno invece che la stazione orbitale avremo una stazione lagrangiana che farà da avamposto avanzato per la scienza terrestre.
 
La rivitalizzazione di satelliti è già stata fatta, la Nortrop Grumman ha lanciato nel 2020 il satellite MEV 1 che è dotato di una sonda anal... bhe di una sonda da infilare nel ... ugello del motore del satellite da supportare. Prima vittima della penetraz.. primo cliente del MEV 1 è stato il satellite per telecomunicazioni Intelsat 901 che era ormai a secco, MEV 1 lo supporterà per altri 5 anni estendendone la missione. lo IS 901 è stato lanciato nel 2001 e ora opererà sino al 2025 grazie a MEV1. Terminata l'opera con IS 901 MEV 1 potrà essere utilizzato per supportare un altro satellite per una vita totale di 15 anni.
https://www.astrospace.it/2020/02/2...imo-rifornimento-fra-due-satelliti-in-orbita/
 
Darwin ha detto:
bhe di una sonda da infilare nel ... ugello del motore del satellite da supportare.
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A parte il prevedibilissimo filone di battute e supposizioni che questa tecnologia proporrà credo che diventerà fondamentale pensare a progetti di intervento robotizzato nello spazio.
La manutenzione diventerà sempre più fondamentale, specie per progetti di questa portata. E l'intervento umano comporta sempre una moltiplicazione esponenziale di costi e rischi.
Certo, meglio che l'intelligenza artificiale sia ben progettata. Il satellite che gira attorno pronto a sondare gli ugelli DEVE essere accuratamente tenuto sotto controllo! :preoccupato:
 
Non ci sono solo il refuel, il repair e il refurbishment. Diversi anni fa ho partecipato a uno studio cofinanziato da ASI e Università degli Studi di Napoli, insieme alla nostra azienda, per il recupero di oggetti orbitanti, per riportarli a Terra, liberando così le orbite terrestri dagli oggetti diventati ormai spazzatura spaziale.

La parte di cui mi ero occupato era la parte software, ma gli altri ingegneri ricercatori mi fornivano tutti i dettagli affinché i vari meccanismi potessero funzionare nel modo e nei tempi necessari al successo del test. Si lavorava in camera pulita, quindi avevamo anche bisogno di attrezzare il sottosistema del satellite e l'oggetto del test in modo da simulare l'assenza/ridotta gravità e atmosfera, affinché la risposta alla nostra azione, potesse essere rappresentativa al meglio dell'ambiente operativo nello spazio.

Lo studio è durato qualche mese, portandoci a risultati soddisfacenti.

Si trattava di ricerca pura, non ho idea se vi sia già un progetto finanziato per realizzare concretamente qualcosa basato su tale tecnologia, di certo non siamo stati gli unici a studiare l'eventualità di fare un po' di pulizia dai rottami che orbitano attorno al nostro pianeta.
 
Se vi state chiedendo cosa stanno facendo alla SpaceX e siete in trepidante attesa di qualche altro spettacolare test di volo, eccovi un update.

La FAA ha posticipato a febbraio la pubblicazione del documento ambientale. Fino ad allora non possono fare voli da Starbase. Nella malaugurata ipotesi di problemi la NASA ha già attivato le procedure autorizzative per una nuova torre di lancio a Cape Canaveral, a nord della storico complesso di lancio ex Saturn V ex Shuttle da tempo era prevista la costruzione di un nuovo complesso che ora sarà su misura per Spaceship. una seconda torre è necessaria anche per il pieno supporto alle operazioni sulla Luna, Spaceship è attualmente l'unica candidata per il lander lunare.
Nel frattempo continuano in Texas la costruzione delle infrastrutture la sperimentazione e la messa a punto della torre di lancio e del meccanismo di presa al volo del booster , i cosiddetti chopstick (ossia i bacchette usate come posate in asia) nel video in allegato si vedono le "bacchette" sollevare vari palloni zavorra. La presa al volo del booster è la cosa più folle del progetto.

https://www.youtube.com/watch?v=kZV0WJUwNME&t=3s
 
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