ALI - Numero 27

 

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Settembre 2017

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Cassini si prepara al tuffo finale Nella notte tra l'8 e il 9 settembre ha effettuato l'ultimo passaggio attraverso la divisione che separa il pianeta dai suoi anelli e lunedì 11 darà l'ultimo saluto - il goodbye kiss, come l'hanno chiamato alla NASA - a Titano, il più grande dei satelliti del gigante gassoso Il tuffo nell’atmosfera di Saturno è previsto per il 15 settembre 2017. Alla NASA hanno calcolato l’ora esatta in cui l’ultimo segnale della sonda raggiungerà la Terra: al momento, l’orario previsto sono le nostre 13:55. Ma le ultime cinque orbite del Grand Finale – ora Cassini è a metà della ventiduesima orbita, quella conclusiva – hanno portato la sonda a fare passaggi sempre più ravvicinati col pianeta e a sfiorare gli strati alti dell’atmosfera durante i passaggi al periapside, ovvero nel punto orbitale di minima distanza dal fuoco dell’orbita (centrato naturalmente nel pianeta) In queste condizioni, Cassini ha iniziato a sentire l’azione frenante dei gas atmosferici, che ne hanno rallentato la corsa. Per questa ragione, il gruppo che si occupa del calcolo delle orbite ha continuamente aggiornato – e continuerà a farlo anche nelle prossime ore – il dato dell’istante che segnerà la “morte” della sonda. In ogni caso, durante questi cinque passaggi conclusivi a sfiorare l’alta atmosfera di Saturno, Cassini era pronta ad attivare i motori per ripristinare il corretto assetto orbitale.

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L’ultimo segnale della sonda da Saturno sarà inviato alle 12:32 e verrà ricevuto da una delle antenne del Deep Space Network (DSN), la rete di radiotelescopi dedicata appunto alla raccolta dei segnali provenienti dalle sonde interplanetarie e gestita dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) del California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena per conto della NASA. Le tre antenne sono localizzate a Goldstone, in California, a Madrid, in Spagna, e a Canberra, in Australia. In particolare, sarà proprio quest’ultima l’antenna fortunata – perché orientata correttamente verso la sonda – a ricevere l’addio di Cassini, che arriverà circa 83 minuti dopo che questa sarà già immersa nelle nubi di Saturno (da cui le 13:55 di orario previsto di arrivo). Questo è appunto il tempo necessario alle onde elettromagnetiche a percorrere il miliardo e mezzo circa di chilometri che ci separerà in quel momento dal pianeta. Ma prima di arrivare all’epilogo, Cassini ha ancora un po’ di tempo da impiegare. Questa notte, intanto, ha concluso l’ultimo passaggio attraverso la divisione che separa il pianeta dai suoi anelli. Lunedì 11 settembre, darà invece l’ultimo saluto a Titano – alla NASA hanno romanticamente intitolato questo momento goodbye kiss, il bacio d’addio – con un flyby piuttosto a distanza: Cassini passerà infatti a circa 120.000 chilometri dalla superficie del satellite. La ventiduesima orbita del Grand Finale si concluderà alle 7:27 del 12 settembre, quando si troverà all’ultimo apoapside della sua carriera (analogamente al periapside, l’apoapside è il punto orbitale più distante dal fuoco dell’orbita). In quel momento la sonda imboccherà l’orbita senza ritorno, la numero 293, che non riuscirà a completare perché tre giorni dopo si cimenterà nel tuffo conclusivo. Il 14 settembre la sonda scatterà l’ultima immagine di Saturno. Verranno scaricati gli ultimi dati ancora da inviare, poi la trasmissione Cassini-Terra verrà impostata in modalità continua per circa 14 ore e mezzo,

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dalle 23:45 del 14 fino al termine previsto delle trasmissioni. Nel frattempo il controllo dalla Terra sarà preso dall’antenna DSN di Canberra fino alla conclusione della missione. A differenza di quanto fatto in questi venti anni di missione, infatti, durante i quali gli strumenti della sonda raccoglievano un po’ di dati e poi li trasmettevano anche ore o giorni dopo, nel (purtroppo) breve intervallo di tempo in cui Cassini, entrando nell’atmosfera del pianeta, sarà in grado di mantenere un assetto tale da tenere l’antenna di trasmissione orientata verso la Terra, trasmetterà praticamente in tempo reale i dati che via via verranno raccolti dagli strumenti di bordo. Lo scopo, ovviamente, è quello di non perdere nemmeno un bit di informazione sulle caratteristiche fisiche e chimiche dell’atmosfera di Saturno. L’ingresso in atmosfera, secondo dati e calcoli aggiornati a questo momento, è previsto per le 12:31. Alla NASA stimano che i motori della sonda saranno in grado di mantenere l’assetto utile alla trasmissione per circa un minuto. Poi la pressione del gas prenderà il sopravvento, Cassini finirà sballottata in balìa delle nubi e dei venti del pianeta e la trasmissione dei dati si interromperà definitivamente, per l’ultima volta. Come anticipato, la perdita del segnale della sonda è stimata per le 12:32. Da quel momento, ci sarà da gestire l’eredità, ricchissima, di una missione che ha segnato la storia dell’esplorazione planetaria.

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La Russia inizia a lavorare sulla nuova generazione di tute spaziali Verranno utilizzate dai cosmonauti a bordo della futura capsula Federation. La Russia ha iniziato a lavorare sulla prossima generazione di tute spaziali, lo ha annunciato Sergei Pozdnyakov, il numero uno di Zvezda, azienda russa che produce le tute spaziali per i cosmonauti, all’agenzia TASS. Zvevda ha già completato un primo prototipo della tuta (nota come Sokol-M) e rispetto alle attuali (conosciute come Sokol-KV2) prevede una vestizione più semplice, un sistema digitale di controllo del computer di bordo e un ridimensionamento del torso, così da permettere movimenti più semplici. «La tuta spaziale per la Federation sarà indossabile molto più semplicemente e più comodamente rispetto a quella per la Soyuz», ha spiegato Pozdnyakov. Le tute Sokol vengono utilizzate da tutti gli astronautiche volano a bordo delle Soyuz e vengono indossate solo all’interno delle capsule per la protezione da eventuali perdite di pressione. L’idea di Zvezda è usare le future tute anche per le per escursioni lunari. Per le passeggiate spaziali i Russi utilizzano le storiche tute Orlan, sempre prodotte da Zvezda, di cui quest’anno è stata introdottala nuova versione serie MKS. Il primo volo della capsula Federation è attesonon prima del 2021.

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Esercito britannico, Leonardo alla guida del progetto di sviluppo tecnologico Icarus Lavoreranno su un sistema per la protezione dei veicoli dell’Esercito britannico dalle minacce attuali e future Nell’ambito del programma di sviluppo tecnologico (Technology Demonstrator Programme – TDP) “Icarus”, il team dovrà sviluppare e testare una soluzione per integrare nei sistemi di protezione attiva (Active Protection System – APS) le migliori tecnologie esistenti, contenendo i costi e preparandone l’implementazione in tutta la flotta di veicoli dell’Esercito. Parte del programma vedrà il team guidato da Leonardo impegnato a validare un prototipo in esercitazioni di tiro. I membri del team al lavoro con Leonardo sul programma Icarus sono: le aziende BAE Systems, Lockheed Martin UK, Ultra Electronics, Frazer-Nash, Abstract Solutions, Roke Manor Research, SCISYS e l’Università di Brighton. Il progetto nasce in risposta a un ambiente operativo in cui la sola blindatura non è sufficiente a difendere dalle capacità offensive dei sistemi d’arma del futuro, in particolare i lanciagranate (Rocket Propelled Grenades – RPG) e i missili anticarro (Anti-Tank Guided Weapons – ATGW). Per contrastare queste crescenti minacce, l’industria ha sviluppato una serie di tecnologie APS e sono disponibili sul mercato soluzioni per integrare la protezione fisica garantita da un veicolo blindato. Le tecnologie APS possono essere di due tipi: “soft”, che mirano a rilevare rapidamente la minaccia in arrivo per disturbarla o ingannarla, e “hard”, che hanno l’obiettivo di intercettare fisicamente la minaccia per neutralizzarla, metodo noto nell’ambito militare come “effetto cinetico”. Nonostante le tecnologie APS siano già attualmente disponibili e continueranno a essere sviluppate dall’industria, non esiste una soluzione unica adeguata a ogni situazione o, addirittura, a ogni singola minaccia. La difficoltà principale sta nell’essere in grado di personalizzare in maniera rapida e a costi contenuti una combinazione di tecnologie APS per il veicolo, al fine di ottimizzare la capacità di sopravvivenza del veicolo stesso, prima o durante l’impiego. In tale contesto, l’obiettivo primario del programma Icarus è quello di sviluppare e validare nel Regno Unito un’architettura elettronica nazionale per sistemi di protezioni integrati e modulari (Modular, Integrated Protection System – MIPS) che permetta di selezionare, integrare e implementare i sensori APS e le contromisure più idonee a neutralizzare una vasta gamma di minacce attuali e future. L’architettura in questione deve essere non solo di semplice impiego ma anche disponibile a costi contenuti e affidabile; inoltre, deve porre le basi per un nuovo standard di difesa MIPS, simile in linea di principio a quello sviluppato per lo standard britannico GVA (Generic Vehicle Architecture), che garantisce la piena interoperabilità tra i differenti apparati di un mezzo.

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MissNASA1968

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L'avvento dei robot modulari L'ultima frontiera in fatto di robotica sono i dispositivi formati da diverse unità, in grado di fondersi, separarsi e anche auto-ripararsi, in modo da svolgere specifici compiti o adattarsi in tempo reale agli input ambientali Robot modulari in grado di riconfigurarsi in tempo reale, in cui diverse unità si fondono, si separano e si auto-riparano pur mantenendo il pieno controllo sensomotorio: li ha realizzati un gruppo di ricercatori guidati da Marco Dorigo, dell'Université Libre de Bruxelles, in Belgio, che ne riferisce su “Nature Communications”. Il risultato è importante perché rende più vicino uno degli obiettivi più importanti della robotica, e cioè produrre robot che possono cambiare autonomamente dimensione, forma e funzione. Si tratta di un paradigma che, a detta degli autori, ha caratteristiche superiori alle macchine già esistenti e persino ai sistemi biologici proprio grazie alla modularità. Le realizzazioni più avanzate nel campo della robotica sono dotate di sistemi nervosi autonomi in cui sensori e attuatori sono connessi a un’unità di elaborazione centrale. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, questi sistemi sono strettamente vincolati alla forma del robot, che pone forti limitazioni alla loro funzionalità. Una via intrapresa negli ultimi anni per incrementare l’adattabilità dei sistemi robotici è la modularità. L’idea è di realizzare robot costituiti da diverse unità che possono formare corpi collettivi, ma finora controllo e coordinamento dei robot modulari hanno dovuto confrontarsi con un insieme limitato di forme predefinite che le unità potevano costituire. Dorigo e colleghi hanno progettato robot che possono adattare i loro corpi separando o unendo tra loro diverse unità, in modo da formare nuove entità robotiche indipendenti: possono infatti scegliere la forma e la dimensione più adatta a rispondere agli input ambientali o a svolgere specifici compiti. Ma l’elemento forse più innovativo è il sistema nervoso robotico, che può anch’esso separarsi in diverse parti e riunirsi per mantenere il controllo sensomotorio. Infine, il sistema può autoripararsi rimuovendo o sostituendo parti malfunzionanti, comprese quelle del sistema nervoso. Il sistema per ora è stato dimostrato per 10 unità, ma in linea di principio può essere realizzato anche con un numero di parti molto più elevato. Da qui l’idea degli autori che possa trovare diverse applicazioni pratiche, in compiti che prevedono di raccogliere e spostare diversi oggetti nello spazio, per esempio la raccolta di mattoni per costruire un muro. A detta degli autori, il futuro della ricerca robotica seguirà almeno in parte la strada della realizzazione di sistemi non più dedicati a uno specifico compito, ma adattabili a diverse situazioni.

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Un mondo infernale con cieli al titanio È la prima rilevazione di ossido di titanio nell'atmosfera di un esopianeta. La scoperta della molecola intorno al pianeta gioviano caldo, chiamato WASP-19b, è stata possibile grazie alle potenzialità dello strumento Fors2 sul Vlt dell'Eso in Cile, che ha fornito informazioni uniche sulla composizione chimica e sulla distribuzione di temperatura e pressione nell'atmosfera di questo mondo caldissimo e insolito. Un’equipe di astronomi, guidata da Elyar Sedaghati, borsista Eso recentemente dottorato alla Technische Universität di Berlino, ha esaminato l’atmosfera dell’esopianeta Wasp-19b con un dettaglio mai raggiunto prima. Questo notevole pianeta ha quasi la stessa massa di Giove, ma è così vicino alla sua stella madre che completa un’orbita in appena 19 ore e la sua temperatura raggiunge i 2000 gradi. Quando Wasp-19b passa di fronte alla sua stella madre, parte della sua luce passa attraverso l’atmosfera del pianeta e lascia tenui impronte del suo passaggio nella luce che alla fine raggiunge la Terra. Usando lo strumento Fors2 installato sul Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso, l’equipe è stata in grado di analizzare in dettaglio questa luce e dedurre che l’atmosfera contiene piccole quantità di ossido di titanio, acqua e tracce di sodio, oltre a un caligine globale che diffonde la luce. «Rintracciare queste molecole non è un compito semplice», spiega Sedaghati, che ha lavorato per due anni su questo progetto come studente all’Eso. «Non solo ci servono dati di qualità eccezionale, ma dobbiamo anche elaborarli con programmi sofisticati. Abbiamo usato un algoritmo che esplora milioni di spettri alla ricerca di un’ampia gamma di composizioni chimiche, di temperature e di proprietà della caligine, prima di poter trarre le nostre conclusioni». L’ossido di titanio è raro sulla Terra. Si sa che esiste nelle atmosfere delle stelle fredde. Nell’atmosfera di un pianeta caldo come Wasp-19b agisce come assorbitore di calore. Se fossero presenti in quantità sufficiente, queste molecole impedirebbero al calore di entrare o di sfuggire attraverso l’atmosfera, portando all’effetto di inversione termica, quando la temperatura è più alta negli strati superiori dell’atmosfera e più bassa negli strati inferiori, l’opposto di quel che accade normalmente. L’ozono svolge un simile ruolo nell’atmosfera terrestre, causando l’inversione termica nella stratosfera.

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«La presenza dell’ossido di titanio nell’atmosfera di Wasp-19b può avere effetti importanti sulla struttura della temperatura e sulla circolazione atmosferica», spiega Ryan MacDonald, altro membro del gruppo e astronomo alla Cambridge University, Regno Unito. «Essere in grado di esaminare gli esopianeti a questo livello di dettaglio è promettente e molto emozionante», aggiunge Nikku Madhusudhan della Cambridge University che ha supervisionato l’interpretazione teorica delle osservazioni. Gli astronomi hanno raccolto le osservazioni di WASP19b per un periodo di più di un anno. Misurando le variazioni relative del raggio del pianeta a diverse lunghezze d’onda della luce che attraversa l’atmosfera del pianeta e confrontando le osservazioni con modelli di atmosfera, i ricercatori hanno potuto derivare diverse proprietà, come il contenuto chimico dell’atmosfera. Questa nuova informazione sulla presenza di ossidi metallici, come l’ossido di titanio, e di altre sostanze permetterà di sviluppare modelli molto più precisi di atmosfere esoplanetarie. Guardando al futuro, quando gli astronomi saranno in grado di osservare le atmosfere di possibili pianeti abitabili, i modelli più raffinati permetteranno di capire meglio come interpretare le osservazioni. «Questa importante scoperta è il risultato di una ristrutturazione dello strumento Fors2, pensato proprio per questo scopo», conclude Henri Boffin dell’Eso, membro del gruppo che ha guidato il progetto di ristrutturazione. «Da allora, Fors2 è diventato lo strumento più adatto per questo tipo di studi da terra».

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E.T. in poltrona con vista sulla Terra Un team di scienziati della Queen’s University di Belfast e del Max Planck Institute ha capovolto i termini della caccia agli esopianeti. Lo studio, pubblicato su Mnras, individua i mondi alieni che potrebbero osservarci transitare davanti al Sole La domanda non poteva essere più diretta: «Un osservatore alieno come vedrebbe il Sistema solare?». I ricercatori della Queen’s University di Belfast e del Max Planck Institute for solar system Research hanno cercato di andare oltre l’ipotesi, già avanzata lo scorso anno, che prevedeva la possibilità del ricorso da parte di civiltà aliene al sistema dei transiti – la rilevazione della diminuzione di luminosità della curva di luce di una stella quando un pianeta transita di fronte alla stella madre – per osservare noi e/o i pianeti che ruotano intorno al nostro Sole. Il nuovo studio, pubblicato il mese scorso su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, parte dalla stessa ipotesi, ma si spinge fino a individuare, fra gli esopianeti conosciuti, quelli che godono di una posizione privilegiata, rispetto ai loro omologhi, per osservarci transitare. Gli scienziati di Belfast e del Max Planck Institute rinunciano alla possibilità che a essere visti possano essere Giove, Saturno, Urano o Nettuno – troppo lontani dal Sole per oscurarlo significativamente, nonostante le loro grandi dimensioni – e valutano invece la possibilità di essere spiati, da un E.T. alle prese con il sistema dei transiti, per mondi come Mercurio, Venere, Marte e, appunto, la Terra. «I pianeti più grandi potrebbero bloccare più luce passando davanti alla loro stella», spiega infatti Robert Wells, dottorando alla Queen’s University di Belfast. «Tuttavia, il fattore più importante è quanto il pianeta sia vicino alla sua stella madre: poiché i pianeti rocciosi sono molto più vicini al Sole rispetto ai giganti gassosi, hanno una maggiore probabilità di essere visti in transito». Insomma, ribaltando il metodo dei transiti e applicandolo a noi, questo studio individua le regioni di cielo (vedi immagine di apertura) nelle quali dovrebbero trovarsi gli esopianeti affinché i loro eventuali abitanti – dotati di tecnologie simili alle nostre – possano assistere al transito dei pianeti rocciosi del Sistema solare, Terra in testa, davanti al Sole. «Stimiamo che un osservatore in una posizione casuale avrebbe 1 probabilità su 40 di osservare il transito di almeno un pianeta. Per osservarne due la percentuale si abbassa a 1 su 400, mentre per tre si scende a 1 su 4000» aggiunge Katja Poppenhaeger, coautrice dello studio. Risultato? Tra le migliaia di esopianeti conosciuti, il gruppo di scienziati ne ha individuati 68 con potenziale vista su un transito nel nostro sistema solare. Nove di questi si troverebbero nella posizione ideale per godere d’una prospettiva ottimale d’un transito della Terra. Purtroppo, nessuno tra i potenziali 68 punti d’osservazione, compresi i nove ottimali, è considerato un mondo abitabile. Ma la caccia a nuovi mondi, anche da parte della missione K2 di Kepler e soprattutto sul piano orbitale della Terra, non è affatto terminata.

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