CHE COSA SONO I SATELLITI ARTIFICIALI E COME FUNZIONANO?

In principio ci fu semplicemente la Luna, l’unico satellite naturale della Terra. A partire dagli anni ’50, con la famosa “corsa allo spazio”, il cosmo si riempì di satelliti artificiali. Ma cosa sono e soprattutto a cosa servono?

Beh, iniziamo col dire che rappresentano un vero e proprio capolavoro di ingegneria spaziale. Ruotano lungo le orbite intorno alla Terra e ricoprono ormai le funzioni più disparate: comunicazione, ricerca scientifica, navigazione, osservazione del pianeta, meteorologia, difesa militare.

Nelle prossime righe osserveremo come i satelliti artificiali si sono evoluti nel corso della storia, quali sono i loro componenti, quali orbite percorrono e quanti esemplari sono al momento presenti sopra le nostre teste.

Qual è stato il primo satellite artificiale?

Il primo oggetto costruito dall’uomo a raggiungere l’orbita terrestre fu lo Sputnik 1, lanciato dall’Unione Sovietica il 4 ottobre 1957. 

Possiamo definirlo ormai come un antenato dei satelliti artificiali moderni: era una sfera con un diametro di 58 centimetri e pesante oltre 80 chili, equipaggiata con quattro antenne che trasmettevano un segnale radio continuo. Nonostante fosse ancora un apparecchio rudimentale, rappresentò un evento epocale che diede il via alla corsa allo Spazio e che nel giro di pochissimi anni portò il primo uomo in orbita.

Lo Sputnik incorporava già i principi di base che governano il funzionamento dei satelliti odierni: un sistema di trasmissione, alimentazione interna e resistenza agli ambienti estremi dello spazio.

Come viene costruito un satellite artificiale?

Un satellite moderno è un sistema sofisticato, composto perlopiù di alluminio, un metallo leggero e versatile, ma in grado di resistere in ambienti estremi per anni.

La struttura principale, detta bus, funge da piattaforma e ospita i sottosistemi fondamentali:

• unità elettroniche e informatiche che regolano le operazioni;
• sistemi di alimentazione, spesso costituiti da pannelli solari con celle fotovoltaiche e batterie ricaricabili;
• propulsori e serbatoi di carburante per manovre orbitali e correzioni di traiettoria;
• meccanismi di controllo termico, indispensabili per compensare le enormi escursioni di temperatura tra le parti esposte al Sole e quelle in ombra.

Accanto al bus è installato il carico utile, ovvero l’insieme degli strumenti e sensori che permettono al satellite di svolgere la propria missione: fotocamere ad alta definizione, telescopi, radar, trasmettitori, rilevatori di particelle e altro ancora, a seconda dell’obiettivo specifico.

Quante tipologie di satelliti artificiali esistono?

Come abbiamo già accennato, le finalità dei satelliti sono diverse. Proprio per questo motivo sparsi nel cosmo ne esistono svariate tipologie. Ecco, i principali modelli:

• scientifici: impiegati per la ricerca spaziale, l’astronomia e lo studio della Terra. Ne sono esempi il telescopio spaziale Hubble o i satelliti Lageos;
• meteorologici: raccolgono dati atmosferici per il monitoraggio del clima e la previsione del tempo (es. METEOSAT, NOAA);
• telecomunicazioni: consentono la trasmissione di segnali radio, TV, Internet e telefonici a livello globale;
• navigazione: come quelli del sistema GPS o Galileo, i quali consentono il posizionamento geografico in tempo reale.
• telerilevamento: mappano il territorio, monitorano i fenomeni naturali e supportano la gestione ambientale (es. Landsat, Sentinel).
• militari: impiegati per la sorveglianza, la difesa e il coordinamento strategico.
• stazioni spaziali: si tratta di veri e propri laboratori abitabili in orbita, come la Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

Quali orbite percorrono i satelliti artificiali?

Un satellite segue un percorso ben definito dalla velocità di lancio e dall’altezza rispetto alla superficie terrestre. Questo tracciato prende il nome di orbita. Ne esistono diverse e sono così classificate: 

• orbita terrestre bassa (LEO): tra 160 e 2.000 km di altitudine, ideale per osservazione terrestre e satelliti scientifici;
• orbita terrestre media (MEO): tra 2.000 e 35.786 km, ospita satelliti per la navigazione;
• orbita geostazionaria (GEO): a 36.000 km sopra l’equatore, consente ai satelliti di rimanere fermi rispetto a un punto sulla Terra. È ideale per le telecomunicazioni;
• orbita polare o eliosincrona: attraversa i poli e consente la copertura globale del pianeta nel tempo, utile per osservazione e telerilevamento;
• orbita altamente ellittica (HEO): con traiettoria allungata, permette a un satellite di “sostare” più a lungo su una specifica regione.

Come il satellite raggiunge la propria orbita?

Il satellite viene trasportato nello spazio attraverso un razzo vettore. Questo una volta raggiunta l’altitudine desiderata rilascia il carico: a questo punto, il satellite si stabilizza, dispiega i pannelli solari e avvia i suoi sistemi.

Ogni lancio comporta ingenti spese economiche e calcoli lunghi e complessi. Infatti, il mantenimento dell’orbita dipende da un equilibrio tra forza gravitazionale e forza centrifuga. Basti pensare, che a bassa quota, un satellite deve viaggiare a circa 28.000 km/h per non cadere sulla Terra. Per lasciare l’orbita terrestre, invece, serve una velocità di fuga di circa 40.300 km/h.

I satelliti artificiali possono cadere sulla terra?

Si tratta di un evento non impossibile, ma molto remoto. Un satellite può mantenere la stessa orbita per un lungo periodo, poiché, come abbiamo già osservato nel paragrafo precedente, la spinta gravitazionale della Terra bilancia la forza centrifuga. 

I satelliti artificiali, trovandosi al di fuori dell’atmosfera, non subiscono la resistenza dell’aria. Pertanto, secondo la legge d’inerzia, la loro velocità rimane costante, rimanendo in un’orbita stabile attorno alla Terra per molti anni.

Tuttavia, è importante sottolineare che i satelliti artificiali sono esposti a diverse minacce:

• radiazioni cosmiche e vento solare possono danneggiare l’elettronica interna;
• fasce di Van Allen, le quali, ricche di particelle cariche, interferiscono con i circuiti;
• micrometeoriti e i detriti orbitali che possono provocare danni strutturali anche gravi;
• ossigeno atomico, presente alle altitudini basse, capace di corrodere i materiali non protetti;
• fluttuazioni termiche estreme, che mettono a dura prova materiali e componenti.

Al termine delle missioni per cui sono stati lanciati, molti satelliti diventano rifiuti spaziali, un fenomeno che diventa sempre più una minaccia per le missioni future e impone lo sviluppo di strategie di mitigazione e rimozione.

Quanti satelliti artificiali ruotano intorno alla Terra?

Secondo le stime più recenti, orbitano intorno alla Terra più di 4.500 satelliti attivi, a cui si aggiungono altri 20.000 oggetti tra detriti e vecchi satelliti.

Il futuro non è certamente roseo. Lo sviluppo di satelliti privati con fini commerciali, come la flotta di Starlink che si pone l’obiettivo di portare la connessione internet nelle zone più remote del pianeta, determinerà un aumento del traffico nel cosmo ed il rischio “ingorgo” non è certamente così utopico.

Garantire la sicurezza con gli endoscopi industriali

Il lancio in un’orbita di un satellite artificiale comporta un imponente sforzo economico. Per evitare che l’investimento venga letteralmente bruciato per qualche guasto tecnico, è di vitale importanza che le ispezioni pre-lancio vengano condotte con estrema precisione.

A tal fine gli endoscopi industriali agevolano e velocizzano le operazioni di manutenzione. Come vengono sfruttati nello specifico gli strumenti di ispezione visiva nel settore aerospaziale?

• motori a reazione: i videoscopi permettono di analizzare attentamente le camere di combustione, i compressori e le turbine interne;
• sistemi idraulici e di alimentazione: le sonde controllano lo stato delle apparecchiature elettroniche, così come delle tubature e dei raccordi. Il tutto senza dover smontare alcun componente.

Fiber Optic è specializzata nella realizzazione di endoscopi progettati per soddisfare qualunque esigenza di ispezione: nel corso degli anni abbiamo collaborato con aziende sparse in tutto il mondo. Siamo pronti anche a facilitare i controlli delle tue linee produttive: consulta il nostro catalogo e contattaci per maggiori informazioni!