Satellite artificiale

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Il satellite artificiale Skylab

Con il termine satellite artificiale si possono intendere tutti gli oggetti orbitanti intorno ad un corpo celeste che sono stati posti volutamente nell'orbita desiderata con mezzi tecnologici e con varie finalità a supporto di necessità umane (servizi o indagini/monitoraggio scientifico-ambientali). L'insieme di più satelliti artificiali adibiti ad uno stesso scopo forma una costellazione o flotta di satelliti artificiali.

Suddivisione[modifica | modifica sorgente]

Monitoraggio degli incendi tramite satellite.

I satelliti artificiali si possono suddividere in:

I satelliti applicativi si possono ulteriormente suddividere in:

Inoltre sono caratterizzati in base all'orbita che percorrono. Le orbite principali sono: orbita polare, orbita equatoriale, orbita geostazionaria, orbita terrestre bassa, orbita terrestre media.

Movimento dei satelliti[modifica | modifica sorgente]

Costellazione satelliti GPS.
Un satellite in orbita.

Lo studio del moto dei corpi nello spazio, specie artificiali, è oggetto dell'astrodinamica. Il moto o traiettoria di un corpo nello spazio, compresi quindi i satelliti, è detta orbita. Per i satelliti artificiali, così come per quelli naturali, valgono delle regole atte a calcolare la loro velocità. Tuttavia, per la semplificazione dei calcoli, sono presi in considerazione i seguenti punti:

  • l'orbita del satellite viene considerata come circolare;
  • il satellite si muove attorno ad un corpo puntiforme con una certa massa;
  • anche il satellite è un corpo puntiforme.

Un satellite che gira attorno alla terra è soggetto alla forza di attrazione di gravità che cerca di farlo precipitare sulla terra, e alla forza centrifuga che cerca di farlo allontanare.

Per le leggi del moto circolare uniforme, è noto che la forza centrifuga è data dalla formula:

F_C=\frac{mv^2}{r}

e ancora, per la legge di gravitazione universale, la forza di attrazione gravitazionale tra due masse \emph m_1 e \emph m_2 si calcola con la formula:

F_G=\frac{Gm_1m_2}{r^2}

Tuttavia, per creare una situazione di equilibrio, cioè fare in modo che il satellite ruoti attorno ad un corpo e non precipiti su di esso, la forza centrifuga dev'essere uguale alla forza di gravitazione: \emph F_C=F_G

Quindi ci è possibile eguagliare le due espressioni precedentemente citate:

\frac{mv^2}{r}=\frac{GMm}{r^2}

dove:

  • \emph m = massa del satellite
  • \emph M = massa del corpo attorno al quale il satellite ruota
  • \emph r = raggio dell'orbita del satellite
  • \emph G = costante di gravitazione universale, che vale \emph 6,67*10^{-11} Nm^2/Kg^2

è possibile semplificare l'espressione, omettendo \emph m:

\frac{v^2}{r}=\frac{GM}{r^2}

risolvendo l'equazione, ossia moltiplicando i membri per \emph r, si trova il valore della velocità del satellite:

v=\sqrt \frac {GM} {r}

sapendo inoltre che il periodo, nel moto circolare uniforme, vale \emph 2 \pi r/v, si potrà calcolare quello di un satellite dividendo \emph 2 \pi r per la sua velocità.

Anche i satelliti geostazionari non sono perfettamente fermi rispetto al moto della Terra, ma a causa dell'influenza gravitazionale degli altri corpi celesti come Luna, Sole ed altri pianeti oscillano nella loro posizione e sono dunque necessarie manovre correttive comandate dalla Terra e perfettamente automatizzate che rendono a loro volta necessaria a bordo del satellite la presenza di più motori a reazione, uno per ciascuna direzione di moto alimentati da carburante. Al cessare del carburante a bordo cessa di fatto la vita operativa del satellite ed esso si disperde in una nuova orbita rispetto a quella originaria diventando parte della cosiddetta "spazzatura spaziale" oppure ricade sulla superficie terrestre.

Struttura e dotazione di un satellite[modifica | modifica sorgente]

Il nucleo principale del satellite che svolge le funzioni per cui esso è stato posto in orbita è detto carico utile mentre per la trasmissione/ricezione dei dati da e verso il suolo terrestre sono necessarie una o più antenne. Come accessori indispensabili di funzionamento oltre ai motori e al carburante per manovrarlo a piacimento, il satellite artificiale possiede dei pannelli fotovoltaici, opportunamente dimensionati e regolati costantemente verso la radiazione solare tramite sistemi ad inseguimento solare, necessari per fornire l'energia elettrica per le funzionalità di elaborazione e/o trasmissione a Terra dei dati da parte dei componenti elettronici deputati a tal fine.

Disturbi sui satelliti[modifica | modifica sorgente]

L'elettronica di bordo dei satelliti artificiali è disturbata e a volte danneggiata:

A questi fattori di rischio si aggiunge anche il rischio connesso alla spazzatura spaziale che orbita intorno alla Terra la cui collisione con il satellite è potenzialmente in grado di danneggiare l'involucro esterno del satellite, gli organi di dotazione quali pannelli solari e motori fin anche al carico utile. A questo problema si ovvia modificando temporaneamente, se possibile, l'orbita del satellite in previsione di un eventuale collisione comandandolo dalla Terra.

Costi[modifica | modifica sorgente]

Spesso l'uso di un satellite si rende necessario per compiere studi, rilevazioni, trasmissioni dati e servizi che altrimenti effettuati direttamente a Terra con sistemi terrestri richiederebbero costi sensibilmente maggiori. Il costo complessivo di un satellite è comunque elevato e rappresentato dal costo di progettazione e realizzazione del cosiddetto carico utile, dal costo della strumentazione accessoria per far funzionare al meglio il satellite (motori, pannelli, involucro) e dal costo per il lancio che è una funzione diretta del peso da trasportare in orbita (si parla comunemente di costi per Kg di peso) e della quota di orbita. Una parte cospicua del costo di lancio o messa in orbita è rappresentata dal razzo vettore e dal suo carburante. Vi è, inoltre, il costo assicurativo per un parziale recupero del danno provocato dal fallimento del lancio o da una mancata riuscita del posizionamento nell'orbita desiderata.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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