Un salto nello spazio

Rosetta fa parte delle missioni cosiddette cornerstone: è una delle missioni scientifiche dell'ESA più importanti del futuro vicino. Il lancio è previsto nel 2003 e lo scopo è quello di andare incontro alla cometa 46/P Wirtanen per studiarla da vicino. L'incontro è previsto addirittura per il 2011, quando Rosetta si manterrà a una distanza di 1 km dalla cometa e lascerà cadere sulla sua superficie un piccolo lander per osservarne direttamente il nucleo.

Fra l'altro la missione deve il suo nome proprio alla stele di Rosetta, che ha dato agli studiosi la chiave di lettura dei geroglifici dell'antico Egitto. La missione Rosetta farà una cosa concettualmente simile: cercherà di offrirci la chiave di comprensione circa la formazione del sistema solare, osservando da vicino il nucleo di una cometa, che è proprio una particella ghiacciata che risale all'origine di questa parte di universo.

Sarà usato un Ariane5, perché Rosetta peserà circa 3 tonnellate e gli Ariane 5 sono fra i pochi lanciatori al mondo che sono in grado di sollevare da terra un satellite di queste dimensioni. Sarà un lancio importante anche per la storia degli Ariane 5 perché sarà la prima volta che un lanciatore europeo di questo tipo lancia al di fuori dell'orbita terrestre una sonda. Finora le attività degli Ariane sono state limitate al lancio di satelliti in orbita terrestre.

Perché esistono pochi lanciatori al mondo in grado di sollevare da terra strumenti grandi?

Il problema è che occorre una spinta enorme per permettere a un corpo di sollevarsi da terra e raggiungere una velocità sufficiente per essere messo in orbita. Occorre raggiungere velocità di circa 910 km/s, cioè di circa 36 000 km/h, del tutto al di fuori della nostra esperienza quotidiana. E per farlo si deve fornire al razzo una spinta tale da vincere il suo peso, permettendogli così di alzarsi sulla superficie terrestre.

La spinta è fornita al razzo dal cosiddetto propellente, in pratica il gas prodotto dalla combustione del motore, che viene poi espulso ad alta velocità (sui 16000 km/h). Il punto è che per fornire una spinta sufficiente deve essere espulso molto gas. E quindi deve essere usato molto combustibile: milioni di kg. E questo aumenta, a sua volta, il peso complessivo da sollevare e portare in quota: non deve essere sollevato solo il satellite, ma l'intera struttura, compresi i serbatoi!

Per capirsi con i numeri: al momento, un Ariane 5 è in grado di sollevare e mettere in un'orbita temporanea un satellite di circa 6 tonnellate, che poi sarà trasferito su un'orbita definitiva stazionaria, a 36 000 metri di quota, grazie alla spinta dell'ultimo stadio del lanciatore. Ma l'intero Ariane 5 ha una massa complessiva di ben 750 tonnellate, 120 volte più del suo carico utile!

Come funzionano i motori di un'Ariane V?

Gli Ariane 5, come del resto gli Shuttle, hanno un motore centrale a propellente liquido, che viene utilizzato durante il volo, dopo il distacco da terra, per circa 10 minuti. Ossigeno e idrogeno allo stato liquido devono essere tenuti in serbatoi ben separati e a temperature molto basse: -183 gradi centigradi per l'ossigeno liquido e -250 gradi centigradi per l'idrogeno liquido, in condizioni cioè di criogenia (temperature molto basse, appunto).

Attraverso alcuni meccanismi i due liquidi sono pompati nella camera di combustione, da cui esce il gas prodotto attraverso un ugello. Il motore criogenico fornisce solo il 10% circa della spinta necessaria in fase di lancio. La maggior parte della spinta è fornita invece dai due motori laterali a propellente solido, i cosiddetti booster, che bruciano letteralmente 240 tonnellate di combustibile ciascuno, in poco più di due minuti. E questo è stato storicamente il problema dei lanciatori: la necessità di bruciare enormi quantità di combustibile in poco tempo evitando che la camera di combustione esploda!

Quando un lanciatore si solleva da Terra espelle una gran quantità di gas di scarico. Ma qual è l'impatto sull'inquinamento ambientale?

È chiaro che se tra i gas combusti ci sono sostanze tossiche o inquinanti l'ambiente ne risente localmente, anche se non si può certo dire che le attività spaziali incidano nell'inquinamento della Terra in modo significativo!

Ad ogni modo, quanto meno si inquina tanto meglio è. E da questo punto di vista le ricerche europee sono rassicuranti, perché sono state messe a punto sostanze "verdi", cioè a minore impatto ambientale, che hanno anche il pregio di richiedere misure minori per il loro utilizzo e quindi possono costare meno di quelle che di solito vengono usate. Ci si aspetta quindi che nel futuro possano essere adottate largamente, in modo specifico per i lanci di piccoli satelliti e per i lanciatori riutilizzabili, come lo stesso Shuttle della NASA, che sono allo studio dell'Agenzia Spaziale Europea.