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<< Nozioni di volo spaziale >>

07/06/2005

L'accelerazione con la quale gli oggetti si dirigono attratti dalla gravità terrestre è di 9,80 metri al secondo per ogni secondo di caduta, cioè di 9,80 m/s²: questa è appunto l'accelerazione di gravità.

Mentre la massa di un corpo è invariabile (o almeno non è soggetta a variazioni repentine), l'accelerazione di gravità varia in proporzione inversa della altezza, poiché l'attrazione di gravità provoca effetti sempre meno avvertibili man mano che ci si allontana dal centro della terra; di conseguenza il peso di un corpo è soggetto a variare a seconda dell'altezza alla quale si trova.

La diminuzione del peso dei corpi in relazione all'altezza, che è minima sulla superficie terrestre ma già avvertibile con speciali strumenti sulla vetta di un'alta montagna), diventa sempre più notevole man mano che ci si allontana dal nostro pianeta. Un corpo dei peso di 1 Kg, infatti, pesa 970 g all'altezza di 100 Km, 750 g all'altezza di 1000 Km, e 155 g all'altezza di 10000 Km.

Nel volo aerodinamico, il peso del velivolo è bilanciato dalla portanza, ma nel caso del proiettile, sprovvisto di ali, ciò non potrebbe avvenire. Tuttavia si può osservare che la teoria parabolica di un proiettile è tanto più tesa e la distanza orizzontale da essa percorsa tanto maggiore quanto più elevata sarà la sua velocità di lancio. Ora se un proiettile potesse essere sparato a una velocità dell'ordine dei 28000 Km/h e se potesse raggiungere un'altezza di 150/200 Km, dove la resistenza dell'aria è praticamente inesistente, la sua traiettoria diverrebbe di lunghezza infinita, ed esso non ricadrebbe più sulla terra, ma si metterebbe a girare indefinitamente intorno al nostro pianeta.

Dunque, passando dall'esempio del proiettile al caso pratico del volo spaziale, possiamo concludere che per far si che un veicolo spaziale divenga un satellite artificiale della terra, è sufficiente che vettore sia abbastanza potente da imprimergli una velocità di 28000 Km, conducendolo in tal modo ad una altezza tale da sottrarlo alla resistenza dell'aria.

Ma anche ad un'altezza di 200 Km un corpo conserva ancora un peso notevole; ma c'è una forza che lo contrasta, ed è la forza centrifuga generata dal moto di rotazione del veicolo stesso intorno alla terra. Essa, come il peso, agisce nella direzione di una linea immaginaria che va dal veicolo stesso al centro della terra, ma in senso opposto, e pertanto va ad equilibrare il peso del veicolo stesso, come la portanza può equilibrare il peso. dell'aereo nel volo aerodinamico. La forza centrifuga è quindi direttamente proporzionale alla massa del corpo e al quadrato della sua velocità, ed inversamente proporzionale al raggio della traiettoria.

Un veicolo spaziale che giri attorno alla terra ad una quota sufficiente a non incontrare più la resistenza dell'aria, potrà mantenere la velocità di 28000 Km/h (che è quella necessaria ad equilibrare la forza di gravità senza ricadere quindi sulla Terra), senza l'uso della spinta del propulsore, ma traslando per semplice forza d'inerzia.

La velocità di 28000 Km/h, capace di far orbitare indefinitivamente un veicolo spaziale intorno alla terra, trasformandolo in un satellite artificiale, è chiamata velocità cosmica o velocità del satellite zero, poiché a prescindere dalla resistenza dell'aria, dall'attrito e dagli ostacoli, potrebbe far orbitare il veicolo attorno alla terra anche a quota zero.

Dalle osservazioni fatte si evince come quanto più alta è la quota raggiunta da un satellite artificiale, tanto minore è la velocità che esso deve possedere per poter contrastare la forza di gravità ed orbitare intorno alla terra senza ricadere su di essa. Si tenga però presente il maggior costo che comporta condurre un velivolo spaziale ad una quota tanto maggiore.