Destinazione Stelle

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La povera Félicette, l'unica gatta nello spazio

È solo una delle tante gatte randagie di Parigi quando viene catturata e venduta al centro di ricerche di medicina aeronautica, ma il suo destino è diverso da quello di tutte le altre. Non finirà in un laboratorio, ma dove nessun altro gatto è stato prima o dopo di lei. È Félicette, l’unica gatta ad aver viaggiato nello spazio.

Siamo all’inizio degli anni Sessanta. Il programma missilistico francese Véronique, lontanamente derivato dai razzi tedeschi V-2 della seconda guerra mondiale, viene applicato alle ricerche biologiche. Nel 1961 il Paese di De Gaulle diventa il terzo al mondo a inviare animali oltre la linea di Kármán con il ratto Hector, seguito da altri animali della stessa specie. Il programma decide poi di passare a un mammifero più grande e la scelta ricade sul gatto, sia perché la neurofisiologia felina è ben documentata in letteratura, sia perché la ridotta capacità di carico impedisce di passare ad animali più grandi.

Nel 1963 il centro di medicina aeronautica di Parigi acquista quattordici gatte femmine, scelte per il temperamento più tranquillo. Gli animali non ricevono alcun nome, soltanto delle sigle, per evitare che il personale si affezioni a loro. Vengono sottoposti a una dura serie di prove che comprende centrifuga per le forti accelerazioni, sedia a tre assi, esposizione a rumori di lancio simulati, prove di confinamento nel contenitore e di tolleranza al telo di contenzione. Ogni gatta subisce l'impianto chirurgico permanente di elettrodi nel cranio per misurare l'attività neurologica.

Il 17 ottobre 1963 viene scelta per il lancio una piccola gatta bianca e nera di due chili e mezzo, sigla C341, selezionata per la calma e la massa ridotta, con una candidata di riserva pronta a sostituirla in caso di necessità. Nove elettrodi le sono stati impiantati nel cranio, mentre altri sono fissati al corpo per monitorare l'attività cardiaca e due microfoni ne sorvegliano la respirazione.

Il volo avviene il giorno successivo dalla base di Hammaguir, nell’Algeria che da appena un anno è diventata indipendente. Durante l’ascesa la gatta subisce un’accelerazione di 9,5 g, più del doppio di quella sperimentata dagli astronauti del programma Apollo. La traiettoria supera i 150 km, ampiamente al di sopra del confine convenzionale con lo spazio, posto a 100 km di quota. Il volo dura meno di un quarto d’ora e poco dopo la gatta viene recuperata viva e illesa. Soltanto dopo il successo della missione la stampa, scambiandola per un maschio, la battezza “Félix”, come il famoso gatto bianco e nero dei cartoni animati. Il suo nome verrà poi corretto con la versione femminile.

Qui inizia la parte peggiore del racconto. Due mesi dopo il volo Félicette viene soppressa per studiarne il cervello. Una crudeltà inutile, perché i risultati scientifici si rivelano molto inferiori al previsto. Sei giorni più tardi viene lanciata una seconda gatta, rimasta anonima, che però muore a causa di una traiettoria errata. Non sono più fortunate le altre gatte del programma, che vengono soppresse, tranne una, adottata con il nome di Scoubidou come mascotte del laboratorio.

Quella di Félicette non è una delle pagine più gloriose nella storia dello spazio e infatti rimane pressoché dimenticata per più di mezzo secolo: soltanto nel 2017 il pubblicitario londinese Matthew Serge Guy la scopre e lancia una campagna Kickstarter intitolata "Una statua per Félicette". L'iniziativa raccoglie circa 40.000 sterline e la scultrice Gill Parker realizza una statua in bronzo alta circa un metro e settanta centimetri che raffigura Félicette seduta sul globo terrestre, con lo sguardo rivolto verso il cielo. Dopo varie difficoltà nel trovare una collocazione permanente, la statua viene infine inaugurata nel dicembre 2019 presso l'International Space University, nei pressi di Strasburgo, dove si trova ancora oggi.

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La Stazione Spaziale Internazionale non è solo la più grande opera di ingegneria mai costruita nello spazio ma anche un esempio straordinario di cooperazione internazionale: un progetto condiviso con successo per decenni da nazioni che fino a pochi anni prima erano state avversarie nella corsa allo spazio e nella guerra fredda.

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Il telescopio spaziale PLATO

Quando pensiamo a un telescopio spaziale, ci viene in mente un grande specchio che raccoglie la debole luce di stelle e galassie lontanissime, come Hubble e James Webb. PLATO, la nuova missione dell'agenzia spaziale europea che partirà all'inizio del 2027, sembra seguire invece la filosofia opposta. Al posto di un unico grande occhio ne ha ventisei piccoli, ciascuno con un'apertura di appena dodici centimetri, montati fianco a fianco sulla stessa piastra ottica. Visto da vicino, somiglia più all'occhio composto di un insetto che a un telescopio tradizionale. Perché una scelta così insolita?

La risposta sta nell'obiettivo della missione. Lo scopo di PLATO, il cui nome è l'acronimo di PLAnetary Transits and Oscillations of stars, ma anche un omaggio al filosofo greco Platone, è scoprire pianeti simili alla Terra in orbita attorno a stelle simili al Sole, in particolare nella cosiddetta "zona abitabile", la fascia in cui la temperatura permette all'acqua di rimanere allo stato liquido. Per questo il telescopio non deve osservare oggetti lontani, ma tenere d'occhio moltissime stelle vicine e luminose tutte insieme, per anni, misurandone la luminosità con una precisione altrimenti impensabile.

Per scoprire planeti extrasolari ci sono varie tecniche. PLATO userà il cosiddetto “metodo dei transiti”. Quando un pianeta passa davanti alla propria stella, ne oscura una piccolissima parte e la luce dell'astro cala di un'inezia. Quanto piccola? La Terra, vista dall'esterno, coprirebbe circa un decimillesimo del disco solare: è come accorgersi che il riflettore di uno stadio, osservato da chilometri di distanza, si affievolisce perché una falena gli è passata davanti. Quel calo, inoltre, va misurato a ogni passaggio del pianeta, che per un gemello della Terra avviene appena una volta l'anno.

Ecco perché servono ventisei telescopi invece di uno. Un singolo strumento, per quanto grande, inquadra una porzione di cielo ristretta; mettendone in fila molti con i campi visivi sovrapposti, PLATO abbraccia in un colpo solo una regione di cielo vastissima, sorvegliando più di duecentomila stelle contemporaneamente. Le stelle più interessanti finiscono nel campo visivo di molti dei suoi telescopi contemporaneamente: combinando le loro misure indipendenti, si raggiunge la precisione necessaria per stanare un pianeta delle dimensioni terrestri. Due delle ventisei telecamere, più veloci delle altre, servono inoltre a controllare con precisione l'orientamento del veicolo spaziale.

Questa luce viene raccolta da 104 sensori elettronici CCD (parenti stretti di quelli delle nostre fotocamere) che, nel loro insieme, costituiscono uno dei più grandi piani focali mai inviati nello spazio per una missione astronomica. Ed è qui che comincia la vera sfida ingegneristica: una minima variazione di temperatura può alterare la lettura dei sensori di quel poco che basta per simulare un transito inesistente o per cancellarne uno reale. Per questo i CCD di PLATO lavorano a circa 70 gradi sotto zero e ogni telescopio dispone di un proprio sistema di controllo termico, con resistenze e sensori governati da algoritmi che ne mantengono la temperatura eccezionalmente stabile, mentre poco più in là l'elettronica di lettura lavora tranquillamente a una trentina di gradi sopra lo zero.

A dare una mano è anche la destinazione scelta. PLATO si posizionerà a un milione e mezzo di chilometri dalla Terra, nel punto di Lagrange L2, lo stesso "parcheggio" gravitazionale in cui si trovano Euclid e James Webb. In quel punto, Sole, Terra e Luna restano sempre dalla stessa parte del cielo: il telescopio può quindi nascondersi dietro uno scudo termico e operare in un ambiente freddo e stabile, senza i continui sbalzi di temperatura che subirebbe entrando e uscendo dall'ombra della Terra. È la condizione ideale per fissare le stesse stelle, immobile, per anni interi.

Dietro le prossime scoperte di pianeti potenzialmente abitabili ci saranno anche ventisei piccoli occhi, tenuti immobili e a temperatura costante a un milione e mezzo di chilometri da casa, capaci di accorgersi che una stella, per qualche ora, ha brillato un decimillesimo di meno.

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L’idea di riuscire a comunicare con intelligenze aliene è affascinante e per alcuni spaventosa. L’astronomo e divulgatore Carl Sagan ha riflettuto su questa possibilità nel romanzo "Contact", da cui è stato tratto un film con Jodie Foster e Matthew McConaughey.

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I rischi delle radiazioni spaziali

Tra i tanti pericoli a cui sono esposti gli astronauti durante il volo spaziale ci sono le radiazioni. Contrariamente a quello che si sente dire online, però, questo rischio non riguarda solo le fasce di Van Allen: bisogna aggiungere i raggi cosmici galattici e le particelle energetiche solari. Quale dei tre tipi di radiazioni sia più pericoloso dipende dalle caratteristiche della missione e dal fatto di considerare gli effetti immediati oppure i rischi per la salute nel lungo periodo.

I raggi cosmici galattici, nonostante il nome, non sono onde elettromagnetiche, ma particelle dotate di massa: soprattutto protoni e nuclei di elio, insieme a una piccola frazione di nuclei più pesanti, che arrivano dall'esterno del sistema solare. Si muovono a velocità prossime a quella della luce e possiedono quindi energie enormi. Si chiamano così perché, quando furono scoperti all'inizio del Novecento, si pensava erroneamente che fossero una forma di radiazione analoga ai raggi X e ai raggi gamma.

Con la tecnologia attuale è sostanzialmente impossibile schermare completamente i raggi cosmici galattici. Inoltre, quando interagiscono con le strutture di un veicolo spaziale, generano radiazioni secondarie che possono essere anch'esse pericolose. D'altra parte, non producono normalmente effetti immediati sulla salute, ma causano danni cumulativi, in particolare al DNA, che possono accrescere il rischio di tumori e di alterazioni del sistema nervoso centrale. Il rischio è limitato durante missioni brevi ma diventerà significativo per le missioni di lunga durata, come la futura esplorazione umana di Marte.

Anche gli altri due tipi di radiazioni spaziali sono costituiti da particelle ad alte energia, a differenza delle radiazioni che incontriamo sulla Terra e che sono rappresentate perlopiù da onde elettromagnetiche come i raggi X o i raggi gamma.

Le particelle energetiche solari sono protoni, elettroni e nuclei accelerati dal Sole durante eventi come brillamenti solari ed espulsioni di massa coronale. Si tratta di fenomeni sporadici e improvvisi che, nel giro di poche ore, possono produrre dosi di radiazione sufficienti a causare effetti acuti, inclusa la sindrome acuta da radiazione e, nei casi più estremi, la morte.

A differenza dei raggi cosmici galattici, tuttavia, queste particelle possiedono in genere energie inferiori e possono quindi essere schermate in modo più efficace. Per questo motivo è possibile predisporre all'interno del veicolo spaziale un'area particolarmente protetta nella quale gli astronauti possano rifugiarsi durante gli eventi più intensi. Oggi l'attività solare viene monitorata attraverso una vera e propria "meteorologia spaziale", mentre durante il programma Apollo questi eventi erano molto meno prevedibili.

Le fasce di Van Allen circondano il nostro pianeta e sono regioni di particelle cariche, soprattutto protoni ed elettroni, intrappolate dal campo magnetico terrestre. Un'esposizione continua per settimane potrebbe risultare letale, ma l'attraversamento rapido effettuato dalle missioni Apollo comportò dosi dell'ordine di grandezza di una TAC medica, ampiamente compatibili con i limiti operativi previsti per gli astronauti.

La stessa Stazione Spaziale Internazionale attraversa periodicamente una propaggine della fascia interna di Van Allen, l'Anomalia del Sud Atlantico, dove il flusso di particelle aumenta sensibilmente; ciò ha richiesto accorgimenti operativi specifici, come la programmazione delle attività extraveicolari e il monitoraggio delle dosi, senza tuttavia rappresentare un ostacolo significativo alle missioni.

Infine, è soprattutto il campo magnetico terrestre, di cui le fasce di Van Allen sono una manifestazione, essendo costituite dalle particelle che esso intrappola, a deviare gran parte delle particelle cariche provenienti dallo spazio profondo, mentre l'atmosfera assorbe quelle che riescono a penetrare. Insieme, campo magnetico e atmosfera proteggono la vita sulla Terra dalle radiazioni più energetiche. Di conseguenza, i raggi cosmici galattici e le particelle energetiche solari diventano un problema rilevante soprattutto per le missioni che si spingono oltre l'orbita terrestre bassa. Per questa ragione sono allo studio varie tecniche di protezione, che però richiederanno ancora tempo per essere messe a punto.

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Vera Rubin dimostrò con il suo lavoro come nella scienza la raccolta dei dati non sia sufficiente senza l'immaginazione e la creatività con cui vengono analizzati. Nelle sue misure sulla velocità di rotazione delle galassie, fu fondamentale l'intuizione di metterle in rapporto con l'ipotesi della "materia oscura", formulata tanti anni prima dall'astronomo svizzero-americano Fritz Zwicky. In questo modo quella che era rimasta per decenni un'ipotesi marginale diventò una delle questioni centrali della cosmologia moderna.

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La fionda gravitazionale (in inglese gravity assist o gravitational slingshot) è una manovra che sfrutta il campo gravitazionale di un corpo celeste per modificare la velocità e la traiettoria di una sonda spaziale senza consumare propellente.

La manovra consiste nell'avvicinare la sonda a un pianeta secondo una traiettoria accuratamente calcolata, in modo da scambiare energia e quantità di moto con il pianeta stesso. Poiché la massa del pianeta è enormemente superiore a quella della sonda, l'effetto sulla velocità del pianeta è trascurabile, mentre quello sulla velocità della sonda può essere molto significativo. Immaginiamo di far rimbalzare una pallina da ping pong contro un treno in corsa: la pallina accelera moltissimo, mentre il rallentamento del treno è impercettibile.

A seconda di come avviene il sorvolo, la sonda può acquistare o perdere velocità rispetto al Sole, oltre a modificare la propria traiettoria. Per esempio, Voyager 2 sfruttò i flyby di Giove, Saturno e Urano per raggiungere Nettuno e poi dirigersi verso lo spazio interstellare, mentre BepiColombo sta usando una serie di sorvoli di Terra, Venere e Mercurio per perdere energia e inserirsi in orbita attorno a Mercurio. A seconda della manovra, la variazione di velocità che si ricava può equivalere anche a molte tonnellate di propellente.

Una forma rudimentale di gravity assist fu usata già dalla sonda sovietica Luna 3 nel 1959: in quel caso il sorvolo della Luna servì soprattutto a modificarne la traiettoria, permettendole di trasmettere a Terra le prime fotografie della faccia nascosta del nostro satellite.
Da allora la “fionda gravitazionale” è diventata uno strumento indispensabile per rendere possibili missioni interplanetarie altrimenti troppo costose o di fatto impossibili.

A volte il gravity assist permette di cambiare il piano orbitale: l’esempio più famoso è quello della sonda ESA/NASA Ulysses, che nel 1992 sfruttò un flyby di Giove per ruotare il piano dell’orbita di circa 80 gradi e portarsi in un’orbita solare quasi polare, cosa che sarebbe stata impossibile con un lanciatore.

La tecnica è stata usata anche in campo commerciale. Nel 1997 il satellite per telecomunicazioni AsiaSat 3 finì in un'orbita ellittica molto inclinata e inutilizzabile, invece dell'orbita geostazionaria prevista, a causa di un problema durante il lancio. Il satellite fu considerato perso e l'assicurazione ne pagò i danni, ma la società Hughes lo acquistò, lo ribattezzò “HGS-1” e l'anno seguente, attraverso due ingegnosi gravity assist lunari, riuscì a riportarlo su un'orbita utilizzabile, anche se la manovra consumò gran parte del propellente, riducendo la vita operativa del satellite.

Quiz del lunedì. A che cosa servono le manovre di “fionda gravitazionale” (gravity assist)?

Appuntameno a domani per la discussione delle risposte, non suggerite e non cercate su internet!

#QuizTime
@astronomia

Un pensiero di Konstantin #Ciolkovskij, pioniere dell'astronautica, che esprime bene la mentalità degli esploratori dello spazio.

Qual è il tuo autore preferito di #fantascienza? Ce n'è uno che ha acceso in te l'interesse per l'esplorazione spaziale?

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Gwynne #Shotwell, la regina dell'industria spaziale

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In un momento inglorioso della missione Apollo 10, il comandante Thomas Stafford dovette afferrare con un tovagliolo un oggetto sgradevole alla deriva nella cabina in assenza di peso, mentre il suo compagno Cernan avvistava un altro intruso di cui sbarazzarsi. Il modulo delle missioni Apollo non aveva una vera toilette e i rifiuti solidi prodotti dagli astronauti venivano raccolti in sacchetti e riportati a terra, con i possibili contrattempi del caso. Una procedura che gli astronauti detestavano, come è facile immaginare, e che in seguito, a partire dallo Skylab, è stata sostituita da sistemi via via più confortevoli.

In assenza di peso, anche il funzionamento di una semplice toilette comporta una sfida ingegneristica: la soluzione adottata su Orion si chiama Universal Waste Management System, o UWMS, e comprende un ventilatore che fornisce il flusso necessario per gestire sia i rifiuti liquidi sia quelli solidi e per eliminare i cattivi odori. Le feci vengono conservate in contenitori sigillati, mentre l'urina viene espulsa nello spazio, dove si congela rapidamente. A differenza della Stazione Spaziale Internazionale, infatti, su Orion l’acqua contenuta nei rifiuti biologici non viene riciclata in acqua potabile, per risparmiare il peso dei macchinari di filtraggio e disinfezione.

Le versioni precedenti delle toilette spaziali erano state progettate principalmente pensando al corpo maschile, creando non pochi disagi alle astronaute. Il nuovo sistema UWMS ha introdotto modifiche per renderlo più adatto anche alle donne, con l’astronauta Christina Koch che è stata poi la prima a usarlo in volo. Dettaglio non trascurabile, la nuova toilette ha finalmente una porta al posto di una semplice tendina e concede all’equipaggio un minimo di privacy.

Il nuovo dispositivo ha incontrato diverse difficoltà durante la missione Artemis II, lanciata il 1° aprile 2026 con a bordo Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch e l'astronauta canadese Jeremy Hansen.

Il primo problema si è presentato subito dopo il lancio: un malfunzionamento nell'elettronica che governa il ventilatore è stato risolto congiuntamente dal controllo missione e da Christina Koch. Sabato 4 aprile, a 320.000 chilometri da Terra, è arrivato un nuovo contrattempo: la linea di scarico era otturata. Il controllo missione ha identificato la causa nella presenza di urina congelata nel condotto ed è riuscito a risolverlo ruotando la capsula in modo da esporre il tratto congelato alla luce del Sole per riscaldarlo. Questa operazione è stata definita la manutenzione idraulica più lontana dalla Terra mai effettuata nella storia. Durante i malfunzionamenti, l’equipaggio è ritornato a usare i sacchetti, come all’epoca di Apollo.

Questi contrattempi possono sorprendere, ma si trattava di un sistema mai usato prima e impossibile da collaudare a Terra nelle stesse condizioni di missione, destinato a operare in condizioni molto difficili di vuoto, assenza di peso e temperature estreme. Non è solo questione di comodità, perché la toilette è un sistema critico per la missione: gestire correttamente i rifiuti biologici in uno spazio chiuso e pressurizzato per settimane è fondamentale per la salute dell'equipaggio, per mantenere l'aria respirabile e per evitare contaminazioni. Nello spazio, anche il più banale dei bisogni fisiologici diventa ingegneria di precisione.

Quiz del lunedì. Come sono gestiti i rifiuti biologici nella toilette di #Artemis?

Appuntamento a domani per la discussione delle risposte, non suggerite e non cercate su internet!

#QuizTime
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Quiz del lunedì. Quale di questi propellenti *non* veniva usato nel lanciatore Saturn V?

Appuntamento a domani per la discussione delle risposte, non suggerite e non cercate su internet!

#QuizTime
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Ha collaborato con le più importanti agenzie spaziali, ha dato il nome a un asteroide e ha avuto un ruolo chiave in uno degli esperimenti più audaci della storia dello spazio: far atterrare una sonda su una cometa a centinaia di milioni di chilometri dalla Terra. Amalia Ercoli Finzi è la prima donna italiana laureata in ingegneria aeronautica.

Nata il 20 aprile 1937 a Gallarate, in provincia di Varese, Amalia cresce con una passione travolgente per la matematica. Già la scelta di frequentare il liceo scientifico a Busto Arsizio è insolita per l’epoca, ma non quanto la successiva: si iscrive al Politecnico di Milano per studiare ingegneria aeronautica, corso dominato dagli uomini e frequentato da sole 5 ragazze su 650 studenti. I genitori avrebbero preferito per lei una cattedra di matematica alle medie. Lei non li ascolta.

Nel 1962 si laurea con il massimo dei voti e lode e vince la medaglia d'oro dell'AIDAA, l’associazione italiana di aeronautica e astronautica. È la prima donna italiana a conseguire questa laurea e passeranno dodici anni prima che arrivi la seconda. Da parte sua, Amalia seguirà personalmente molte delle prime colleghe per aiutarle a inserirsi nel mondo del lavoro.

Inizia subito a insegnare al Politecnico di Milano, dove resterà per oltre cinquant'anni: diventa professoressa associata nel 1980 e ordinaria nel 1994, insegnando meccanica orbitale e dirigendo il dipartimento di ingegneria aerospaziale.

L’apice della sua carriera arriva con la missione Rosetta dell'ESA. Per diversi anni è Principal Investigator (responsabile scientifico) del trapano SD2 montato sulla sonda Philae, progettato per perforare la superficie della cometa Churyumov-Gerasimenko e raccogliere campioni del terreno da analizzare. L’atterraggio di Philae sulla cometa, nel novembre 2014, è uno dei momenti più emozionanti della storia spaziale europea, anche se non tutto va come previsto.

Anche dopo il pensionamento non si ferma: studia il possibile atterraggio di un equipaggio umano su Marte e progetta un orto botanico sulla Luna.

Nel 2018, l'International Astronomical Union le dedica l'asteroide 24890, ribattezzato "Amaliafinzi". Riceve anche il Premio Frank J. Malina dell'International Astronautical Federation e viene nominata Grande Ufficiale dell'Ordine al Merito della Repubblica Italiana.

È sposata con il fisico Filiberto Finzi e ha cinque figli. La sua formula per conciliare tutto? "Nervi d'acciaio, salute di ferro e marito d'oro."

Per tutta la vita ha combattuto perché la scienza desse spazio alle donne. È stata presidente nazionale dell'Associazione Italiana Donne Ingegneri e Architetti e ha combattuto tutta la vita contro stereotipi e pregiudizi. Vorrebbe essere ricordata come una persona che ha fatto con coerenza le cose in cui credeva. Ma è anche la donna che si è conquistata un posto di rilievo nella storia dell’esplorazione spaziale.

Nel romanzo di Alfred Bester "Destinazione stelle" gli esseri umani hanno colonizzato l'intero Sistema Solare e stanno per partire verso le stelle. Il libro esce nel 1956: l'anno seguente, con lo Sputnik 1, si apre anche nella realtà l'era dell'esplorazione spaziale, un'impresa che fino a quel momento viveva soltanto nelle pagine della fantascienza e negli occhi dei bambini di fronte al cielo notturno.

Se in questi settant'anni l'umanità ha cominciato a dar corpo a quei sogni, è stato grazie al talento, al coraggio e alla tenacia di donne e uomini non sempre ricordati quanto meriterebbero: figure come le calcolatrici umane della NASA, gli ingegneri del programma sovietico, le programmatrici dell'Apollo, i tecnici dimenticati di mille altre missioni.

Qui racconterò le loro storie. Seguimi! 🚀

#Spazio #Astronomia #Fantascienza #StoriaDellaScienza #EsplorazioneSpaziale

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Ciao!

Mi sono trasferito da @andrea_ferrero@sociale.network per raccontare qui le mie storie di spazio.

Continuerò a usare il vecchio profilo per i post personali.

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