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tra Scienza & Coscienza

"Il cielo stellato sopra di me, la legge morale dentro di me'' I. Kant

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40 ANNI DI MISSIONE VOYAGER, IL NUOVO NUMERO DI COELUM

Dicembre, festività natalizie, fine dell’anno… momento di bilanci. E per quel che riguarda l’astronomia, di certo è stato un anno emozionante e ricco di novità.

Viviamo così rapidamente e la quantità di informazioni che ci investe è talmente grande che alla fine quasi perdiamo la cognizione di ciò che ci circonda o di ciò che è successo… perciò in questo numero abbiamo riepilogato per voi, in un unico e agile articolo, quanto di più interessante e importante è emerso in questo 2017 che sta per chiudersi! Poi potrete approfondire quello che vi siete persi andando a rileggere i vecchi numeri, sempre disponibili! (E sempre gratuiti e a disposizione nel formato che preferite).

Ma la voglia di proseguire il nostro viaggio e il nostro desiderio di spingerci sempre oltre non si fermano mai: conoscere il percorso fatto serve per capire dove ci stiamo dirigendo e, nell’anno del quarantesimo anniversario del lancio, non potevamo dedicare uno spazio importante a due sonde speciali, che hanno fatto del viaggio il loro emblema portandolo nel loro stesso nome: le sonde Voyager. Nello speciale sulla missione ripercorriamo tutte le tappe del viaggio, le scoperte e le domande in attesa di risposta, con tutte le strabilianti immagini (per l’epoca e, in modo differente, anche per oggi) che le Voyager ci hanno inviato. Anche ora, proprio in questo momento, sono là fuori, tra le stelle, proseguendo il loro cammino verso l’eternità.

Rimaniamo poi nelle propaggini più esterne del Sistema Solare per parlare di un altro curioso corpo celeste che abita quelle remote regioni periferiche: il bizzarro pianeta nano chiamato Haumea. Cosa sappiamo di esso? Scopriamo insieme ad Albino Carbognani (Astronomo presso l’Osservatorio della Valle d’Aosta) e Paolo Bacci (Sezione Asteroidi UAI) quali sono le sue peculiarità e gli ultimi sorprendenti risultati ricavati da una rara occultazione stellare, avvenuta proprio all’inizio di quest’anno. Scopriremo come, anche in questo caso, il contributo degli astrofili si sia rivelato molto importante.

Come sempre non è tutto qui, potrete trovare tutti gli ultimi aggiornamenti e notizie di astronomia, astronautica, la guida completa agli eventi e fenomeni celesti del mese…

Buona lettura e Buone Feste da tutta la Redazione!

Articoli in Copertina Coelum Astronomia n. 217 di dicembre 2017

Il viaggio ha inizio ⬥ Giove, al cospetto del Re

L’Incontro con Saturno ⬥ Urano e Nettuno: rotta verso l’ignoto

Il Ritratto di famiglia e il Pale Blue Dot ⬥ La missione Interstellare

Il Golden Record: un Carico Davvero Speciale.

  • Ripercorrendo il 2017. Gli eventi e le scoperte notevoli dell’anno. Il bilancio di un anno segnato da tappe fondamentali nello studio dell’Universo.
  • HAUMEA il Pianeta Nano con l’Anello. Ai margini del Sistema solare c’è ancora spazio per nuove scoperte grazie anche al contributo degli astrofili
  • L’occultazione di una stella da parte di Tritone, satellite di Nettuno, permette di studiarne l’atmosfera.
  • È arrivato ESASky 2.0! Tutte le novità del software gratuito online ESA a disposizione di professionisti e astrofili
  • ASTROFOTOGRAFIA: La LUNA illumina la notte. Fotografia di paesaggio.
  • LUNA: crateri Langrenus, Vendelinus, Petavius, Furnerius
  • Cielo del Mese: tutti i fenomeni celesti di DICEMBRE
  • COSTELLAZIONI: Rafting celeste lungo l’Eridano

Coelum Astronomia è gratuito per la lettura digitale su PC, tablet e smartphone ed è disponibile anche per il download in PDF. Leggilo online gratis: https://goo.gl/tbbkp1

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BIG BANG, NO GRAZIE: L’UNIVERSO è FRUTTO DI UN RIMBALZO COSMICO?

 

In settimana la pubblicazione dell’articolo Bouncing cosmology inspired by regular black holes da parte del professor J.C.S Neves dell’Instituto del Matemática, Estatística e Computação Científica dell’ Universidade Estadual ha ispirato tanti a riconsiderare e a tornare a parlare di teorie alternative al Big Bang, noi nella notte abbiamo sentito lo scienziato che ci ha spiegato il ruolo dei buchi neri nel suo modello, introducendoci a tanti concetti estremamente interessanti, ma anche leggermente complessi.

Il professor Neves ha tenuto un tono sempre molto divulgativo e ha spiegato punto dopo punto il suo modello che prevede, come ogni big bounce che si rispetti, fasi continue di contrazione e espansione per l’universo.

 

– Quali sono i principali problemi nella teoria del big bang?

Il modello standard della cosmologia è chiamato modello Lambda-Cold-Dark-Matter (Lambda-CDM). In generale per le persone (non specialiste) la teoria è stata nominata come : “big bang”. Per i ricercatori, il big bang è solo la singolarità iniziale e rappresenta il problema più importante nel modello standard.

Perché?

La singolarità iniziale promuove un fallimento nella teoria della gravità di Einstein. La relatività generale è la base della cosmologia moderna e con una singolarità, allo stato primoridiale dell’universo, il modello standard fallisce. Le grandezze fisiche e geometriche nella singolarità iniziale non hanno valori finiti per questo, il big bang inteso come singolaritò è il più grande problema in cosmologia, un qualcosa di impossibile!

– Qual è il ruolo dei buchi neri nella cosmologia del big bounce?

Per risolvere questo problema, sono apparsi modelli di cosmologie che prevedono i rimbalzi (bounce). La singolarità iniziale viene dunque sostituita da un rimbalzo regolare, una transizione tra le fasi di contrazione e di espansione. La relatività generale non soffrirà quindi del problema delle singolarità nelle varie teorie del big bounce.

Se l’universo rimbalza, è possibile supporre l’esistenza di buchi neri nella fase precedente, cioè quella di contrazione. I buchi neri non vanno completamente distrutti dopo il rimbalzo, o almeno le loro onde gravitazionali, per questo una sorta di segnale dai buchi neri, tramite onde gravitazionali può essere rintracciato oggi.

– Quali sono le peculiarità di questo modello?

Cosmologie del genere sono una vecchia idea. Il mio modello, in particolare, risolve il problema della singolarità iniziale introducendo nel modello i buchi neri regolari.

I buchi neri regolari sono senza una singolarità all’interno del loro orizzonte degli eventi.

– Che ruolo ha il tempo nel tuo modello?

Nel mio modello, il tempo ha lo stesso ruolo rispetto al modello standard. È una coordinata nelle equazioni di campo di Einstein. Il tempo non ripristina il suo “flusso” nella fase di contrazione.

– Che cos’è un “fattore di scala” in relatività?

In cosmologia, il fattore di scala misura la variazione del tessuto spazio-temporale. Indica se l’universo si sta espandendo, contraendo o se è statico. È solo una funzione nelle soluzioni delle equazioni di Einstein. Nel modello standard, il fattore di scala dipende dal tempo. Nel mio modello, dipende dal tempo e dalla scala cosmologica.

A causa di una diversa concezione del fattore di scala, il mio modello potrebbe descrivere il nostro universo in diversi modi. Sappiamo che per le scale di grandi dimensioni, l’universo è quasi omogeneo mentre per le più piccole è disomogeneo.

Questa caratteristica è osservativa e il modello standard non la descrive a a differenza dal modello che prevede il bounce.

Dove si potrebbero trovare le prove concrete della tua teoria?

Come ho detto, per mezzo dei buchi neri si potrebbe trovare la prova di una fase precedente, uno strumento chiave sono le annesse onde gravitazionali prodotte dalla contrazione dell’universo.

Gianluigi Marsibilio

MAPPARE LA FOTOSINTESI, UNA QUESTIONE DI NUOVE PROSPETTIVE

In un film tanto bello quanto discusso, Nymphomaniac, viene detta questa frase:”Le cose si nascondono quando diventano familiari, Ma se si guardano da un’altra angolazione possono assumere un nuovo significato”.

Cambiare la prospettiva intorno a un problema può effettivamente portare ad una soluzione o almeno ad un’analisi più completa: gli scienziati dell’università di Sydney e della NASA  hanno sviluppato una nuova tecnica per reinventare l’immagine della fotosintesi, attraverso il telerilevamento satellitare. Lo studio è stato pubblicato su Science questa settimana.

Ad essere tracciata è stata la fluorescenza della clorofilla tramite il sistema satellitare OCO-2, satellite NASA che traccia “il respiro” del nostro pianeta dallo spazio ed è dedicato esclusivamente allo studio dell’anidride carbonica atmosferica.

Quando parliamo di fotosintesi, stiamo facendo i conti con la base fondamentale della vita sulla terra: lo scienziato Bradley Evans, co-autore dello studio e professore della School of Life and Environmental Sciences ha spiegato a Tra Scienza & Coscienza, in sommi capi, come è stata svolta la ricerca:” Il nostro studio vuole raccontare la fotosintesi, non fornire un’analisi sul suo stato e i suoi cambiamenti”.

Per capire, dal punto di vista scientifico, questo processo abbiamo bisogno di vari ingredienti come CO2, luce e acqua, Evans ci ha raccontato quali sono i principali propulsori di questo processo: “I principali motori della fotosintesi sono la CO2, la luce, la presenza di acqua e i nutrienti. Ma se i nutrienti rimangono sempre uguali; la luce, l’acqua e il CO2 cambiano in base al clima. Le piante possono adattarsi a determinati limiti e la CO2 può “arricchire” una certa quantità di fotosintesi, ma la maggior parte delle piante è altamente ottimizzata per il suo clima. Possiamo dire che per ora la fotosintesi si sta adattando al meglio, ma rimane comunque abbastanza limitata nella sua capacità”.

Lo studio dunque vuole diventare un reale strumento per aiutare a studiare i flussi di carbonio, permettendo così un’analisi del cambiamento climatico ancor più sottile che vada a monitorare come stanno reagendo i vari ecosistemi del nostro pianeta.

“Ancora non comprendiamo completamente l’ottimizzazione della fotosintesi, probabilmente perché cambia e si adatta entro un intervallo di tempo che coinvolge intere generazioni di piante” ha spiegato Evans.

Il miglioramento nel raccogliere dati e stime sulla crescita delle piante, con una risoluzione di fatto senza precedenti, è il fulcro dello studio: “Dobbiamo gestire meglio gli ecosistemi naturali in declino e le risorse agricole finite. Ad esempio, verso le singole piante in un campo analizzando la loro condizione, il tasso di crescita e le necessità biochimiche”. Una volta compresi questi fattori allora potremmo ottenere un tasso di crescita più elevato anche con meno acqua e sostanze nutritive nel terreno.

Le foglie che assorbono anidride carbonica e la loro conversione di zuccheri durante la fotosintesi, sono e saranno al centro della nostra biosfera, allora occorre ripensare il nostro posto nel mondo ancora una volta e tramite dei satelliti, dei progetti di ricerca o le parole di uno scienziato, siamo chiamati a cambiare prospettiva.

Gianluigi Marsibilio

 


L’ENERGIA OSCURA E LE SUE DINAMICHE

Il binomio costante cosmologica/energia oscura è sempre stato uno dei più interessanti nella storia della cosmologia: oggi un team di ricerca internazionale della University of Portsmouth ha rivelato un tassello in più sulle dinamiche seguite dall’energia oscura.

Scoprire delle chiavi per comprendere l’energia oscura è sempre stato uno degli obiettivi degli scienziati nel XXI secolo, la costante cosmologica elaborata da Albert Einstein è sempre stata un ostacolo duro da sormontare nello studio di questa misteriosa “forza”, troppo spesso direttamente associata alla costante.
Uno studio apparso su Nature Astronomy, grazie al grande database utilizzato per svolgere la ricerca, ha portato a risultati interessanti sulla comprensione del binomio costante cosmologica in rapporto all’energia oscura.

Noi abbiamo parlato con Bob Nichol,  direttore dell’ICG  ( istituto di cosmologia e gravitazione) che ci ha aiutato a districarci in questo complesso campo di studi: “La migliore spiegazione per l’energia oscura rimane la costante cosmologica, ma non con lo stesso valore e le stesse ragioni di introdotte da Einstein. Una costante cosmologica rimane insoddisfacente per la maggior parte di noi perché il valore osservato (tramite i vari esperimenti) è molto lontano da quello atteso”.
La proprietà fisica dell’energia oscura è rappresentata dall’equazione di Stato che è il rapporto della pressione con la densità di energia.

La squadra del professor Zhao, che ha contribuito attivamente nello svolgimento di questo studio, ha trovato una prova della dinamica dell’energia oscura ad un livello di 3.5 Sigma, questo va a indicare che la natura dell’energia oscura non può essere collegata a quella del vuoto ma piuttosto alla presenza di un campo dinamico.

Il futuro dello studio dell’energia oscura è affidato allo strumento DESI che proporrà una nuova mappa cosmica in 3D dal 2018 in poi, fino ad oggi i lavori hanno utilizzato dati della temperatura della radiazione cosmica di fondo, gli spettri della polarizzazione, lo studio delle supernove e i vari studi dei cluster di galassie.

Abbiamo chiesto a Nichols in che modo le attuali osservazioni sono in grado di fornire le varie dinamiche dell’energia oscura, lo scienziato ci ha spiegato che ad oggi: ” Non siamo sicuri che l’energia oscura impatti sulla formazione di determinati ambienti cosmici, dato che è ovunque nell’universo, essa potrebbe fluire, secondo la teoria di Kashlinsky, in “flussi oscuri”. Resta comunque importante studiare l’influenza gravitazionale dell’energia oscura sull’universo, infatti nella relatività generale di Einstein qualsiasi forma di materia o energia può in un certo senso stravolgere lo spazio-tempo.

Ad oggi sappiamo che l’effetto principale dell’energia oscura è stato quello di causare un’accelerazione nelle espansione dell’universo.

Nichols ha chiuso l’intervista ricordando che: ” C’è bisogno di un modello che spiega come l’universo si sia potuto evolvere, tutto questo va poi confrontato con le varie misurazioni e se il modello si adatta alle misurazioni, possiamo indicarlo come coerente e valido”.

 

Questa considerazione finale ci fa effettivamente capire quanto sia importante, anche con il modello teorico più astratto, ricollegarsi a delle misurazioni reali su alcune costanti dell’universo.

 

 

Image credit: Gong-Bo Zhao, NAOC and the ICG, University of Portsmouth

La costante cosmologica (illustrata dalla linea gialla) viene introdotta per spiegare l’espansione accelerata dell’Universo (mostrato come il cono azzurro) a causa della presenza di energia oscura. Lo studio suggerisce che il contributo di energia oscura a questa espansione dipende dal tempo (curva grigia)

UNA CULLA DI STELLE NELLA NOSTRA GALASSIA

La foto nel suo magnifico splendore mette in luce una delle nubi molecolari più significative del nostro ambiente cosmico, stiamo parlando nel particolare  delle regioni  W3, W4, W5.

 

Il complesso situato nella costellazione di Cassiopea è indicato dagli astronomi come una delle più importanti culle di stelle della nostra galassia.

Le regioni come si vede dalla panoramica sono ben distinte e presentano molti punti d’interesse che gli astronomi continuano a studiare.

 

Il telescopio Herschel ha dato vita ad una lunghissima serie di pubblicazioni scientifiche  ed è stato una vera innovazione per gli scienziati, in particolare quelli europei.

 

Herschel, con i suoi 3,5 m di diametro, è stata fondamentale per l’agenzia spaziale Europea e  tra i suoi strumenti principali ricordiamo:  PACS, spettrofotometro ad immagini operante tra 60-210 µm che utilizza matrici di bolometri per osservazioni a banda larga e uno spettrometro a reticolo e matrici di fotoconduttori per le immagini in riga.

SPIRE, un spettrofotometro ad immagini operante tra 200-620 µm che utilizza solo matrici di bolometri. Le immagini in riga sono ottenute mediante uno spettrometro a trasformata di Fourier.

HIFI, strumento che copre con continuità l’intervallo spettrale fra 500 GHz e 1100 GHz con una finestra a 2500 GHz. 

 

 

 

CREDITI FOTO: ESA, HERSCHEL, NASA

LA TERRA VISTA DALLO SPAZIO, DECINE DI MONDI POSSONO OSSERVARCI

 

 Ormai da più di vent’anni siamo abituati a scoprire mondi esterni al sistema solare, ma oggi proviamo a capovolgere la situazione e domandiamoci come un osservatore alieno potrebbe rilevare la terra  attraverso i nostri metodi, ad esempio quello del transito.

Non siamo i primi a porci questa domanda, infatti sul Monthly Notices of the Royal astronomical Society, un gruppo di Scienziati della Queen University di Belfast e dell’Istituto Planck ha analizzato in uno studio questa domanda.

La missione intrapresa dagli scienziati è stata quella di scandagliare e dividere il cielo in varie parti, l’obiettivo era capire da quali regioni il nostro sistema solare può essere osservato e il nostro pianeta  riconosciuto attraverso un transito davanti al sole.

I pianeti come Mercurio, Venere, Marte e proprio la terra sono in realtà  più facili da osservare rispetto ai pianeti gioviani come Giove, Saturno, Urano e nettuno. Il tutto è dovuto alla vicinanza dal corpo alla stella madre.

Robert Wells, dell’università di Belfast ci ha spiegato come è stata eseguita la ricerca: “Il nostro compito è stato quello di trovare le coordinate dei confini della zona di transito terrestre, successivamente abbiamo trovato tutte le stelle simili al sole in questa regione in dei database”. Spulciando nel database SIMBAD è  stato possibile vedere come in questo quartiere che abitiamo ci siano circa 3000 stelle simili al sole che occupano l’area di transito della terra.

La dimensione di una zona di transito è data da due volte il raggio  stella- distanza dal pianeta, proprio un attributo come la distanza è fondamentale per rendere un pianeta visibile da un altro sistema solare.

Nel nostro quartiere i pianeti più piccoli sono molto più vicini al sole rispetto a quelli giganti per questo  la loro possibilità di essere catturati dai telescopi è nettamente superiore.

Wells ci ha anche spiegato quanto sia ininfluente la dimensione del pianeta: “Questa variabile ha un effetto molto più piccolo sulla dimensione della zona di transito”.

Partendo dagli esopianeti attualmente scoperti riusciamo a calcolare come dei 3600 esopianeti attualmente riconosciuti, solo 9 potrebbero osservare dei transiti della terra.

Il team per allargare  il campo ha identificato 68 mondi in cui gli osservatori potrebbero aver visto uno o più pianeti del nostro sistema solare.

Parlando in percentuale, un osservatore casuale ha una possibilità di 1 su 40 di osservare il transito di almeno un pianeta del sistema solare

Wells ci ha anche spiegato come:” La missione Kepler non ha puntato il suo sguardo nella regione in cui è possibile osservare il transito della terra”.

Il futuro di questo settore è legato all’obiettivo di allargare il cerchio delle zone di transito e osservare meglio esopianeti proprio in queste aree, in cui si spera ci siano pianeti abitabili.

 

La scoperta dovrebbe innescare un senso di responsabilità quando facciamo azioni poco consone alla nostra permanenza su questo pianeta.

Non sappiamo effettivamente se E.T. dai suoi telescopi ci stia guardando nel bel mezzo di un transito davanti al nostro sole, ma il pensiero di essere “studiati” dovrebbe bastare a innalzare la nostra consapevolezza nel proteggere e salvaguardare il pianeta, la responsabilità che abbiamo dinanzi è cosmica.

 Gianluigi Marsibilio

Crediti foto: 2MASS/R.WELLS

IL GRAFENE A ZERO G, IL FUTURO SPAZIALE DELL’INNOVATIVO MATERIALE

Portare il grafene nello spazio. Questo è l’obiettivo di una delle più grandi e innovative iniziative che unisce il CNR e l’Agenzia Spaziale Europea.

La collaborazione ha dato vita al progetto Flagship Graphene ea novembre partirà il grande esperimento che testerà il grafene in condizioni di assenza di gravità a bordo di un volo parabolico.
Noi abbiamo parlato con la comunità dei ricercatori dell’esperimento e delle sue implicazioni, a rispondere alle nostre domande sono stati Vincenzo Palermo, vicedirettore del progetto  e Maddalena Scandola, responsabile della comunicazione del CNR.

Come è strutturato esattamente l’esperimento Zero Gravity Graphene?

Il programma ZeroGravity Graphene si compone di due ambiziosi esperimenti, promossi dalla iniziativa europea Graphene Flagship in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), per valutare le prestazioni del grafene in condizioni di gravità zero. L’Italia, con il Cnr, ha un ruolo di primo piano in uno degli esperimenti in programma.

Entrambi gli esperimenti si svolgeranno tra il 6 e il 17 novembre 2017, e testeranno il grafene in condizioni di micro-gravità per valutare il suo potenziale nelle applicazioni spaziali, in particolare per la propulsione con la luce (vele solari) e per la gestione termica di satelliti.

L’esperimento ‘Solar sails’ (Vele solari) testerà il grafene come materiale per realizzare vele solari, un ambizioso metodo di propulsione delle navicelle spaziali che sfrutta la luce dal sole o dai laser a terra. Quando la luce è riflessa o assorbita da una superficie, esercita una forza che spinge la superficie lontano dalla sorgente luminosa: questa pressione di radiazione può essere sfruttata per spingere oggetti nello spazio senza utilizzare combustibili. Poichè la spinta della pressione di radiazione è molto bassa, per avere una propulsione efficace la “vela” deve avere una grande superficie e essere il più leggera possibile. Il grafene è molto leggero e al contempo resistente e potrebbe essere un buon candidato per le vele solari. Il team di ‘Solar sails’ studierà come il graphene possa funzionare come una vela solare in un esperimento che simula le condizioni di gravità e vuoto di spazio.

L’esperimento ‘Satellite Heat Pipes’ testerà il grafene a bordo di un volo parabolico che simula le condizioni di assenza di gravità per verificare il suo impiego nei dispositivi termici impiegati nei satelliti. La gestione termica è molto importante nei satelliti, poiché la mancanza di aria richiede soluzioni tecnologiche specifiche per disperdere il calore verso lo spazio profondo. La differenza di temperatura tra due lati di un satellite, quello rivolto verso il sole e quello al buio può arrivare fino a 200 gradi. Gli scambiatori di calore (Heat Pipes) trasferiscono il calore dalle parti calde a quelle fredde, e disperdono quello in eccesso verso lo spazio.

Frutto di una collaborazione tra l’italiana Leonardo Spa, leader mondiale nel settore aerospaziale, due istituti del CNR, l’Istituto per la Sintesi Organica e Fotoreattività (ISOF) e l’Istituto per la Microelettronica e i Microsistemi di Bologna (IMM-Bo), l’Università libera di Bruxelles e l’Università di Cambridge, l’esperimento indagherà come i rivestimenti a base di grafene possono migliorare l’efficienza negli scambiatori di calore, noti come loop heat pipes, fondamentali sistemi di raffreddamento usati nei satelliti e negli strumenti aerospaziali.

Il team si riunirà a Bordeaux, in Francia, tra il 6 e il 17 novembre 2017 per testare gli scambiatori di calore contenti grafene in condizioni di microgravità in un volo parabolico, gestito dall’Agenzia spaziale europea (ESA) e da Novespace (Francia).

Il team di ricercatori dell’esperimento ‘Satellite Heat Pipes’ intende sfruttare le proprietà termiche e fisiche del grafene per migliorare l’efficienza degli scambiatori di calore.

Questi infatti raffreddano i dispositivi a bordo grazie all’evaporazione di un liquido che si trova all’interno di una struttura di materiale poroso, solitamente di metallo. Sostituendo il materiale metallico con un composito a base di grafene e metallo, i ricercatori mirano a migliorare il trasferimento di calore tra le unità elettroniche e il fluido che lo attraversa.

Cos’è la tecnica del volo parabolico usata per portare il valore della gravità vicino allo zero?

Il volo parabolico è il metodo utilizzato per portare il valore della gravità vicino allo zero senza andare in orbita: mentre l’aereo segue una traiettoria parabolica si può arrivare ad avere fino a 25 secondi di assenza di peso. Ogni volo, che avrà la durata di 3 ore, comporterà circa 30 archi parabolici. Oltre all’assenza di gravità, a bordo si sperimenta anche fino al doppio della forza gravitazionale terrestre quando l’aereo si prepara alla parabola successiva, come su un gigantesco ottovolante.

Alle successive domande ha risposto per noi Vincenzo Palermo

Vincenzo Palermo è il responsabile del Laboratorio di Nanochimica dell’istituto ISOF-CNR di Bologna e vice direttore del progetto europeo Graphene Flagship, la più grande iniziativa di ricerca europea sul grafene.

Perché è importante studiare il grafene a gravità zero?


Lo scopo del nostro esperimento è studiare il comportamento di un liquido, e la sua evaporazione, all’interno di un materiale poroso ricoperto di grafene. Questi esperimenti rientrano nel settore generale della micro-fluidica, cioé lo studio del comportamento dei liquidi.
In un laboratorio è possibile modificare molti parametri come temperatura, umidità, presenza di campi elettrici o magnetici; è però impossibile modificare la forza di gravità che agisce su questi fluidi; per questo, bisogna usare i voli parabolici in cui, per pochi secondi, la drammatica discesa di quota dell’aereo permette di diminuire o annullare la forza di gravità; l’effetto è simile alla di perdita di peso che sentiamo in un ascensore che scende velocemente.

Quali applicazioni potrebbe avere un materiale del genere nella ricerca spaziale?

Depositiamo il grafene all’interno di un blocco di metallo poroso. Questo materiale è il cuore di un dispositivo chiamato “heath loop pipe” un tipo molto particolare di radiatore, capace di dissipare calore grazie all’evaporazione e al ricircolo di un liquido.
Le heath loop pipes sono molto utili sui satelliti in orbita, per raffreddare ad esempio dispositivi elettronici, perché funzionano senza bisogno di pompe o di energia esterna.
Quando un satellite è nello spazio, l’assenza di aria rende difficile dissipare il calore nello spazio. Quando un lato del satellite è esposto al sole, la differenza di temperatura tra lato al sole e lato in ombra può superare i 200 gradi, danneggiando seriamente i componenti elettronici.

Quali sono le proprietà termiche del grafene in grado di migliorare il trasferimento di calore e l’efficienza dei dispositivi?

Il grafene è composto da atomi di carbonio legati assieme per formare un reticolo esagonale. Ogni atomo del reticolo è connesso ad altri tre da legami chimici molto robusti e stabili, e l’intera struttura trasmette molto bene le minuscole vibrazioni atomiche che noi percepiamo, su scala macroscopica, come calore. Grazie a questa sua struttura cristallina il grafene ha un’ottima conducibilità termica, sino a dieci volte meglio di quella, ad esempio, del rame. A differenza di altri materiali, i foglietti di grafene possono essere estratti dalla grafite, dispersi in una soluzione e depositati su qualsiasi substrato, come ad esempio il metallo poroso che noi testeremo durante i voli.

Gianluigi Marsibilio

SONDE VOYAGER, 40 ANNI DI STORIA NELLO SPAZIO

Le missioni Voyager hanno compiuto 40 anni diventando le più lontane e longeve navicelle spaziali. Voyager I e II sono state celebrate dalla NASA tramite dei manifesti celebrativi e delle infografiche con le illustrazioni delle varie tappe delle missioni.

Entrambe lanciate nel 1977, per la precisione a 16 giorni di distanza, queste due missioni hanno influenzato generazioni di scienziati e futuri ingegneri, colpiti dal messaggio che le sonde hanno portato attraverso il sistema solare e ora nello spazio interstellare.

Nel 2012 Voyager I è stato il primo veicolo spaziale ad essere entrato nello spazio interstellare, uscendo dalla zona del sistema solare e Voyager II ha testimoniato le prime attività vulcaniche oltre a quelle terrestri, per esempio sulla luna di Giove (Io).

Voyager I ha continuato ad inviarci dei dati molto interessanti, infatti gli scienziati hanno capito, proprio grazie ai segnali mandati dal 2012, che nel nostro spazio interstellare i raggi cosmici sono fino a 4 volte più abbondanti rispetto al nostro piccolo quartiere cosmico.

La NASA ha celebrato questo anniversario importantissimo, a cui nessuno scienziato puntava in maniera specifica con questa serie di poster e infografiche bellissime ecco qui il link per scaricarle.

Come vi avevamo spiegato alcune settimane fa le sonde Voyager hanno la particolarità di avere delle registrazioni che contengono della musica e altre informazioni sull’umanità, se volete potete segnalarci quali canzoni vorreste mettere nelle vostre personali sonde Voyager, portando avanti una compilation da mandare chissà nello spazio o semplicemente su Spotify.

 

Gianluigi Marsibilio

Crediti foto: NASA/JPL

UN NUOVO (STRANO) INQUILINO SULLA ISS

La Jaxa ha inviato un nuovo robot sulla Stazione Spaziale Internazionale ed è veramente adorabile, insomma gli astronauti con il nostro Paolo Nespoli hanno un nuovo amico con cui condividere lo “spazio”.

Int-Ball, questo il nome del simpatico coinquilino, è una telecamera sferica che galleggia continuamente intorno all’equipaggio. Il piccolo Wall-E è un prototipo in grado di muoversi autonomamente o essere controllato da operatori sulla Terra.

Le immagini raccolte dallo strumento vengono mandate sulla Terra in tempo quasi reale consentendo al personale JAXA di valutare rapidamente ogni sorta di problema a bordo del laboratorio orbitante.

Ora il nostro piccolo amico è nel modulo della stazione “Kibo” ed è stato portato in orbita grazie ad un razzo SpaceX ad inizio giugno.

L’obiettivo è rendere lo strumento libero e autonomo per aiutare gli astronauti nella risoluzione dei problemi, anche bypassando il legame con centri operativi sul nostro pianeta.

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