LA RISPOSTA BREVE

Un satellite resta in orbita perché ha una velocità laterale sufficiente: mentre la gravità lo fa cadere, il suo percorso segue la curvatura della Terra senza incontrarne la superficie. Non è sospeso in una zona senza gravità. È in continua caduta libera, insieme a tutto ciò che trasporta.

Partiamo dalle basi

Cadere non significa sempre arrivare al suolo

Immagina una palla lanciata orizzontalmente da un punto molto alto. Mentre avanza, la gravità ne piega il percorso verso il basso. Aumentando la velocità iniziale, la palla arriva più lontano. In un esperimento mentale senza resistenza dell’aria e senza ostacoli, una velocità adatta permette al terreno di curvarsi sotto il percorso della palla: questa continua a cadere, ma non incontra il suolo.

È l’idea alla base dell’orbita. Senza una forza, il satellite proseguirebbe in linea retta; la gravità terrestre ne cambia continuamente la direzione. Non ci sono un pavimento invisibile o un motore che lo tengono sollevato. La gravità non scompare: è proprio ciò che incurva la traiettoria. Le orbite possono essere quasi circolari oppure ellittiche, cioè ovali.

Fonti: [1]

Non basta salire: serve anche velocità laterale

Portare un oggetto molto in alto non basta a trasformarlo in un satellite. Il lancio deve fornirgli anche il movimento laterale adatto alla traiettoria desiderata. È una differenza importante: raggiungere lo spazio e stabilirsi in orbita non sono la stessa cosa.

Nelle orbite basse quasi circolari, come quella della Stazione Spaziale Internazionale, la velocità è dell’ordine di 7,8 chilometri al secondo: circa 28.000 chilometri all’ora. Un giro richiede all’incirca un’ora e mezza. Sono valori indicativi per questo tipo di orbita, non una regola valida per tutti i satelliti: a distanze diverse corrispondono velocità e tempi diversi.

Fonti: [2]

Perché gli astronauti sembrano senza peso?

A circa 400 chilometri di quota, la gravità terrestre conserva quasi il 90% dell’intensità che ha al suolo. Gli astronauti quindi non galleggiano perché sono troppo lontani dalla Terra per sentirne l’attrazione.

La stazione, le persone e gli oggetti al suo interno cadono insieme. Il pavimento non deve sostenerli come accade in una stanza sulla Terra: per questo sperimentano un peso apparente quasi nullo. La loro massa, invece, non sparisce. Si parla di microgravità perché il comportamento reale non è perfettamente ideale: piccole accelerazioni e perturbazioni impediscono una condizione di assenza di peso assoluta.

Fonti: [3]

I motori devono rimanere sempre accesi?

Non come il motore di un’auto. Una volta ottenuta l’orbita, il satellite può proseguire senza una spinta continua. Questo non significa però che la traiettoria rimanga immutata per sempre.

In orbita bassa è ancora presente un’atmosfera estremamente rarefatta. Il suo attrito sottrae energia al movimento e può far diminuire gradualmente la quota. Alcuni veicoli, fra cui la stazione spaziale, effettuano manovre per rialzarla. Altre correzioni servono a mantenere l’orbita desiderata o evitare collisioni. Senza interventi, un satellite sufficientemente frenato può infine rientrare nell’atmosfera: essere in orbita non è una garanzia di permanenza eterna.

Fonti: [4]

PER APPROFONDIRE

Un passo più in là

Un satellite geostazionario è davvero fermo?

Sembra fermo soltanto rispetto a chi osserva dalla superficie terrestre. Percorre un’orbita circolare sopra l’equatore, nello stesso verso della rotazione della Terra, impiegando lo stesso tempo del pianeta a ruotare rispetto alle stelle: circa 23 ore e 56 minuti. A circa 35.786 chilometri di quota, continua quindi a muoversi nello spazio pur restando sopra la stessa zona equatoriale. È una configurazione molto diversa dall’orbita bassa della stazione spaziale.

Fonti: [2]

Tre cose da portare con sé

  • Un satellite in orbita è in caduta libera: la gravità incurva il suo movimento senza farlo necessariamente incontrare il suolo.
  • La velocità laterale è essenziale; salire molto in alto, da solo, non basta a entrare in orbita.
  • Gli astronauti galleggiano perché cadono insieme alla stazione, non perché la gravità terrestre sia scomparsa.

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Le fonti, a portata di clic

Materiali consultati per questo articolo. Le fonti possono essere in inglese.

  1. 1
    NASABasics of Space Flight — Chapter 3: Gravity & Mechanics

    L’esperimento mentale di Newton e il ruolo della gravità nel mantenere una traiettoria orbitale.

  2. 2
    ESATypes of orbits

    Velocità e tempi indicativi delle orbite basse; caratteristiche dell’orbita geostazionaria.

  3. 3
    NASA Glenn Research CenterWhat Is Microgravity?

    Gravità alla quota della stazione, caduta libera e distinzione fra massa e peso apparente.

  4. 4
    NASA Earth ObservatoryCatalog of Earth Satellite Orbits

    Attrito dell’alta atmosfera, variazioni dell’orbita e necessità di manovre correttive.

Testo realizzato con assistenza dell’intelligenza artificiale. Come lavoriamo