Microgravity nelle missioni lunari

Ciao a tutti!
Mi rendo perfettamente conto che sto chiedendo una cosa banale, ma ci penso da tutto il pomeriggio e non so rispondermi: durante le varie missioni Apollo (quelle lunari, perlomeno) quale era la percezione della gravità per gli equipaggi?

Mi spiego: sappiamo tutti che gli astronauti in orbita sperimentano la ‘weightlessness’ perché ‘in caduta libera’ costante, e non perché effettivamente fuori dal campo gravitazionale terrestre.

Dunque, se una astronave si allontanarsi dalla terra con una linea retta…immagino che l’equipaggio sarebbe soggetto alla gravità ben oltre la LEO.

Le navicelle del programma Apollo ovviamente non abbandonavano la Terra con una retta perpendicolare alla superficie: ma in questo caso gli astronauti potevano percepire delle oscillazioni nella forza di gravità tra la fase orbitale, il tragitto Terra-Luna e l’orbita lunare? In teoria mi viene da pensare che le differenze dovrebbero esserci eccome, eppure non sono proprio convinto…

Che io sappia no. Non risentivano nè del leggero effetto centrifugo dovuto alla rotazione del veicolo e nemmeno della “variazione” di accelerazione dovuta ai continui cambi di velocità durante il volo, anche perché il veicolo era in volo inerziale come gli astronauti all’interno, quindi soggetti alle stesse forze.
Mi viene in mente Apolo 10 dove ci fu chi stette male per tutto il volo (mal di spazio).
Ovviamente attendo gli esperti di FA che possono smentirmi o correggere le mie osservazioni.

Ad esempio alla NASA pensano che la nave in rotta verso marte potrebbe montare un motore a ioni così da subire un’accelerazione costante verso la destinazione fino a metà percorso, e una decelerazione inversa successiva; ovviamente la capsula verrebbe ribaltata così da avere il pavimento sempre nella stessa posizione. In tal modo l’equipaggio potrebbe avere il triplice vantaggio di vivere in un ambiente in microgravità, di utilizzare un motore ad alte prestazioni/peso e di subire un minor stress conseguente a una forte accelerazione prolungata.

Mi viene in mente una cosa che ha detto Armstrong raccontando la sua discesa con il LM (LEM) sulla luna, ossia che a un certo punto sentiva il suo corpo nuovamente pesare, e questa cosa aumentò il pathos del momento.

Durante il coasting (ovvero quando i motori sono spenti) la navicella segue comunque un’orbita dettata dalla meccanica celeste (che invece di essere circolare come una LEO magari è molto ellittica oppure iperbolica). E in quelle condizioni si sente la microgravità.

Per farmi capire, è un po’ come sui voli parabolici: durante la parabola l’aereo sale e rallenta, raggiunge un apice e poi scende e accelera. Durante quel periodo le persone all’interno sentono la microgravità perchè l’aereo si sta muovendo sulla stessa esatta traiettoria che avrebbero loro se fossero stati lanciati da una fionda con quella traiettoria… Esattamente stessa cosa avverrebbe per una navicella in orbita ellittica o iperbolica (anche se per l’iperbole forse è meno intuitivo): le pareti e il pavimento della navicella che circondano l’astronauta si muovono esattamente dello stesso moto (dovuto all’inerzia e all’attrazione gravitazionale) di cui si muove il corpo dell’astronauta, e quindi l’astronauta percepisce microgravitá rispetto alla navicella

Ovviamente invece, durante le accensioni del motore, un qualche tipo di gravitá si sentiva. Guardando i video della ISS durante i reboost (che danno accelerazioni davvero minime), credo che un burn per un lunar transfer si facesse davvero sentire :slight_smile:

Interessante questa cosa… io ero rimasto agli studi su navi con centrifuga per simulare gravità.

Giusto per capire, in che ordini di grandezza (relativamente alla gravità) si potrebbe essere con questa spinta continua di motori a ioni?

@Astro_Livio: ma se acceleri/deceleri non sei più in microgravità… :slight_smile:

@biduum: quello di utilizzare la spinta dei propulsori per simulare la gravità è un tema classico… nei libri di fantascienza almeno :smiley:. Al momento avere 1g, o, se per questo, anche 0.5g, di accelerazione con motori a ioni è fuori dalla nostra portata…

Ah la microgravità é solo quella conseguente all’attrazione dei corpi celesti? Non l’avevo chiaro.
Si no avere 1G é dura; ma anche avere un pò di gravità é meglio che nulla. Riesci a berti un the nella tazza :stuck_out_tongue_winking_eye:

Si sono un pò OT rispetto alla domanda di Blitzed perché non l’avevo capita; comunque sulla ISS sono previsti un sacco di questi esperimenti, oltre allo studio di gravità in altre forme vedi il Centrifuge Accommodations Module americano che però é stato cancellato.

Grandi! Tutto chiarissimo :clap: :clap: :clap:

Non è “al momento”, sarà sempre così. È una proprietà intrinseca della propulsione elettrica, che si deve sempre portare dietro il generatore. Ne avevo già parlato in qualche altro topic.

Dunque proviamo a ricavarlo di nuovo:

  • Dall’equazione del razzo di Tsiolkovskij si ricava che la potenza di un propulsore è P = 1/2 x c^2 x dm/dt e che la spinta è T = c x dm/dt (dove c è la velocità di uscita del propellente e dm/dt è la portata di propellente)
  • La potenza data dalla spinta sarà quindi P = 1/2 x T x c
  • Per semplicitá consideriamo che il generatore abbia efficienza 1. Definendo una potenza specifica Ps come potenza per unità di massa avremo che P = Ps x mg (dove mg è la massa del generatore).
  • Infine, applicando molto semplicemente F = m x a e indicando la massa totale come mt, possiamo dire che l’accelerazione istantanea della navicella sarà:

a = 1/2 x (Ps / c) x (mg / mt)

E ora proviamo a metterci dei numeri:

  • la potenza specifica è semre sotto ai 50 W/kg (prendo il numero più alto che si raggiunge al giorno d’oggi)
  • la velocità di uscita del propellente è di solito superiore ai 10000 m/s (considerando un Isp piuttosto basso, ovvero 1000 s).
  • il rapporto mg/mt sarà sempre minore a 1, per sua stessa definizione

Vediamo quindi che, anche ponendo per assurdo mg/mt = 1 (ovvero un generatore tale per cui il resto della navicella è trascurabile), e prendendo dati conservativi (ovvero Ps molto alta e Isp piuttosto basso), l’accelerazione massima raggiungibile sarà qualcosa come 0.0025 m/s^2, ovvero meno di un millesimo dell’accelerazione di gravità…
E anche supponendo un grande sviluppo tecnologico, che porti magari la potenza specifica a 500 W/kg (numero fantascientifico), e ricordando che ho considerato un rendimento pari a 1, avremmo comunque un’accelerazione di meno di 1/100 di g.

Per questo motivo non avremo mai un lanciatore a propulsione elettrica (non si alzerebbe mai da terra) e non ha neanche tanto senso parlare di gravità artificiale causata da un propulsore elettrico :wink:

1/1000 g non credo sia abbastanza per bere il tè in una tazza :smiley:

E che cavolo… Buzz, sei micidiale!!

Un consiglio a tutti quelli che fanno il PoliTo: mettete i corsi di Casalino nel piano di studi, che come le spiega lui le cose non le spiega nessun altro!
Queste cose io le ho studiate 8 anni fa e da allora non le ho mai più toccate, ma me le ricordo ancora :slight_smile:

…beh ma non consideri la potenza dei cristalli di dilithium… :stuck_out_tongue:

Io la butto lì, off topic, poi…
si potrebbe avere una sezione di FA dedicata alla matematica del volo spaziale spiegata a chi non è andato oltre la quinta ITIS come lo scrivente? O anche per chi è fermo al solo biennio… giusto per divulgazione?
Non si pretende di creare una sezione che mi permetta di progettare un missile, ma capirne le matematiche fondamentali.

Fai delle domande e spera che qualcuno risponda. Dubito che si possa creare un corso di meccanica orbitale per regio decreto dell’amministratore del forum.

Io quando fate delle domande ci provo a rispondere, se non è troppo complicato e se me lo ricordo ancora. Auello che ho scritto qui l’ho scritto almeno un altro paio di volte in altre discussioni passate, ma con il tempo i topic si perdono e sono difficili da ritrovare…

Cmq c’è una sezione chiamata “Discussioni Tecniche Varie” in cui si possono aprire post del genere, in cui tra l’altro io avrei messo (o sposterei ) anche questo topic, visto che è tutt’altro che OT :wink: