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Fisica

Vela solare

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2013072621 Nel 2014 la Nasa lancerà “SunJammer” la vela solare più grande del mondo e che viaggerà a una distanza di oltre 2 milioni di miglia dalla terra.SunJammer si distingue, dalla precedente tecnologia, per la sua assenza di combustibili e sarà alimentata interamente dai fotoni luminosi.Complessivamente la superficie di SunJammer è di circa 13.000 metri quadrati e un suo lato misura 124 metri; nonostante le sue dimensioni il suo peso non supera i 31 chilogrammi. Il veicolo Sunjammer è composto da Kapton-a, un poliimmide di 5 micron di spessore. Le pollimmidi sono un gruppo di polimeri con una resistenza chimica e al calore impressionante, sono utilizzate anche in molte applicazioni di tutti i giorni, per esempio per i montanti o i telai delle auto, sotto al cofano motore oppure per costruire elettrodomestici, come per esempio i forni a microonde, per i circuiti stampati, per gli isolamenti e/o indumenti. Le poliammidi, quindi, sono macromolecole caratterizzate dal gruppo ammidico CO-NH, da cui dipendono molte proprietà. Per comprendere meglio le sue caratteristiche potremmo fare un esempio: considerando la materia prima “ il carbonio” che viene cristalizzato a pressioni tra i 25 ed i 70 mila chili per centimetro quadrato ad una temperatura fra i 1500 ed i 2000 gradi si ottiene “ il diamante”; ma la stessa materia prima, ossia “il carbonio” non cristalizzato si ha, invece, “il carbone”, anche se la materia prima è sempre la medesima. Ovviamente le vele spaziali sono costruite con particolari materiali riflettenti come uno specchio fatte in modo di sfruttare non il vento terrestre, che è assente nello spazio, ma il vento solare. Quando si guarda il Sole, lo sguardo cade nella regione che viene chiamata fotosfera e sulla zona più esterna del Sole (corona solare) composta da un gas completamente ionizzato (plasma), questo gas che sfugge dall’atmosfera solare si espande in tutte le direzioni e nell’intero sistema solare, prendendo il nome di vento solare e porta con sé parte del campo magnetico del Sole. Il vento solare scontrandosi con il campo magnetico terrestre lo racchiude in un volume dalla forma allungata prendendo il nome di magnetosfera. Una vela solare utilizza la pressione di radiazione dalla luce del Sole come mezzo di propulsione, la pressione accumulata dei fotoni di luce forniscono la spinta, da non richiedere l’uso di carburante per il viaggio del veicolo spaziale una volta lasciata la Terra; inoltre una vela solare ha potenzialmente la capacità di raggiungere col tempo una maggiore velocità di un razzo spaziale, in quanto è in continua accelerazione, perché il cosmo è un ambiente privo di attrito. Già 400 anni fa l’astronomo Kepler osservò come le code delle comete erano influenzate dal vento solare e se tale vento funzionava per le comete avrebbe potuto funzionare anche per una vela. Nel 1873 il fisico James Clerk Maxwell scoprì che la luce esercita una certa pressione su una superficie riflettente grazie ai fotoni che rimbalzano sulla superficie ed è proprio questo fenomeno che Nasa, Planetary Society ed altre agenzie vogliono sfruttare. Precisamente per poter navigare nello spazio sono essenziali tre elementi essenziali: la forza continuata della luce solare, uno specchio ultrasottile e molto vasto e un mezzo di lancio separato dalla navetta a vela. Fondamentale è ottenere vele leggerissime e di grandissime dimensioni, inoltre l’assenza di attrito nello spazio e la potenza del sole erogata in modo continuo e costante può permettere a una navicella di spostarsi nello spazio vuoto interplanetario senza utilizzare altre fonti energetiche. Il primo mezzo di propulsione è stato testato per la prima volta nel 1974 quando la navetta Mariner 10, in missione attorno a Mercurio, ha avuto un problema al carburante e a causa della vicinanza con il sole, la pressione della luce solare era abbastanza elevata da permettere di utilizzare i pannelli solari montati sulla navetta per ristabilizzare l’orbita. Il ruolo della vela solare Sunjammer è analizzare e raccogliere i detriti spaziali, creare ponti di comunicazione e fungere da punto di raccordo per missioni in orbita. Nei primi mesi gli scienziati verificheranno la maneggevolezza dell’apparecchio, dopo i test Sunjammer si avvierà verso il punto della destinazione, punto Lagrange L1, che si trova sulla traiettoria tra il Sole e la Terra a distanza di un milione e mezzo di chilometri dalla Terra e manterrà l’equilibrio sfruttando la pressione solare. Il nome “Sunjammer” è stato tratto a prestito da un racconto dello scrittore di fantascienza Arthur C.Clarke. Nel 1993 è stato dispiegato, dalla stazione orbitante Mir, “Znamja-2”, ossia un gigantesco specchio solare di sottilissima pellicola e si voleva verificare se era possibile con il suo impiego illuminare la parte notturna della Terra; infatti l’esperimento è riuscito: un riflesso da specchio solare grande 5 chilometri ha fatto il giro della Terra.  
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Fisica

Forse abbiamo scoperto un nuovo organo nella nostra testa

Sembrerebbe essere il quarto tipo di ghiandole salivari maggiori, posto nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola. Ma serviranno ulteriori studi per poter confermare la scoperta di un nuovo organo

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Dopo centinaia di studi sull’anatomia, il corpo umano sembra riservarci ancora tante sorprese. L’ultima, infatti, è la scoperta di un nuovo organo, rimasto finora nascosto all’interno della nostra testa. Ad accorgersene, per caso, sono stati i medici del Netherlands Cancer Institute, mentre stavano sottoponendo alcuni loro pazienti a un innovativo esame diagnostico che permette di visualizzare nel dettaglio i tumori.

Come raccontano i ricercatori sulle pagine della rivista Radiotherapy and Oncology, dall’esame è emerso per caso un misterioso insieme di ghiandole salivari nascoste all’interno della testa dei pazienti, posizionato precisamente nello spazio in cui la cavità nasale incontra la gola.

Le ghiandole salivari, ricordiamo, sono addette alla produzione di saliva, essenziale per il corretto funzionamento del nostro sistema digerente. La maggior parte di questo fluido, come viene spiegato in tutti i manuali di anatomia, viene prodotto da tre principali tipi di ghiandole: la parotide, la sottomandibolare e la sottolinguale. A queste si aggiungono circa mille ghiandole salivari minori, sparse nelle labbra e nella mucosa interna dalla bocca alla faringe, talmente minuscole da essere difficilmente osservate senza un microscopio.

Ma ora, secondo il nuovo studio, potrebbe esserci un organo in più, ovvero un quarto tipo di ghiandole salivari maggiori. “Abbiamo tre grandi ghiandole salivari, ma non lì”, spiega Wouter Vogel, tra gli autori della scoperta. “Per quanto ne sappiamo, le uniche ghiandole salivari o mucose poste nella rinofaringe sono microscopicamente piccole. Quindi, potete immaginare la nostra sorpresa quando le abbiamo trovate”.

 

Esaminando una serie di scansioni di 100 pazienti affetti dal tumore, i ricercatori hanno osservato, tramite l’innovativa tecnica di imaging Psma/Pet/Ct, che tutti presentavano una paio di ghiandole, finora mai documentate, molto simili alle quelle salivari: sono, infatti, collegate a grandi condotti di drenaggio, indizio che porta a pensare a un possibile incanalamento dei fluidi.

Dati, perciò, che suggeriscono come queste ghiandole possano essere la quarta serie di ghiandole salivari, situata dietro il naso e sopra il palato, vicino al centro della nostra testa. “Le chiamiamo ghiandole tubariche, in riferimento alla loro posizione anatomica (sopra il torus tubarius)”, spiega Matthijs Valstar dell’Università di Amsterdam, co-autore dello studio.

Il motivo per cui siano rimaste finora nascoste non è ancora del tutto chiaro, anche se i ricercatori ipotizzano che “la loro posizione è difficilmente accessibile e sono necessarie immagini molto sensibili per rilevarle”. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche su un campione di partecipanti molto più ampio per poter confermare questi risultati, la scoperta potrebbe aiutare a spiegare il perché i pazienti che si sottopongono alla radioterapia riportano spesso condizioni croniche, come la secchezza delle fauci (xerostomia) e problemi di deglutizione (disfagia).

“Poiché queste misteriose ghiandole non erano note ai medici”, commentano gli autori, “nessuno ha mai cercato di risparmiarle da questi trattamenti”. Ma c’è chi si è dimostrato scettico a etichettare queste nuove ghiandole come un nuovo organo. Per esempio, Alvand Hassankhani, radiologo dell’Università della Pennsylvania, ha riferito al New York Times che esistono oltre mille ghiandole minuscole, “così piccole da essere difficili da trovare. È possibile che i ricercatori olandesi, quindi, abbiano trovato un modo migliore per identificare una serie di ghiandole salivari minori”.

 

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Perché questo è il momento di andare su Marte

Una rassegna delle prossime avventure dirette verso il Pianeta rosso, in un video di Nature

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Saranno tre nei prossimi mesi le missioni dirette su Marte. Vedranno coinvolte Stati UnitiCina ed Emirati Arabi, saranno tutte caratterizzate dalla presenza di robot e mosse dalla curiosità di saperne di più sulla potenziale abitabilità pianeta rosso.

Gli Usa stanno per lanciare il loro quinto rover sviluppato ad hoc per Marte, Perseverance, che andrà a caccia di tracce di vita presente o remota tra le polveri e le rocce del pianeta. Gli scienziati cinesi sono invece alla loro prima volta con un rover marziano, mossi forse dal successo della loro ultima missione diretta sulla Luna. Gli Emirati Arabi, dal canto loro, si stanno preparando a sguinzagliare attorno a Marte un orbiter per investigarne l’atmosfera.

In questo video, diffuso da Nature, ecco le tre missioni in rassegna, e perché tutto questo sta succedendo proprio adesso.


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Una corsa allo spazio per superare i conflitti mediorientali

Il prossimo 14 luglio, gli Emirati Arabi Uniti si preparano a lanciare la missione al-Amal per l’osservazione di Marte: è una testimonianza significativa delle aspirazioni scientifiche ed economiche del paese e della possibilità di uno sviluppo di tutta l’area mediorientale svincolato dal petrolio e dalle armi

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La sonda al-Amal (© Government of Dubai Media Office)

Tra i molti sviluppi inaspettati del 2020, potrebbe essere rassicurante notare che il nostro universo talvolta funziona con un certo grado di prevedibilità. Molti eventi astronomici possono essere previsti con certezza matematica. All’incirca ogni due anni, la Terra e Marte, percorrendo le rispettive orbite intorno al Sole, raggiungono la distanza minima tra loro. Questa vicinanza orbitale offre una finestra per l’invio di veicoli spaziali sul nostro vicino.

Quest’estate ci offre una di queste opportunità per l’esplorazione marziana: per il 2020 sono in programma quattro missioni sul Pianeta Rosso. Rosalind Franklin, una missione congiunta europea e russa basata su rover, è stata rinviata al 2022 a causa delle interruzioni per la pandemia di COVID-19. La missione al-Amal (speranza, in italiano) degli Emirati Arabi Uniti è prevista per il 14 luglio 2020. È la prima impresa di questo genere in Medio Oriente e promuove le ambizioni di Emirati.

Il nome della sonda degli Emirati riflette le grandi aspirazioni scientifiche ed economiche del paese come potenza spaziale emergente. L’orbiter senza equipaggio osserverà l’atmosfera marziana, compresi eventi atmosferici come le tempeste di polvere, che caratterizzano in modo rilevante il clima dell’Arabia. Più in generale, la missione marziana degli Emirati mira a far progredire le capacità tecnologiche del Paese e a spingere i giovani degli Emirati a intraprendere carriere scientifiche e ingegneristiche.

In questo senso, l’impresa fa anche parte di una strategia a lungo termine perseguita dalle nazioni del Golfo per svincolarsi dal petrolio e dal gas e costruire un’economia basata sulla conoscenza.

Tali ambizioni tecnologiche sono inseparabili da quelle politiche. La spinta a creare un’economia della conoscenza non consiste solo nel diversificare le fonti di reddito dello stato. Ampliando le opportunità di occupazione, gli Emirati Arabi Uniti sperano di creare posti di lavoro per i giovani, le cui frustrazioni potrebbero altrimenti causare instabilità. Inoltre, i grandi progetti scientifici sono una dimostrazione simbolica di leadership e di soft power. Un paese capace di progetti spaziali complessi è un paese proiettato al futuro.
La sonda dovrebbe raggiungere Marte nel 2021. Questo coinciderà con il cinquantesimo anniversario della formazione degli Emirati Arabi Uniti.

Se la missione marziana al-Amal riguarda tanto il potere quanto la scienza, potrebbe esacerbare le rivalità esistenti in Medio Oriente? Una corsa allo spazio potrebbe portare le corse agli armamenti regionali a un nuovo livello? I canali satellitari come Al Jazeera del Qatar sono già stati coinvolti in aspre dispute e i lanciatori iraniani hanno sollevato preoccupazioni sul potenziale militare del paese. Altri veicoli spaziali, come razzi, missili e droni, potrebbero alimentare una miscela esplosiva?

La sonda degli Emirati non trasporta armi. Tuttavia, non è troppo eccessivo chiedersi se i paesi del Medio Oriente potrebbero seguire gli Stati Uniti nell’aggiungere forze spaziali alle loro agenzie governative. I sistemi dual use, come i razzi della corsa allo spazio della Guerra Fredda tra Stati Uniti e Unione Sovietica, possono servire a scopi sia pacifici sia bellici. Ugualmente, i satelliti per l’osservazione della Terra possono essere usati sia per il monitoraggio ambientale sia per lo spionaggio.

I conflitti futuri non farebbero che riprodurre le dinamiche già esistenti in Medio Oriente. Tuttavia, si spera che la missione marziana degli Emirati Arabi Uniti si discosti da questo cammino e contribuisca alla pace. Proprio come la maggior parte dei grandi progetti scientifici, essa dipende dallo scambio e dalla collaborazione internazionale.

Le istituzioni americane, come l’Università del Colorado a Boulder, sono state partner essenziali del Centro spaziale Mohammed Bin Rashid di Dubai nella costruzione della sonda. La Mitsubishi Heavy Industries si occuperà del lancio da un sito in Giappone. Non è molto diverso da quanto fatto dagli Stati Uniti, che si sono affidati ai razzi russi per il volo spaziale umano tra la fine del programma Space Shuttle nel 2011 e il volo SpaceX Demo-2 verso la Stazione Spaziale Internazionale di quest’anno. La cooperazione scientifica potrebbe non risolvere i conflitti, ma come minimo l’interdipendenza tecnologica potrebbe evitare che diventino troppo distruttivi.

I governi del Medio Oriente dovrebbero estendere ai loro vicini le collaborazioni esistenti in campo spaziale con paesi lontani dell’Asia o del Nord America. La regione ha molte altre risorse oltre al petrolio e al denaro. Nonostante le sanzioni, l’Iran ha accumulato un’esperienza impressionante in materia di veicoli di lancio. Il Qatar sa come gestire canali satellitari di grande successo. Israele ha alcune delle principali università e società tecnologiche del Medio Oriente. Anche lo Yemen, per quanto devastato dalla guerra, potrebbe contribuire con le sue montagne, fornendo siti di osservazione. Tutti i Paesi hanno popolazioni ricche di molto fantasiose e creative che vorrebbero trascendere i conflitti sul territorio o sulla religione. Una visione della Terra dallo spazio fa scomparire all’istante i confini nazionali e le mappe delle opposte fazioni.

Lo scambio, la cooperazione e la comprensione reciproca in campo spaziale non devono necessariamente partire da zero. Esistono già diversi forum che dovrebbero essere ulteriormente valorizzati. Da molti decenni l’Unione Astronomica Internazionale e la Federazione Astronautica Internazionale organizzano incontri. A livello regionale, l’Unione Araba per l’astronomia e le scienze spaziali e la Società Astronomica Araba fanno lo stesso. L’ingegnere iraniano-americano e astronauta Anousheh Ansari, simbolo vivente del superamento delle divisioni, ha sostenuto organizzazioni come Astronomi senza frontiere. Dovremmo seguire il suo esempio.

L’autore
Jörg Matthias Determann è professore associato di storia alla Virginia Commonwealth University, in Qatar. È anche redattore associato della Review of Middle East Studies. I suoi interessi si concentrano sulla storia della scienza e delle ricerche e sulla storia del mondo musulmano. Ha pubblicato tre libri: Historiography in Saudi Arabia: Globalization and the State in the Middle EastResearching Biology and Evolution in the Gulf States: Networks of Science in the Middle East, e Space Science and the Arab World: Astronauts, Observatories and Nationalism in the Middle East. Attualmente sta completando un quarto libro dal titolo Islam, Science Fiction and Extraterrestrial Life: The Culture of Astrobiology in the Muslim World. È possibile seguirlo su Twitter @JMDetermann.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature Middle East” il 30 giugno 2020.)


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24 November 2017

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