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ZM-O-TheSwingby-GIF.gifThe Swing-by (or "Gravity Assist"): deceleration (GIF-Movie)78 visitePer ottenere l'Effetto Fionda, il veicolo spaziale deve effettuare un ravvicinato Fly-By (sorvolo) del pianeta.
Consideriamo, a titolo di esempio, una sonda diretta verso un Pianeta Gigante: per esempio, Giove. All'avvicinarsi della sonda a Giove, la gravità di quest'ultimo attrarrà la sonda a sè, così aumentandone la velocità.
Ma dopo aver passato Giove, la gravità del Pianeta continuerà ad attrarre il veicolo, rallentandolo.
L'effetto sulla Velocità, relativamente al pianeta, è nullo (come deve essere in virtù di quanto previsto dal Principio di Conservazione dell'Energia), ma la direzione del veicolo risulterà cambiata.
Tuttavia, nelle nostre riflessioni, dovremo tener conto che i pianeti non sono fermi nello Spazio, ma si muovono lungo le loro orbite (attorno al Sole). La velocità dell'astronave/sonda non è cambiata allorchè misurata in riferimento a Giove, MA se la misureremo in riferimento al Sole potremo notare che essa è differente.
In base alla traiettoria scelta, l'astronave potrà guadagnare fino a due volte la Velocità Orbitale del pianeta.
Nel caso di Giove, questa è di oltre 13 Km/s. In questo modo, la gravità di Giove avrà prestato al nostro veicolo una quantità di Momento Angolare supplementare necessaria affinché esso possa giungere sino a Saturno usando poco (o zero) combustibile in più rispetto a quello usato per raggiungere Giove stesso.
Un Trasferimento alla Hohmann per Saturno richiederebbe un "Delta V" totale di 15,7 Km/s, il quale è al di fuori delle capacità degli attuali razzi. Usare più di una Fionda Gravitazionale, poi, potrà anche comportare degli allungamenti del percorso ma diminuirà in modo considerevole il "Delta V", permettendoci di mandare in orbita veicoli spaziali più grandi (e, quindi, necessitanti di maggior propellente).
Questa strategia è stata utilizzata dalla sonda Cassini-Huygens, la quale è effettuato due Swing-By con Venere, uno con la Terra, ed infine uno con a Giove, nel momento finale (ed allorchè diretta verso Saturno).
Rispetto al Trasferimento alla Hohmann, questo sistema ha ridotto il "Delta V" a 2 Km/s, e così la grande e pesante sonda Cassini-Huygens ha potuto raggiungere Saturno usando propulsori (a razzo) relativamente piccoli.
Questo tipo di missioni richiede un'attenta sincronizzazione e per questo motivo l'individuazione della Finestra di Lancio OTTIMALE è una parte cruciale per la corretta riuscita della missione.
Durante l'avvicinamento della nave spaziale ad un pianeta, l'efficacia della propulsione del razzo aumenta e quindi piccole spinte effettuate in prossimità del pianeta che fornirà il Gravity-Assist, inevitabilmente produrranno dei grandi cambiamenti nella velocità finale della nostra astronave.
Un buon metodo per ottenere più energia da un Gravity-Assist è quello di utilizzare i motori una volta in prossimità dell'afelio.
La spinta di un razzo comporta sempre lo stesso cambiamento della velocità, ma il cambiamento dell'energia cinetica è proporzionale alla velocità del veicolo al momento dell'accensione del razzo.
Come sempre, per ottenere il massimo dell'energia dal razzo, si dovrà accenderlo quando il veicolo si trova alla sua velocità massima, e cioè all'afelio.
Per esempio, un trasferimento alla Hohmann dalla Terra a Giove porterà l'astronave ad un fly-by con Giove con una velocità all'afelio pari a 60 Km/s ed una velocità finale di 5,6 Km/s, e cioè 10,7 volte inferiore.
Non va dimenticato, tuttavia, che il principale limite pratico dell'uso di una Fionda Gravitazionale è dato dalla quantità di massa disponibile per ricevere la spinta. E non solo: un altro limite è quello determinato dall'atmosfera del pianeta che si intende usare: in teoria, infatti, più si sarà vicini al pianeta che deve fornire l'assist e maggiore sarà la spinta che si potrà ottenere.
Ma se una sonda viene "collocata", durante il fly-by, in posizione troppo prossima all'atmosfera del Corpo Celeste che deve fornire l'assist, l'energia persa a causa dell'attrito con la sua atmosfera (o meglio: i suoi strati superiori) potrebbe essere superiore a quella guadagnata dall'Effetto Fionda.
In tal caso, la nostra Sonda, post fly-by, rallenterà e questo effetto può essere utile se l'obiettivo, nel caso concreto, non è quello di accelerare, bensì di perdere energia (esattamente ciò che la Sonda Messenger sta facendo con Mercurio).
(Nota Lunexit: questa seconda Tecnica, ripresa anche nel romanzo di Arthur C. Clarke "2010, l'Anno del Contatto" è nota come "Aerofrenata" (o "Aerobraking"). Nel romanzo - di cui suggerisco caldamente la lettura -, l'Aerofrenata veniva impiegata per rallentare l'astronave Sovietica Leonov che, una volta arrivata nei pressi di Giove, doveva poi raggiungere, con velocità ottimale - e cioè non solo con una velocità largamente inferiore rispetto a quella mantenuta durante la "crociera", ma anche con uno scarso e/o nullo consumo di propellente - ovviamente preziosissimo nelle operazioni effettuate nello Spazio Profondo (ossìa lo spazio che si trova oltre la Fascia degli Asteroidi) - il piccolo satellite "Io" e quindi posizionarsi stabilmente nel Punto di Lagrange esistente fra Io e Giove, per effettuare un rendez-vous con l'altra astronave Discovery)
I gravity-assist che vorrebbero usare il Sole in sé, invece, sono (al momento) impossibili in quanto esso non è in grado di cedere Momento Angolare.
Tuttavia, l'idea di accendere i motori quando si è giunti in prossimità del Sole, se posta in essere, avrà comunque l'effetto di aumentare il guadagno effettivo di velocità ottenibile dai soli razzi.
C'è comunque da considerare, a tal proposito, il limite dovuto alla resistenza al calore della sonda e quindi, logica alla mano, non si potrà arrivare mai troppo vicini al Sole senza (rischiare di) subire danni irreparabili.
(da Wikipedia - Voce "Fionda Gravitazionale" - note, correzioni e commenti ulteriori: Dr Paolo C. Fienga)MareKromium
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ZM-N-TheSwingby-GIF.gifThe Swing-by (or Gravity Assist): acceleration (GIF-Movie)74 visiteIn Meccanica Orbitale ed in Ingegneria Aerospaziale, si definisce "Fionda Gravitazionale" l'utilizzo della gravità di un pianeta per alterare il percorso e la velocità di un veicolo spaziale.
Questa tecnica è comunemente usata per raggiungere i Pianeti Esterni, che altrimenti sarebbero proibitivi, se non impossibili, da raggiungere con le tecnologie attuali (essenzialmente per motivi di costi e tempi troppo lunghi).
Questa tecnica è anche chiamata gravity-assist e la si può utilizzare con profitto solo con pianeti dotati di grande massa.
L'idea della Fionda Gravitazionale fu sviluppata già negli anni 1961-63 dal matematico Michael Minovitch. Inizialmente fu ritenuta solamente una curiosità, in quanto all'epoca sarebbe stato molto difficile poter avere delle applicazioni pratiche della teoria poiché era necessario dover attendere delle particolari disposizioni dei pianeti rispetto alla Terra ed era altresì richiesta una grandissima precisione.
Tuttavia, nel 1973, Giuseppe Colombo propose alla NASA l'uso di una Fionda Gravitazionale con Venere per far incontrare la sonda Mariner 10 con Mercurio ben 3 volte e la soluzione proposta funzionò perfettamente. Da allora, essa è stata ripetuta molte altre volte. Ad esempio, alcune delle sonde che hanno utilizzato la Fionda Gravitazionale sono state le Voyager 1 e 2, le Sonde Pioneer 10 ed 11, e quindi le Sonde Ulisse, Galileo, Cassini-Huygens e, ultima ma non meno importante, la Sonda Messenger.
Il modo più semplice per far andare una sonda da un pianeta ad un altro è quello di utilizzare un Trasferimento alla Hohmann, ovvero far percorrere alla sonda un'orbita ellittica con la Terra al perielio e l'altro pianeta all'afelio.
Se lanciato nel momento adeguato (e cioè all'interno della cd "Finestra di Lancio Ottimale"), il veicolo spaziale arriverà all'afelio proprio quando il pianeta starà passando in quei pressi.
Questo tipo di trasferimento è comunemente usato per muoversi attorno alla Terra, o dalla Terra alla Luna e/o dalla Terra a Marte.
Ma il Trasferimento alla Hohmann usato per raggiungere pianeti esterni richiederebbe tempi lunghi ed un considerevole "Delta V" (esso esprime la quantità di propellente necessaria ad eseguire una manovra orbitale).
Ed è proprio in questi casi che l'effetto fionda è usato più frequentemente. Ad esempio, invece di raggiungere Saturno con un Trasferimento alla Hohmann, si raggiunge Giove con quel sistema e poi si sfrutta la sua gravità (Gravity-Assist) per raggiungere Saturno.
(da Wikipedia - Voce "Fionda Gravitazionale" - note e commenti ulteriori: Dr Paolo C. Fienga)MareKromium
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ZF-Mercury_s South Pole-PIA02415_modest.jpgMercury's South Pole76 visite3) vaporizzazione delle rocce causata da impatti con altri corpi celesti (meteore o comete).
Ma leggiamo ora cosa ci dice la NASA a proposito del fly-by del Mariner 10 nei pressi del suo Polo Sud: "...After passing Mercury the first time and making a trip around the Sun, Mariner 10 again flew by Mercury on September 21, 1974. This encounter brought the spacecraft in front of Mercury in the southern hemisphere. In this frame south is down, the South Pole is located on the right hand edge of the large crater that has only its rim sticking up into the light ("Chao Meng Fu" crater). When this frame was acquired, Mariner 10 was about 83.000 Km from Mercury".
Un'ultima annotazione riguarda i gas presenti nella sottilissima esosfera di Mercurio. Non possiamo parlare di un'atmosfera vera e propria poichè le molecole dei vari elementi che si trovano intorno al Pianeta sono così poche che non riescono neppure a collidere fra loro, come invece accade su Venere, Marte e la Terra stessa, ma si limitano a "rimbalzare" sulla sua superficie!
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ZZ-Mercury-Craters-Copland_Crater-PIA13068.jpgCopland on Mercury (Natural Colors; credits for the additional process. and color.: Dr Paolo C. Fienga - Lunexit Team)133 visiteVisible in the center of this image is the Crater Copland, recently named in honor of the American composer and pianist Aaron Copland.
Aaron Copland and this Crater are both unquestionably worthy candidates for named features on Mercury, but how this specific crater came to be known as Copland has an interesting back-story.
Amateur astronomer Ronald Dantowitz and his colleagues Scott Teare and Marek Kozubal used the Mt. Wilson 60-inch telescope in 1998 to observe a very bright feature on this portion of Mercury's surface, and they assumed that the bright feature was an impact crater.
Mr. Dantowitz expressed his wish that the crater be named "Copland" once better images of the area were obtained from spacecraft. Surprisingly, MESSENGER images from Mercury flyby 3 revealed that the small bright feature, seen at the left edge of this image, is not an impact crater but more closely resembles a Volcanic Vent.
No convention for naming Volcanic Vents on Mercury has yet been adopted, because none were identified prior to MESSENGER's first Mercury flyby. However, even if a convention for naming volcanic features on Mercury is adopted in the future, the naming rules will likely differ from those for impact craters, and thus "Copland" would probably not be an acceptable name for the bright volcanic feature.
A MESSENGER team member corresponded with Mr. Dantowitz and suggested that the name Copland be proposed instead for a large crater nearby.
He agreed, and the International Astronomical Union (IAU) approved the name Copland on March 3, 2010. Copland crater is flooded with volcanic smooth plains material that could be related to the activity that formed the bright vent.
Date Acquired: September 29, 2009
Instrument: Narrow Angle Camera (WAC) of the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
Scale: Copland crater has a diameter of about 208 Km (approx. 129 miles)
Projection: This image is a portion of the NAC approach mosaic from Mercury flyby 3. It is shown in a simple cylindrical map projection with a resolution of roughly 500 meters/pixel (approx. 0,31 miles/pixel).MareKromium
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ZZ-Mercury-Craters-Unnamed_Crater_with_Hollows-PIA15069-PCF-LXTT.jpgUnnamed Crater with "Hollows" in Caloris Basin (Absolute Natural Colors; credits for the additional process. and color.: Dr Paolo C. Fienga - Lunexit Team)234 visiteThis stunning, and as of yet Unnamed, Crater lies within the Caloris Basin. Its fFoor provides another example of the beautiful "Hollows" found on Mercury and has an etched appearance similar to that found in the Crater Tyagaraja. This image was acquired as a high-resolution targeted observation. Targeted observations are images of a small area on Mercury's Surface at resolutions much higher than the 250-meter/pixel (820 feet/pixel) morphology base map or the 1-kilometer/pixel (0,6 miles/pixel) color base map. It is not possible to cover all of Mercury's Surface at this high resolution during MESSENGER's one-year mission, but several areas of high scientific interest are generally imaged in this mode each week.
Date acquired: October, 28th, 2011
Image Mission Elapsed Time (MET): 228326267
Image ID: 943690
Instrument: Narrow Angle Camera (NAC) of the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
Center Latitude: 38,44° North
Center Longitude: 175,6° East
Resolution: 42 meters/pixel
Scale: this Unnamed Crater is approximately 38 Km (about 24 miles) across
Solar Incidence Angle: 76,1° (meaning that the Sun, at the time the picture was taken, was about 13,9° above the Local Horizon)
Emission Angle: 40,0°
Sun-Mercury-MESSENGER (or "Phase") Angle: 116,1°MareKromium
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ZZ-Mercury-Craters-Dearin_Crater-PIA13488.jpgDark Spot at "Derain Crater" (Enhanced Absolute Natural Colors; credits for the additional process. and color.: Dr Paolo C. Fienga - Lunexit Team)124 visiteIn the center of this image is Derain, an impact crater first viewed during MESSENGER's 2nd Mercury flyby and named in 2009.
Derain has material within it and in its surroundings that is much darker than the neighboring terrain. In fact, the material associated with Derain appears to have the lowest reflectance yet identified on Mercury's Surface.
The Dark Deposits may be material with a mineralogical composition different from the majority of Mercury's visible Surface, but more data are needed before any further insight into the composition can be gained.
Observations to be acquired during MESSENGER's orbital mission phase will help to identify the uncommonly Dark Material at Derain Crater and similar occurrences elsewhere on the Planet.
Also visible in this image (upper right side), is the rayed Crater "Berkel", which has Dark Material as well in its center and in a ring immediately surrounding it. In contrast, two neighboring craters of Berkel have bright rays but lack Dark Halos. Why do some craters contain Dark Materials while others do not? MESSENGER's orbital data will be used to investigate that question and to improve our understanding of the nature and structure of Mercury's Crust.
Date Acquired: October 6, 2008
Instrument: Narrow Angle Camera (NAC) of the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
Scale: Derain Crater is approx. 190 Km in diameter (such as about 118 miles)MareKromium
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ZW-Mercury-PIA12842-1.jpgThe Eastern Limb of Mercury (possible Natural Colors; add. process. and color.: Dr Paolo C. Fienga - Lunexit Team)154 visiteDate Acquired: January, 14th, 2008
Instrument: Wide Angle Camera (WAC) of the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
Resolution: 2,8 Km/pixel (such as about 1,7 miles/pixel) at the Equator
Scale: Caloris Basin (which is the round, light-brown colored Surface Feature visible on the top right of Mercury) is about 1550 Km (approx. 960 miles) in diameter
Spacecraft Altitude: about 13.000 Km (approx. 8000 miles)MareKromium
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ZZ-Mercury-Craters-Atget_Crater-PIA10934.jpgAtget Crater (natural colors; credits: Lunexit)73 visiteRecently named for the French photographer Eugène Atget, Atget Crater, seen in the middle of the lower portion of this NAC image, is distinctive on Mercury's Surface due to its dark color. Atget Crater is located within Caloris Basin, near Apollodorus Crater and Pantheon Fossae, which are also both visible in this image to the North-West of Atget. The dark color of the floor of Atget is in contrast to other craters within Caloris Basin that exhibit bright materials on their floors, such as the craters Kertész and Sander. Other craters on Mercury, such as Basho and Neruda, have halos of dark material but the dark material does not cover the crater floors. Understanding the variety of bright and dark materials associated with different craters will provide insight into Mercury's composition and the processes that acted on Mercury's Surface.
Date Acquired: January 14, 2008
Image Mission Elapsed Time (MET: 108828540
Instrument: Narrow Angle Camera (NAC) of the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
Resolution: 520 meters/pixel (0,32 miles/pixel)
Scale: This image shows a scene about 530 Km (approx. 330 miles) across
Spacecraft Altitude: about 20.300 Km (approx. 12.600 miles)MareKromium
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ZP-Mercury-PIA10382.jpgMercury’s Mineralogy70 visiteCaption NASA:"The top plot shows the ground track of observations made by the Visible and Infrared Spectrograph (VIRS) component of the Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer (MASCS). The ground track is projected onto a MESSENGER image of the portion of the planet seen in high-resolution by MESSENGER for the first time.
The bottom plot shows the relative spectral reflectance as a function of wavelength at the two locations indicated on the previous graphic. The visible and infrared portions of the spectra are shown for the two nearby areas, one including ejected material from a bright, relatively young crater and the other from surrounding plains. The two spectra have been shifted vertically to match at 850 nm (in the near-infrared).
Differences between the two spectra, most notable in the infrared, are indicative of differences in the mineral abundances in these two regions".MareKromium
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ZZ-Mercury-Craters-Basho_Crater-PIA10650.jpgRays from the Darkness: Basho Crater (MULTISPECTRUM-2; credits: Lunexit)74 visiteThough Basho Crater is only about 80 Km (ABOUT 50 miles) in diameter, its bright rays make it an easily identified feature on Mercury's surface. In addition to the long bright rays, photographs from Mariner 10 showed an intriguing dark halo of material around the Crater, which can be seen in the lower right portion of this Narrow Angle Camera (NAC) image snapped by MESSENGER's Mercury Dual Imaging System (MDIS) on January 14, 2008. The MESSENGER Science Team is using the full color data set obtained with the 11 filters of the Wide Angle Camera (WAC) to investigate the nature and composition of this dark material.
The Crater is named for the 17th-century Japanese poet Matsuo Basho, renowned for his many haiku. MESSENGER's images of Mercury's striking landscape have inspired at least one poet; read Stuart Atkinson's poem " MESSENGER's Memories."MareKromium
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Mercury 2.jpgMercury close-up from Mariner 10 (1)67 visiteUn'altro mistero che si spera di risolvere con il Messenger attiene il contenuto dei crateri situati nelle regioni polari di Mercurio (l'ipotesi è che sul fondo di questi crateri vi sia del ghiaccio d'acqua vero e proprio). Impossibile? Diremmo proprio di no: queste zone, infatti, grazie alla particolare configurazione dell'asse di rotazione di Mercurio - il quale è perpendicolare al suo piano orbitale - sono esposte, da e per l'eternità, solo ad un'illuminazione radente.
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ZZ-Mercury-Craters-Waters_Crater-PIA15389-PCF-LXTT-IPF.jpgWaters Crater, in context (Possible Absolute Natural Colors; credits for the additional process. and color.: Dr Paolo C. Fienga/Lunar Explorer Italia/Italian Planetary Foundation)72 visiteIn this High Resolution Image-Mosaic, obtained by putting together three frames taken by the NASA - MESSENGER Spacecraft on May, 16, 2011, we can see, once again, the approx. 15-Km (such as about 9,315 miles) diameter Impact Crater named Waters that, as you can easily understand just by looking at the picture, should be relatively young, as indicated by the Bright Rays that cross the neighboring (---> meaning located in its proximities) Surface Features. As we have already drawn to your attention in the past, an unusually-looking "Tongue-like Feature", most likely made of Impact Melt - and which shows a very dark gray color, when compared to the nearby Mercurian Surface - appears to have flowed out of the Crater itself, most likely at the time of - or just right after - its formation.
Date acquired: May, 16th, 2011
Images Mission Elapsed Time (MET): 214069807, 214069811, 214069815
Images ID: 261719, 261720, 261721
Instrument: Wide Angle Camera (WAC) of the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
Center Latitude: 8,82° South
Center Longitude: 254,90° East
Solar Incidence Angle: 41,8° (meaning that the Sun, at the time that the picture was taken, was about 48,2° above the imaged Local Mercurian Horizon)
Emission Angle: 25,6°
Sun-Mercury-Messenger (or "Phase") Angle: 67,4°
This picture (which is an Original NASA - MESSENGER Spacecraft's false colors and Map-Projected image-mosaic published on the NASA - Planetary Photojournal with the ID n. PIA 15389) has been additionally processed, contrast enhanced, Gamma corrected, magnified to aid the visibility of the details and then re-colorized in Absolute Natural Colors (such as the colors that a human eye would actually perceive if someone were onboard the NASA - MESSENGER Spacecraft and then looked outside, towards the Surface of Mercury), by using an original technique created - and, in time, dramatically improved - by the Lunar Explorer Italia Team. Different colors, as well as different shades of the same color, mean, among other things, the existence of different Elements (Minerals) present on the Surface of Mercury, each having a different Albedo (---> Reflectivity) and Chemical Composition.
MareKromium
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