Nella splendida storia “Il papero che cadde sulla Terra”, Don Rosa, geniale autore disneyano manda Paperino nello spazio a recuperare satelliti. Per risparmiare denaro, Paperone non usa un razzo convenzionale ma preferisce un aereo a cui attacca dei razzi che lo tengono sospeso a qualche centinaio di chilometri di altezza. Il risultato è che il satellite disintegra il retino con cui ingenuamente Paperino avrebbe dovuto catturarlo, attraversandolo con una velocità di circa 25000 chilometri all’ora.
La palla di cannone e le orbite di Newton (Principia, vol 3 p4)
Nelle vignette successive Don Rosa ci spiega come stare nello spazio e stare in orbita siano due cose ben diverse: nel primo caso nell’istante in cui spegniamo i retrorazzi cadiamo sulla terra, indipendentemente dalla nostra altezza, sia essa di dieci metri, dieci chilometri o diecimila chilometri.
Per entrare in orbita e ruotare stabilmente intorno al nostro pianeta è necessaria un’energia quasi dieci volte maggiore, necessaria per spingere la nostra navicella in orizzontale e non verso l’alto.
Fu Newton il primo a rendersi conto che sparando orizzontalmente con un cannone abbastanza potente era teoricamente possibile imprimere al proiettile una velocità sufficientemente alta da far sì che esso cadesse continuamente “oltre l’orizzonte”. Questo – immaginò – era ciò che fa orbitare la Luna, in caduta libera attorno alla terra.
Osservando il lancio di un razzo si può infatti notare che, dopo poche centinaia di metri la sua traiettoria devia dalla verticale.
La spinta del razzo non è infatti necessaria solo per farlo innalzare di qualche centinaio di chilometri (400 circa per l’orbita della Stazione Spaziale Internazionale), ma soprattutto a fargli acquisire una velocità tale che la forza centrifuga (diretta verso l’alto) gli faccia vincere l’attrazione di gravità (diretta verso il basso): in orbita bassa, come ad esempio per la già citata Stazione Spaziale è necessaria 8 volte più energia per acquisire la velocità di 7.7 km/s rispetto a quella per raggiungere i 380-400 km di altezza della stazione.
Perciò gli astronauti a bordo della Stazione Spaziale sono comunque soggetti alla gravità terrestre ma in condizioni di assenza apparente di gravità dato che l’attrazione terrestre è cancellata dalla forza centrifuga.
Il profilo di lancio e rientro della Spaceship one.
E’ questa la fondamentale differenza tra i razzi come lo Shuttle e la Soyuz e veicoli come la SpaceShip one. Quest’ultima è concettualmente simile al razzo di Paperone e si comporta come un sasso lanciato verso l’alto. Per tornare a terra sfrutta l’attrito con l’atmosfera dondolando in maniera analoga ad foglia che cade, prima di atterrare come un aereo. In questa maniera è possibile con motori molto piccoli e partendo da un aereo superare i 100 km di altezza anche se solo per poche centinaia di secondi.
Anche Paperino tornerà sulla terra in maniera molto tortuosa ma paradossalmente molto realistica per un fumetto: del resto Don Rosa – che ha una laurea in ingegneria civile – arricchisce molte delle sue avventure dei paperi con una plausibilità scientifica raramente riscontrabile in altri contesti, come ad esempio nel pur celebrato Gravity, secondo cui nello spazio tutto si muove alla stessa velocità, alla stessa altezza e sulla stessa orbita.
Originariamente apparso in forma più breve su Pagina99
PS Altri divertenti articoli su paperino e la scienza sono qui e qui.
Il lancio dello Shuttle (STS-128). Nella splendida foto NASA è possibile vedere come il razzo non punti verso l’alto ma quasi orizzontalmente, per acquistare la velocità necessaria per restare in orbita
@casolinomarco
Che dire parlate di scienza, citate Don Rosa e i paperi Disney…mi sono commosso! Bravi!
Ehehe, grazie Maicol. Idea del buon Marco Casolino.
Tecnicamente tutto vero, mi dispiace solo la disinvoltura con la quale il concetto di forza centrifuga viene proposto ad un pubblico profano.
Per certi versi, la disinvoltura è un po’ una caratteristica che cerchiamo di dare a tutti i nostri post: introdurre argomenti anche tecnici con una certa leggerezza è, secondo noi, funzionale alla fruibilità del post. In questo caso in particolare, non capisco bene come avremmo dovuto impostare il discorso per evitare questa tua critica. Introdurre la forza centrifuga, partendo dalla forza centripeta, le forze apparenti eccetera eccetera avrebbe, a mio avviso, appesantito molto il discorso, senza renderlo realmente più chiaro. Penso infatti che per la maggior aprte di noi il concetto di forza centrifuga sia abbastanza intuitivo, tra Luna Park e lancio del martello. Tuttavia, per semplificare l’eventuale processo di ricerca a chi volesse approfondire il concetto di forza centrifuga, ho provveduto ad inserire il link alla corrispondente voce di Wikipedia.
Grazie per la tua risposta. Sono d’accordo che se si vuole mantenere una lunghezza affrontabile (quanti si spaventano per post troppo lunghi? io di sicuro sì) bisogna sorvolare su molti dettagli.
Se un lettore finisce per raffigurarsi due forze, una che lo tira verso il “basso” esercitato dalla Terra, e un’altra che lo tira magicamente verso l'”alto”, molto immodestamente secondo me lo scopo di spiegazione di un fenomeno fisico non è raggiunto.
Per me sarebbe “bastato” enunciare la prima legge del moto e descrivere il tutto in un sistema di riferimento inerziale. Come in fondo si fa nei corsi di Fisica 1.
Urka già solo lo scriverlo sistema di riferimento inerziale avrebbe fatto perdere tre quarti dei lettori…
Su un forum come per esempio forumastronautico del bravo Marco Zambianchi avrei apprezzato e confortato il tuo commento, ma qui si tratta di divulgazione della scienza non di un sito per nerd e geek fanatici di spazio…
Ciao
Raffaele, utente Acris di forum astronautico need e geek fanatico di spazio…
Caspita ma hai davvero poca stima dei lettori. Perché scrivere un articolo sulla geopolitica del Mali è accettabile, e uno che include la prima legge del moto non lo è? Poi non lamentatevi che la cultura scientifica non è trattata correttamente dai media.
Correggete solo space ship on con space ship one…
fatto! grazie mille