Astronautica

Abbiamo due stazioni spaziali in orbita terrestre.

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La vecchia cara ed internazionale stazione spaziale (ISS) ed ora anche il primo modulo, il core, della nuova stazione cinese: il Tianhe-1.

Proprio oggi 29 aprile, alle 5:22 italiane, è stato lanciato con successo Tianhe-1, il primo modulo della nuova stazione spaziale cinese, con un razzo Lunga Marcia 5B. Il vettore è decollato dal centro di lancio di Wenchang, nell’isola di Hainan, in Cina. (Vedi mappa sotto).

Una data oggi che vale la pena ricordare nelle nostre News perché è sicuramente un momento storico dell’astronautica mondiale.

Inizia una nuova e serrata competizione spaziale che ricorda quella degli anni Sessanta. Ora però i concorrenti sono cambiati: allora vi era solo USA e URSS, e sappiamo come è andata. In gioco c’era il prestigio e l’orgoglio nazionalista mescolato con onnipresente dimostrazione di supremazia militare.

Oggi è rimasto ancora ovviamente qualche reminiscenza dei vecchi impulsi ma si è inserito a pieno titolo un’altra potente leva che spinge sui competitors: “il business”.

Lo spazio è diventato un secondo “Eldorado”. La possibilità di accedere sulla Luna e sugli asteroidi a minerali carenti sulla Terra e la concreta possibilità di proporre un “turismo spaziale” per pochi, ma facoltosi clienti, stanno diventando i traguardi ed i premi della nuova competizione.

Dei vecchi competitors oggi sono rimasti solo gli Stati Uniti e al posto della disciolta URSS si è inserita prepotentemente la Cina che ha dimostrato, con le sue missioni lunari e marziane ed ora con la sua nuova stazione spaziale, di poter entrare a pieno titolo nel club.

La ISS, frutto della collaborazione tra USA, Russia, Europa, Canada e Giappone, resterà operativa con questi connotati fino al 2025, dopodiché probabilmente qualcuno si ritirerà e quasi certamente verrà ristrutturata ad uso privato (vacanze in orbita, ricerca per aziende private, hotel a molte stelle).

Lo stesso “club” della attuale ISS, a meno della Russia che sembra essersi ritirata, sta già costruendo i moduli del Gateway, la stazione orbitante lunare che dovrebbe entrare in servizio approssimativamente nello stesso periodo di quella cinese intorno alla Terra.

Il Gateway e la stazione cinese sono più o meno della stessa dimensione, ma molto più piccole della attuale ISS.

Un rendering della nuova stazione cinese.

Questo evento oltre a rilanciare la competizione spaziale che non può che portare benefici a tutto il mondo con i suoi ritorni tecnologici, evidenzia anche altri aspetti che invece non sono eclatanti.

Prima considerazione: qual è il ruolo dell’Europa in questa competizione? Le capacità tecnologiche e industriali della Comunità Europea sono invidiabili e non temono confronti, tuttavia stiamo diventando gli ultimi del club!  Vero che collaboriamo con NASA, con Russia e che l’Italia in particolare è un partner presente anche nelle missioni interplanetarie della NASA, ma il nostro lanciatore europeo, Ariane, sta seguendo un percorso lento.

Dovremmo essere dei protagonisti ma non riesco a vedere ancora dove e con cosa.

Seconda considerazione: la Russia. In quel paese vi sono delle menti e delle esperienze nel settore astronautico che hanno portato la ex Unione Sovietica a restare in testa alla competizione spaziale degli anni Sessanta per quasi un decennio tenendo testa agli USA che stavano arrancando.

Dove è andata a finire quell’esperienza? La mia opinione è che è ancora lì, ma senza soldi!

E l’esperienza, se non cresce, muore!

L’attuale ed ormai pluridecennale governo russo, un paese che ha un PIL inferiore all’Italia, spende soldi cercando di mantenere alto il suo potere militare, ma sta trascurando il futuro. La formidabile ed infallibile Soyuz che ha garantito a mezzo mondo, incluso gli americani, di poter andare e tornare dallo spazio, è diventato un “divano” su cui si è seduta l’astronautica russa.

Le nuove generazioni di vettori e navicelle stentano ad uscire dal CAD/CAM dei computer dove sono già “vecchie”.

Io spero di sbagliarmi ma le notizie, non confermate, che il ritiro russo dal progetto Gateway motivato dal disaccordo con la NASA per un ruolo marginale, sia stato invece un passo necessario per potersi alleare con i cinesi nella conquista della Lune e di Marte. Ciò significherebbe per i russi, a mio avviso, accettare la sconfitta! L’alleato cinese sta investendo e crescendo ad una velocità inaccessibile ai russi che non potendoli seguire diventerebbero gregari. Questo non va bene! Non fa bene alla crescita del settore.

Una velocità di crescita, quella cinese, che incredibilmente è invece accessibile al terzo concorrente, un outsider impensabile fino a qualche anno fa: le aziende private.

SpaceX di Elon Musk in testa ma anche Virgin Galactic di Richard Branson, Blue Origin di Jeff Bezos, la Sierra Nevada, la Boeing ed altri, controllate da miliardari lungimiranti, hanno capito bene cosa succederà domani nel campo della evoluzione del business e di conseguenza ciò che guadagnano lo reinvestono in nuove tecnologie spaziali… e con successo.

Questo sarà a mio avviso il vero vincitore di questa neonata competizione Luna-Marte. Per ora sono solo aziende americane ma il privato non lavora per il paese che lo ospita ma per chi gli dà lavoro.

Vi propongo questo articolo tratto da Astronauti News che spiega bene le caratteristiche di questa nuova stazione cinese, mentre qua sotto vi lascio il programma che la porterà ad essere operativa nel 2023.

Commentato da Luigi Borghi.

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Ci sono due stazioni spaziali
Astronomia

Alla ricerca del pianeta 9.

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Il pianeta nove di cui si parla qui è un ipotetico grosso pianeta che si troverebbe una ventina di volte più lontano dal Sole di Plutone, ma che avrebbe una massa di una decina di volte la nostra Terra. Ovviamente non lo ha mai visto nessuno! La luce del Sole è talmente fioca che, a quella distanza, il pianeta non la riflette a sufficienza per essere visto.

Qui sotto una immagine artistica del pianeta 9.

Vi sono però alcuni corpi della Fascia di Kuiper che hanno orbite tali da essere giustificabili solo con la presenza di una grossa massa che orbita da quelle parti.

Questo fantomatico pianeta nove mi ha sempre intrigato parecchio, al punto che ci ho pure scritto un libro “Civiltà scomparsa” che uscirà ai primi del 2021.

Nella mia avventura è solo un pianeta errante di passaggio perché è stato scaraventato nello spazio profondo a folle velocità dall’esplosione della sua stella e che attraversa la nostra nube di Oort senza fermarsi. Tutta la storia del libro ruota attorno alla corsa dell’umanità e della protagonista, la planetologa Joy, per arrivare a “toccare” e ad indagare un pianeta extrasolare, che poteva potenzialmente ospitare una civiltà evoluta e che la natura lo offre a “portata di mano”.

Qui, nell’articolo che vi propongo oggi invece si fa sul serio.

Gli astronomi di Yale, Malena Rice e Gregory Laughlin, stanno tentando con un metodo chiamato “spostamento e impilamento” (shifting and stacking), una tecnica che raccoglie la luce diffusa da migliaia di immagini del telescopio spaziale Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e identifica i percorsi orbitali per oggetti precedentemente non rilevati.

In poche parole, i due astronomi prendono le migliaia di foto ad altissima risoluzione ricevute da TESS, che fa il suo lavoro di routine, poi le sovrappongono una sull’altra (le impilano), ma spostandole una ad una come se seguissero una ipotetica traiettoria plausibile del pianeta calcolata secondo ipotesi derivate da comportamento di altri corpi trans nettuniani.  Come se seguissero con TESS un potenziale percorso orbitale. In questo modo la eventuale debole luce del pianeta nove verrebbe amplificata mentre i disturbi, le luci delle stelle vicine ed altre luci indesiderate, non sovrapponendosi vengono drasticamente attenuate.

Qui un esempio di questa tecnica con solo 12 immagini.

In questo modo, ogni tanto, la luce rivela il percorso di oggetti assolutamente invisibili altrimenti.

La Rice ha detto che lo spostamento e l’accatastamento sono stati utilizzati in passato per scoprire nuove lune del sistema solare. 

Il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), è un telescopio spaziale normalmente utilizzato per cercare pianeti extrasolari di cui abbiamo già parlato su questa homepage e sulla nostra rivista “Il C.O.S.Mo. News”.

Illustrazione artistica di TESS. Credit NASA.

Commento e traduzione di Luigi Borghi.

Eccovi la traduzione tratta da:

https://www.spacedaily.com/reports/Lighting_a_Path_to_Find_Planet_Nine_999.html

Ulteriori link utili:

https://scienceblog.com/519286/lighting-a-path-to-planet-nine/#:~:text=To%20detect%20objects%20that%20are,sets%20of%20potential%20orbital%20paths.

Illuminare un percorso per trovare il pianeta nove.

di Staff Writers. New Haven CT (SPX) 28 ottobre 2020.

La ricerca del Pianeta Nove – un ipotetico nono pianeta nel nostro sistema solare – potrebbe arrivare a individuare le scie orbitali più deboli in un angolo incredibilmente buio dello spazio.

Questo è esattamente ciò che gli astronomi di Yale Malena Rice e Gregory Laughlin stanno tentando con una tecnica che raccoglie la luce diffusa da migliaia di immagini del telescopio spaziale e identifica i percorsi orbitali per oggetti precedentemente non rilevati.

“Non puoi davvero vederli senza usare questo tipo di metodo. Se Planet Nine è là fuori, sarà incredibilmente debole”, ha detto Rice, autore principale di un nuovo studio che è stato accettato dal Planetary Science Journal [https : //psj.aas.org].

Rice, un dottorato di ricerca. studente di astronomia e Graduate Research Fellow della National Science Foundation, ha presentato i risultati il ​​27 ottobre all’incontro annuale della Divisione per le scienze planetarie dell’American Astronomical Society.

La possibilità di un nono pianeta nel sistema solare terrestre, situato oltre l’orbita di Nettuno, ha guadagnato slancio tra gli astronomi negli ultimi anni mentre hanno esaminato le curiose orbite di un ammasso di piccoli oggetti ghiacciati nella fascia di Kuiper. Molti astronomi ritengono che l’allineamento di questi oggetti – e le loro traiettorie – indichino l’influenza di un oggetto invisibile.

Sebbene la stragrande maggioranza della luce osservata dai pianeti nel sistema solare sia luce riflessa, la quantità di luce solare riflessa diminuisce drasticamente per un pianeta distante come il Pianeta Nove, probabilmente da 12 a 23 volte più distante dal Sole di Plutone.

Se esistesse, il pianeta nove sarebbe una cosiddetta super-Terra. Avrebbe da 5 a 10 volte la massa della Terra e sarebbe situato centinaia di volte più lontano dal Sole di quanto lo sia la Terra e da 14 a 27 volte più distante dal Sole di Nettuno, ha detto il professore di astronomia di Yale Gregory Laughlin, autore senior del nuovo studio.

“Questa è una regione dello spazio che è quasi del tutto inesplorata”, ha detto Laughlin.

Per rilevare oggetti altrimenti non rilevabili, Rice e Laughlin utilizzano un metodo chiamato “spostamento e impilamento”. Loro “spostano” le immagini da un telescopio spaziale – come muovere una fotocamera mentre scatta foto – lungo serie predefinite di potenziali percorsi orbitali. Quindi “impilano” centinaia di queste immagini insieme in un modo che combina la loro debole luce.

Ogni tanto, la luce rivela il percorso di un oggetto in movimento, come un asteroide o un pianeta.

Rice ha detto che lo spostamento e l’accatastamento sono stati utilizzati in passato per scoprire nuove lune del sistema solare. Questa è la prima volta che viene utilizzato su larga scala per cercare una vasta area di spazio. Le immagini che lei e Laughlin hanno utilizzato provenivano dal Transiting Exoplanet Survey Satellite, un telescopio spaziale normalmente utilizzato per cercare pianeti al di fuori del nostro sistema solare.

I ricercatori hanno testato il loro metodo cercando con successo i segnali luminosi di tre oggetti transnettuniani (TNO) noti. 

Successivamente, hanno condotto una ricerca alla cieca di due settori nel sistema solare esterno che potrebbero rivelare il Pianeta Nove o qualsiasi oggetto della fascia di Kuiper precedentemente non rilevato e rilevato 17 potenziali oggetti.

“Se anche uno solo di questi oggetti candidati fosse reale, ci aiuterebbe a comprendere le dinamiche del sistema solare esterno e le probabili proprietà del Pianeta Nove”, ha detto Rice. “Sono nuove informazioni convincenti.”

Attualmente sta lavorando con l’ex postdoc di Yale Songhu Wang, un membro della facoltà dell’Università dell’Indiana, per controllare i 17 candidati che utilizzano telescopi a terra.

Laughlin ha detto che l’uso riuscito dello spostamento e dell’accatastamento su scala limitata aprirà la strada a un’indagine su scala più ampia del sistema solare esterno, che è particolarmente convincente data la possibilità di trovare un nuovo pianeta.

“Dovremmo seguire ogni indizio per trovare maggiori informazioni”, ha detto Laughlin.

La Rice ha detto che rimane “agnostica” sull’esistenza del Pianeta Nove e vuole concentrarsi sui dati. “Ma sarebbe bello se fosse là fuori”.

Astrofisica, Astronomia

Anche le galassie muoiono.

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Non è una scoperta! È una conclusione scientifica. Se le stelle muoiono ovviamente anche le galassie, che loro stesse formano, dovranno prima o poi soccombere. Ma questa è la prima volta che viene documentato, attraverso osservazioni, un fenomeno del genere.
Gli astronomi, per la prima volta, sono riusciti ad osservare l’imminente morte di una galassia molto lontana: la ID2299. In particolare, sono riusciti ad individuare che la galassia stava espellendo quasi la metà del gas presente al suo interno per la formazione delle stelle. La rara osservazione è stata ripresa utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio presente in Cile.

La luce di questa galassia, nota come ID2299, ha impiegato circa nove miliardi di anni per raggiungere la Terra. Ciò significa che gli astronomi stanno essenzialmente osservando come appariva quando l’universo aveva solo 4,5 miliardi di anni (ora ha circa 14 miliardi di anni).

La galassia ID2299 sta perdendo gas pari a 10.000 soli all’anno, il che sta riducendo il carburante di cui ha bisogno per formare stelle rimuovendo il 46% del gas freddo totale della galassia fino ad ora.

Ma la galassia con il gas rimanente sta ancora formando rapidamente nuove stelle a una velocità centinaia di volte maggiore della nostra Via Lattea. Questo significa che consumerà il resto del gas causandone effettivamente la morte in poche decine di milioni di anni. Un flash temporale nei tempi dell’universo.

La rappresentazione artistica mostra la galassia ID2299, il risultato di una collisione tra galassie, e parte del suo gas mentre viene espulso in una “coda mareale” come risultato della fusione. Nuove osservazioni fatte con ALMA, di cui l’ESO è un partner, hanno catturato le primissime fasi di questa espulsione, prima che il gas raggiungesse le grandi scale rappresentate nell’immagine. Crediti: ESO/M. Kornmesser

Credit https://diggita.com/v.php?id=1661430

I ricercatori intendono usare ancora il radiotelescopio ALMA per ottenere osservazioni a risoluzione ancora superiore e più profonde della galassia ID2299 per capire meglio le dinamiche del gas espulso. Gli studi sui meccanismi di evoluzione delle galassie stanno diventando sempre più sofisticati, in questo caso per capire cosa possa portare alla morte di una galassia.

Il nostro Universo è un libro di storia aperto dove è possibile vedere in tempo reale il passato delle galassie lontane, con il quale poi comprendere sempre più le leggi che lo governano.

Lo studio è stato pubblicato lunedì sulla rivista Nature Astronomy .

Commentato da Luigi Borghi.

Eccovi l’articolo.

http://www.coelum.com/news/una-galassia-che-muore

http://nataleseremia.com/2021/01/11/osservata-la-morte-di-una-lontana-galassia/

Astronautica

Andiamo a vivere sulla Luna o su Marte?

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Prima di tutto, Buona Pasqua!
La voglia di evadere è tanta, ma dobbiamo stare in casa. Spero di aiutarvi con queste considerazioni.
Il titolo di oggi è evidentemente una provocazione: meglio restare qui sulla Terra e mettersi in testa che è una sola e che la dobbiamo preservare.
Credo e spero che questa pandemia di positivo ci lasci una visione diversa del nostro futuro. Un futuro consapevole, equilibrato e sostenibile. Quello di prima non lo era. Non so come sarà, ma sara diverso!
Mi è venuta in mente questa provocazione perché, andando a fare la spesa in questi giorni di Covid-19, si vedono immagini surreali. Aria pulita, pochissima gente in giro e quei pochi che si vedono hanno tutti una mascherina sul viso. Certo che su Marte la “mascherina” sarebbe un tantino più pesante e sarebbe accompagnata da una robusta tuta termica. Però sulla Luna e su Marte i “coloni” dovrebbero restare il più possibile “in casa”, un po’ come facciamo noi adesso. Si esce solo per necessità, su un mezzo protetto (le nostre auto hanno aria condizionata e riscaldamento come i mezzi che scorrazzeranno su Marte) ed a trazione elettrica (io l’auto elettrica già ce l’ho anche qui sulla terra).
Un mondo ancora lontano ma che si sta avvicinando a grandi passi.
L’obiettivo dell’industria aerospaziale di oggi è quelle di studiare e sperimentare soluzioni tese realizzare colonie stabili, abitate ed operative al di fuori della Terra, portando da casa la minore quantità di merce possibile. Portare un KG di qualsiasi cosa nello spazio oggi costa parecchio: $20.000 in orbita bassa e $100.000 sulla Luna.
Quindi meno ne porti e meglio è. Bisogna tentare di sfruttare al massimo le risorse locali per produrre: materiale da costruzione; carburante per i razzi; energia e acqua. Sono queste le quattro voci che incidono parecchio sui costi di mantenimento di una colonia lunare. Componenti fondamentali che però oggi hanno già avuto risposte positive, almeno sulla Luna. L’acqua si trova in abbondanza, sotto forma di ghiaccio, all’interno dei crateri ai poli lunari.
Con l’acqua e l’energia dai pannelli solari si può ricavare idrogeno ed ossigeno, indispensabili per creare combustibili per razzi ed aria da respirare. L’ossigeno poi si può ricavare anche dalla stessa regolite di superficie senza dover “consumare” della preziosissima acqua.
L’articolo che vi propongo oggi riguarda la ricerca avanzata per usare la regolite come materiale da costruzione e l’urina umana come collante.
Si avete capito bene: urina! Non spaventatevi. Noi qui sulla Terra, senza dover andare nella stazione spaziale (ISS), già siamo sottoposti a questo processo: la pipi di oggi, di chiunque di noi, servirà a produrre la tazza di tè che berremo domani.
È un processo lungo ma inevitabile. Sulla Terra impiega decenni o secoli, mentre sulla ISS il ciclo si chiude in pochi giorni, ma alla fine l’urina diventa acqua potabile. Quindi se in futuro la useremo anche per tenere legati dei polimeri in una specie di “igloo” lunare, non sarà di certo un problema.

Rappresentazione artistica di un robot lunare mentre stampa in 3D la copertura di una cupola. Credit: ESA.

Clicca qui per andare all’articolo di astronautiNEWS

Astronomia

C’è vita su Venere?

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L’uomo è un essere molto curioso ed abbiamo da sempre esplorato i confini conosciuti.

Grazie a Galileo e Copernico abbiamo capito che il nostro pianeta è uno dei tanti che gira intorno al sole e da allora non abbiamo mai smesso di osservare i pianeti intorno a noi, ma oggi è una giornata storica, perché è stata osservata fosfina nella atmosfera di Venere.

La fosfina (PH3) esiste sulla Terra solo attraverso processi biologici (microbi specifici in ambienti privi di ossigeno possono generarla) o attraverso processi industriali in cui è prodotta dalle persone.

Fosfina - Wikipedia

Nelle comunità di astronomia / astrobiologia non ci sono altre fonti conosciute di fosfina se non in condizioni di temperature molto estreme come quella nelle calde e dense atmosfere interne di Giove e Saturno (dove si vede la fosfina) o nelle stelle. La fosfina, una volta creata, viene distrutta nel tempo da vari processi, come reazioni con ossigeno e idrogeno o radiazione ultravioletta. Ciò significa che senza una fonte che generi fosfina, dovrebbe scomparire lentamente nel tempo e non essere rilevabile. Vedere la fosfina nell’atmosfera di un pianeta roccioso temperato è quindi considerato molto probabilmente una firma biologica.

Immagine per post
Venere

Supponendo che le misurazioni siano reali e accurate e che la fosfina esista nell’atmosfera di Venere in quantità significative, allora ci sono solo due possibili spiegazioni ed entrambe sono un passo avanti molto eccitante:
1- La fonte della fosfina è una sorta di processo fisico o chimico che non è previsto su pianeti rocciosi come Venere. Noi umani siamo infinitamente ignoranti, quindi dobbiamo prima indagare per escludere tutte le altre fonti!!!
2- Viene creata dalla vita (probabili microbi che galleggiano nella “zona abitabile” dell’atmosfera) almeno alla stessa velocità con cui può essere distrutta dai processi naturali.

Trovare la vita su un altro pianeta nel nostro sistema solare è molto significativo e porta ad altre due possibilità stimolanti:

1- La vita si è evoluta in modo indipendente su più pianeti

Se la vita si è evoluta in modo indipendente proprio sotto il nostro naso sul pianeta più vicino a noi, un pianeta che peraltro pensavamo fosse inospitale a causa della sua calda atmosfera acida, allora è assolutamente possibile che la vita sia praticamente ovunque nell’universo! La vita allora è abbondante. Probabilmente la troveremo presto su altri pianeti del sistema solare e vedremo bio firme simili nelle atmosfere dei pianeti attorno ad altre stelle. Se la vita è abbondante, è molto probabile che la vita esista da milioni di anni su milioni di pianeti, e diventa quasi una certezza statistica che la vita da qualche parte dovrebbe essersi evoluta in organismi più complessi e quindi in vita intelligente. Non siamo soli!

2- La vita su Venere e sulla Terra hanno la stessa fonte

Ciò significherebbe che la vita si è prima evoluta da qualche parte, e poi in qualche modo è saltata su altri pianeti. Acquisterebbe maggior credito la tesi della panspermia.
La panspermia (Greco: πανσπερμία da πᾶς, πᾶσα, πᾶν (pas, pasa, pan) “tutto” e σπέρμα (sperma) “seme”) è una ipotesi che suggerisce che i semi della vita (in senso ovviamente figurato) siano sparsi per l’Universo, e che la vita sulla Terra sia iniziata con l’arrivo di detti semi e il loro sviluppo.

In ogni caso si tratta di una notizia molto eccitante, che porterà ad una delle conseguenze riassunte qui sotto:

Immagine per post

Commentato e riassunto da Leonardo Avella.

Fonti:

Medium.com

https://medium.com/@jamesmason_97462/phosphine-in-the-atmosphere-of-venus-what-does-it-mean-b0625e0a992e

Eso.org

https://www.eso.org/public/italy/news/eso2015/

    Tecnologia

    USA: Drone a energia solare si schianta dopo volo record di 64 giorni in autonomia

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    Un incidente aereo che conferma un primato e consolida una tecnologia: un drone a energia solare si schianta negli Stati Uniti dopo il volo record di 64 giorni in completa autonomia.a

    L’esercito degli Stati Uniti in una nota ha comunicato che il 18 agosto scorso il drone Zephyr-8, un aereo senza pilota ad anergia solare realizzato dall’Airbus europeo, dopo aver volato per 64 giorni, ha incontrato eventi che hanno portato alla sua chiusura inaspettata sulla struttura di prova nel deserto di Yuma Proving Ground in Arizona.ai immortalate dai satelliti in orbita intorno alla terra

    Il comunicato non ha fornito dettagli, ma il sito web Simple Flying, che studia i dati di tracciamento dei voli online, ha affermato che l’aereo high-tech stava volando a forma di S negli Stati Uniti sud-occidentali tra i 12 ed i 15 km di quota quando è improvvisamente disceso a gran velocità.

    Lo Zephyr a energia solare, con un’apertura alare di 25 metri e un peso di soli 75 kg, aveva più che raddoppiato il precedente record di volo per un aereo senza pilota.

    Il volo è caduto poco prima del record di tutti i tempi per qualsiasi aereo a elica. 

    Nel 1959 infatti, due piloti fecero volare un Cessna 172 (con un motore nuovo di zecca della Continental Motors Corp., dotato di un sistema di iniezione di alcol) nel deserto sudoccidentale degli Stati Uniti per 64 giorni, 22 ore e 19 minuti, facendo rifornimento due volte al giorno da un camioncino che guidava sotto di loro a terra.

    Il rifornimento veniva gestito abbassando un gancio tramite un argano fino a un camion di carburante che avrebbe seguito l’aereo su un tratto di strada rettilineo (come si vede nella foto), di solito due volte al giorno.

    Per riempire il serbatoio dell’aereo servivano circa tre minuti. Lo stesso sistema è stato utilizzato per raccogliere regolarmente cibo, olio e altre forniture come asciugamani e acqua per la rasatura e il bagno. Un’impresa resa famosa anche da giornali satirici.

    L’immagine fa capire bene quali debbano essere state le difficoltà logistiche imposte ai due conducenti dal dover stare per 64 giorni in uno spazio così ridotto. Peggio che gli astronauti delle missioni Gemini degli anni ‘60.

    Ma torniamo allo Zephyr che ovviamente non ha avuto questi problemi perché non aveva nessuno a bordo con bisogni fisiologici e necessità alimentari. Ha volato quasi tutto il tempo nella stratosfera, testando la sua capacità di raccogliere e trasmettere dati ed essere diretto tramite connessioni satellitari, secondo l’esercito e l’Airbus.

    Ha il potenziale per fungere da “stazione piattaforma ad alta quota” (HAPS: High Altitude Platform Station ), che è un’unità che può rimanere ad alta quota per lunghi periodi fornendo servizi di comunicazione a banda larga alle regioni remote sottostanti.

    Una sorta di satellite artificiale “quasi” geostazionario ma a bassissima quota.

    Il primo UAS stratosferico del suo genere, Zephyr fornisce una soluzione persistente e adattabile, a differenza di altri velivoli senza pilota. 

    La sua persistenza consente la capacità di volare ininterrottamente per mesi, a circa 21 km di quota, al di sopra delle condizioni meteorologiche e del traffico aereo convenzionale. 

    È l’unico HAPS ad aver dimostrato la longevità giorno/notte nella stratosfera.

    Questo significa che è stato trovato il giusto compromesso tra area utile dei pannelli solari, peso del velivolo, peso delle batterie agli ioni di litio (24 kg) che devono immagazzinare l’energia dei pannelli incamerata in eccesso durante il volo diurno. Grazie a questo, il tempo di volo di Zephyr è carbon neutral.

    Altre caratteristiche:

    • Zephyr è il principale sistema aereo senza pilota stratosferico solare-elettrico al mondo, con un’apertura alare di 25 m e un peso inferiore a 75 kg. 
    • Zephyr porterà nuove funzionalità “See, Sense e Connect” a clienti commerciali, istituzionali e militari.
    • Persistenza: il volo persistente di Zephyr non ha rivali, combinando la persistenza di un satellite geostazionario pur mantenendo la manovrabilità simile a quella di un aereo tradizionale o UAS. 
    • Latenza: Zephyr è abbastanza vicino alle stazioni di terra (circa 20-:-30 km) da avere poca latenza e offrire un servizio quasi in tempo reale (la latenza di comunicazione attraverso un satellite geostazionario che si trova a 36000 km, è parecchie volte più elevata).
    • Complementare alle soluzioni esistenti: colmando il divario tra torri di terra, velivoli convenzionali e satelliti, Zephyr è posizionato perfettamente per completare e migliorare l’infrastruttura esistente.
    • Sicuro e protetto: Zephyr è stato in prima linea nell’integrazione degli UAS stratosferici nello spazio aereo, ottenendo approvazioni civili e militari in cinque paesi, in quattro continenti. 
    • Funzionalità Beyond Line of Sight (BLOS): dopo il decollo e l’ascesa nella stratosfera entro otto ore, Zephyr navigherà verso la posizione desiderata, che potrebbe essere a centinaia o migliaia di chilometri di distanza. Zephyr sarà controllato da una stazione di controllo a terra in qualsiasi parte del mondo utilizzando le capacità BLOS.
    • Celle solari di silicio amorfo a base di GaAs a tripla giunzione metamorfica invertita (IMM) epitassiale lift-off (ELO).
    • 2 Motori sincroni da 450 W cadauno a magneti permanenti (brushless) progettati dalla Newcastle University.
    • Velocità di crociera: 56 km/h
    • Massima altitudine (ceiling): 23 km.
    • Carico pagante (utile) di 5 kg.

    Zephyr è in grado di supportare un’ampia gamma di capacità di carico utile, tra cui: radar elettro-ottico, infrarosso, iperspettrale, radar a radiofrequenza passiva (RF), radar ad apertura sintetica (SAR), Early Warning, Lidar e sistema di identificazione automatica (AIS), il sistema di osservazione della Terra interno di Airbus progettato per la stratosfera che fornisce immagini e video elettro-ottici da 18 cm, infrarossi da 70 cm e video. È inoltre compatibile con le capacità di elaborazione avanzate di Airbus Intelligence. 

    Zephyr ha un’ampia copertura visiva del carico utile di 20 x 30 km che gli consente di fornire una gamma di sorveglianza continua per soddisfare i requisiti della missione, nonché immagini ad alta risoluzione e acquisizione video per la raccolta di informazioni. 

    I sensori situati nella stratosfera possono rilevare prontamente i cambiamenti nell’ambiente, raccogliendo dati più precisi.

    Per quanto riguarda la connettività, uno Zephyr ha la copertura equivalente a quella di 250 torri cellulari in 4G/5G diretto al dispositivo.

    Zephyr è uno di tanti esperimenti prodotti in questo campo. Ne voglio citare alcuni che, a mio avviso, meritano attenzione e che non sono da meno in termini di prestazioni ma che hanno avuto percorsi evolutivi meno edificanti.

    Boeing tries again for long-flying solar planeIl Boeing SolarEagle (Vulture II) era un velivolo spia solare senza pilota ad alta quota e lunga durata (HALE) sviluppato da Boeing Phantom Works .

    L’aereo proposto aveva un’apertura alare di 120 metri ed era destinato a rimanere in volo per un massimo di cinque anni alla volta senza dover atterrare.

    Aveva 20 motori dello stesso tipo di quelli dello Zephyr progettato dall’Università di Newcastle . Boeing si è aggiudicata un contratto da 89 milioni di dollari dal programma Vulture della DARPA,  con Boeing che copre il resto. Doveva effettuare il suo primo volo nel 2014, ma nel 2012 il progetto SolarEagle è stato cancellato.

    Poi ci ha provato la ARCAspace  con il AirStrato, un veicolo aereo senza pilota di medie dimensioni a energia solare. Erano previste due varianti, AirStrato Explorer con un “ceiling” target di 18 km e AirStrato Pioneer con un ceiling target di 8 km. Si prevedeva di trasportare un carico utile di 45 kg composto da apparecchiature di sorveglianza, strumenti scientifici o batterie aggiuntive per una maggiore autonomia.

    Il primo prototipo di volo inaugurale ha avuto luogo il 28 febbraio 2014. Era dotato di un carrello di atterraggio fisso. Furono costruiti altri due prototipi privi di carrello di atterraggio. Invece ARCA ha optato per una catapulta pneumatica come lanciatore e pattini di atterraggio e un paracadute di recupero per l’atterraggio. 

    Entrambi i prototipi hanno eseguito test di decollo e atterraggio e voli a bassa quota.

    Vedremo proliferare questi UAV per la comunicazione e controllo del territorio. L’avvento del 6G tra qualche anno ne provocherà l’espansione (vi invito a leggere un articolo dedicato al 6G sul numero 54 della nostra rivista “Il C.O.S.Mo. News” in uscita su questo sito il primo settembre). I costi arriveranno ad essere ampiamente competitivi rispetto ai ripetitori a terra ma offriranno contemporaneamente servizi importanti sia dal punto di vista civile che militare.

    Commentato da Luigi Borghi.

    Tratto ed elaborato da diversi articoli tra cui:

    https://www.spacewar.com/reports/Solar-powered_drone_crashes_in_US_after_record_64-day_flight_999.html

    The Longest Ever Flight Was Over 64 Days In A Cessna 172

    https://www.airbus.com/en/products-services/defence/uas/uas-solutions/zephyr

    Astronautica, Tecnologia

    Come ottenere acqua sulla Luna.

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    Un problema che comincia a diventare attuale, visto che la NASA sta facendo sul serio. Sulla Luna ci si torna nel 2024… per restarci!

    Beh… non esageriamo! Ci staremo sicuramente in orbita con un presidio umano sul Gateway, l’avamposto orbitale posizionato intorno alla Luna che fungerà da base di supporto a lungo termine per tutte le missioni del programma Artemis, ma una base permanente e presidiata sulla superfice della Luna ci vorrà ancora un po’ di tempo, ma non certo decenni!

    La NASA fa sul serio perché ha appena firmato un contratto con la SpaceX per lanciare in orbita lunare, a maggio 2024 con un razzo Falcon Heavy, due elementi fondamentali del Lunar Gateway.

    Gli elementi saranno il Power and Propulsion Element (PPE, modulo di produzione energia e propulsione) e l’HALO, Habitation and Logistic Outpost (l’avamposto abitativo e logistico).

    Nello specifico il PPE, realizzato dalla Maxar Technologies di Westminster in Colorado, è un sistema propulsivo elettrico alimentato a energia solare con una potenza complessiva di 60 kW che permetterà di stabilire e mantenere comunicazioni ad alta velocità con la Terra e di gestire il controllo dell’assetto dell’avamposto e dell’orbita sulla quale sarà posizionato, con la possibilità di variare quest’ultima al fine di fornire un accesso più rapido e semplice alla superficie lunare.

    HALO sarà invece il modulo abitativo, costruito dalla Northrop Grumman Space Systems di Dulles in Virginia, nel quale risiederanno gli astronauti che visiteranno il Gateway. È costituito da una sezione pressurizzata nella quale saranno presenti tutti i supporti vitali di base e che fungerà da centro di comando e controllo dell’intera struttura. Permetterà inoltre di svolgere attività di ricerca scientifica, distribuirà l’energia prodotta dal modulo propulsivo, assicurerà il controllo termico della stazione e sarà infine dotato di diverse zone di attracco per supportare e gestire i futuri moduli e i veicoli che visiteranno il Gateway.

    L’avamposto, molto più piccolo dell’attuale Stazione Spaziale Internazionale, sarà posizionato su una particolare orbita definita Near-rectilinear halo orbit, ovvero un’orbita halo quasi rettilinea con pericinzio e apocinzio a distanza rispettivamente di 3.000 e 70.000 km dalla superficie della Luna.

    (vedi animazione  qui (https://youtu.be/jfCaac1ijRg )  

    Le particolari condizioni “ambientali” in cui il Gateway si troverà permetteranno alla NASA e ai suoi partner internazionali di svolgere ricerche scientifiche e tecnologiche senza precedenti, sviluppando così competenze e conoscenze fondamentali per lo sviluppo dell’esplorazione umana dello spazio.

    Ma quando poi dovremo presidiare e quindi vivere per mesi sulla superficie della Luna ci servirà una risorsa essenziale: l’acqua! Ma come si fa ad estrarre acqua dalla Luna?

    Comprendere le fonti dell’acqua lunare è fondamentale per studiare la storia dell’evoluzione lunare, così come l’interazione del vento solare con la Luna e altri corpi senz’aria. Recenti osservazioni spettrali orbitali hanno rivelato che il vento solare è un significativo fattore esogeno dell’idratazione superficiale lunare. 

    Ciò indica che l’abbondanza di acqua nelle regioni polari può essere saturata o integrata da altre possibili fonti, come il vento terrestre (particelle dalla magnetosfera, distinte dal vento solare), che possono compensare le perdite di diffusione termica mentre la Luna si trova all’interno della magnetosfera terrestre. Questo lavoro fornisce alcuni indizi per gli studi sui sistemi pianeta-luna, in base al quale il vento planetario funge da ponte che collega il pianeta con le sue lune.

    Ma la fonte principale di acqua sottoforma di ghiaccio resta comunque la zona polare.

    L’acqua lunare è stata trovata bloccata sotto forma di ghiaccio nei crateri freddi, permanentemente ombreggiati ai poli della Luna, e alla deriva sotto forma di gas nella sottilissima atmosfera lunare. Inoltre, abbiamo scoperto che l’acqua esiste in tracce sulla superficie della Luna, legata ai minerali lunari. Ma l’acqua lunare è più complicata della sua semplice presenza o assenza. Si pensa anche che la Luna abbia un ciclo dell’acqua: l’acqua viene continuamente creata o consegnata alla superficie della Luna, quindi distrutta o rimossa da essa.

    Comprendere i processi di guida in questo ciclo ci consentirà di sfruttare al meglio le risorse della Luna e di approfondire la nostra comprensione della fisica che influenza i corpi rocciosi senz’aria in tutto il nostro sistema solare e oltre. Sulla base di esperimenti di laboratorio e osservazioni lunari, ecco la nostra comprensione finora:

    Produzione.

    Riteniamo che la produzione continua di acqua superficiale lunare possa essere in gran parte guidata dai protoni in arrivo (nuclei di idrogeno) dal vento solare, che poi si legano con l’ossigeno nei minerali lunari per formare l’acqua. Possono anche contribuire altri processi, come la produzione da fonti aggiuntive di protoni in arrivo o il rilascio episodico di acqua tramite comete e asteroidi.

    Rimozione.

    L’acqua sulla superficie lunare viene rimossa principalmente attraverso processi continui come la fotodissociazione, la decomposizione delle molecole d’acqua da parte della luce solare.

    Con le ricche osservazioni recentemente prodotte da missioni come lo spettrometro Moon Mineralogy Mapper (M3) della NASA sulla sonda orbitante indiana Chandrayaan-1, siamo attualmente in una posizione eccellente per testare questa comprensione.

    In una nuova pubblicazione guidata da Huizi Wang (Università di Shandong e Accademia delle scienze cinese), un team congiunto di fisici spaziali e scienziati planetari presenta un’esplorazione della produzione di acqua sulla superficie della Luna.

    Produzione ventosa.

    Mentre la Luna circonda la Terra, trascorre 3-5 giorni ogni mese al riparo dal vento solare dalla magnetosfera terrestre. Se i protoni in arrivo dal vento solare sono il motore principale della produzione di acqua lunare, sostengono Wang e collaboratori, le misurazioni dell’abbondanza di acqua lunare dovrebbero mostrare una diminuzione durante quei 3-5 giorni, supponendo che l’acqua continui a essere distrutta alla stessa velocità tramite la fotodissociazione .

    Invece, gli autori scoprono che la spettroscopia di M3 non rivela alcun cambiamento nell’abbondanza di acqua sull’orbita lunare completa, nonostante le osservazioni mostrino il previsto calo dell’energia eolica solare in arrivo quando la Luna passa attraverso la magnetosfera terrestre.

    Un’altra fonte potrebbe contribuire alla produzione di acqua sulla Luna, mantenendo costanti le abbondanze? Wang e collaboratori dimostrano che quando la Luna è protetta dal vento solare, i protoni in arrivo dal vento terrestre – un flusso più debole di particelle cariche dalla magnetosfera terrestre – potrebbero fornire i protoni necessari per mantenere le abbondanze d’acqua osservate sulla superficie della Luna.

    Ci sono ancora molte domande aperte, ma il futuro riserva maggiori opportunità per affinare la nostra comprensione. La missione lunare cinese Chang’e 5 ha misurato con successo il materiale lunare e riportato campioni sulla Terra alla fine dell’anno scorso, e le missioni Artemis sulla Luna in programma forniranno presto ulteriori informazioni.

    Rapporto di ricerca: “Il vento terrestre come possibile fonte esogena di idratazione della superficie lunare”.

    Commento di Luigi Borghi.

    Ecco l’articolo da:

    https://www.moondaily.com/reports/How_to_Get_Water_on_the_Moon_999.html

    https://aliveuniverse.today/flash-news/spazio-astronomia/5137-la-terra-rifornisce-acqua-sulla-luna

    Astronautica

    Confronto tra iniziativa pubblica e privata nell’accesso allo spazio.

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    Ci troviamo ancora una volta di fronte, purtroppo, agli effetti negativi della politica sulle decisioni che riguardano la cooperazione internazionale sulla ricerca scientifica.

    Mi auguro siano solo schermaglie politiche che poi verranno appianate dal buon senso su pressione della comunità scientifica, anche perché il tempo a disposizione non è tantissimo.

    Mi riferisco al Gateway. La stazione orbitante intorno alla Luna.

    Una iniziativa che dovrebbe dare seguito allo stesso gruppo di paesi che ha dimostrato una perfetta sintonia di collaborazione per realizzare a Stazione Spaziale Internazionale. La ISS.

    Una squadra collaudata quindi! Ma ecco che nascono i problemi ancora prima di partire. Come vedete nell’articolo apparso su astronautinews.it sul link che allego, l’agenzia spaziale russa Roskosmos e quella americana NASA, non riescono a concludere un accordo. Il rischio è che la Russia rimanga fuori dai giochi per la realizzazione della stazione spaziale orbitante intorno alla Luna, il che mi sembrerebbe anacronistico. Fuori dalla logica, in perfetto stile guerra fredda, che speravo dimenticato e sepolto. Il progetto Artemis di ritorno sulla luna entro il 2024 andrebbe avanti comunque ma partiremmo sicuramente con il piede sbagliato. Ma solo per giustificare il titolo di questa flash, mentre le agenzie governative stanno a distinguere ed a guardare il pelo nell’uovo, ed a contare chi ha più metri quadrati di superficie dentro al Gateway, si rischia di vedere nel 2024 Elon Musk che con la su astronave Starship non andrà sulla Luna ma addirittura su Marte. Vedi il link space.com.

    Il che dimostrerebbe ancora una volta che il know-how per lo sviluppo tecnologico c’è, ma che lasciarlo gestire alla politica è un errore.

    Spero sia solo una mia preoccupazione. Fosse per me, oltre alla Russia, dentro al club attuale formato da Europa, USA, Giappone e Canada, vorrei anche Cina e India, ma questo sarebbe pretendere troppo. L’umanità è ancora lontana dal riuscire ad orchestrare una simile sinergia. La decisione politica è ancora troppo influenzata ed annebbiata dai vecchi interessi territoriali, di bandiera o di egemonia che impedisce di vedere i vantaggi per il futuro dell’umanità.

    Ecco l’articolo.

    Commentato da Lugi Borghi.

    Russia scettica sulla partecipazione al Lunar Gateway
    Astronautica

    Così Perseverance raccoglierà 43 pezzi di Marte

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    Il rover è dotato di un sistema di prelievo dei campioni

    Nonostante questa pandemia abbia costretto gran parte del nostro pianeta ad un isolamento forzato ma necessario, la ricerca e l’esplorazione non si sono fermate, e un gruppo di Ingegneri e Tecnici del JPL hanno continuato coraggiosamente a lavorare in nome della Scienza.
    Dopo oltre quarant’anni dalle sonde Viking1 e 2, e dopo le strabilianti imprese di Spirit, Oppurtunity e dei sette anni di ricerca del rover Curiosity, la nasa fa uno step in avanti con la sonda Perseverance che verrà lanciata su Marte tra il 20 luglio e il 6 agosto di quest’anno.
    Finita di assemblare qualche giorno fa, con la scelta che ripeto e sottolineo coraggiosa di continuare il lavoro di preparazione in un momento in cui la pandemia è ancora in atto, il JPL si appresta ad effettuare l’invio sul pianeta rosso di un altro rover che ricorda per forma e dimensioni Curiosity, ma che ha tantissime novità in termini di analisi del suolo marziano.
    Quindi, come sono solito dire; ne vedremo delle belle……

    Commentato da: Ciro Sacchetti.

    Inserimento dei 39 tubi porta campione nel ventre del rover. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

    Perseverance lo è di nome e di fatto, il rover del programma Nasa Mars 2020 programmato per il lancio fra poco più di 40 giorni – nella finestra dal 17 luglio al 5 agosto 2020, per la precisione. Ambizioso e determinato come la squadra di ingegneri e scienziati del Jet Propulsion Laboratory della Nasa che, nonostante le difficoltà di questi mesi, lavora per completare il più complesso, sofisticato e incontaminato meccanismo mai concepito per lo spazio: il Sample Caching System – letteralmente, il sistema di raccolta dei campioni marziani. L’obiettivo della missione è di raccogliere almeno una dozzina di campioni e riportarli sulla Terra nell’arco di una decina d’anni.
    Dopo sette anni di lavoro preparatorio, il 20 maggio scorso, presso il Kennedy Space Center in Florida, il team di Perseverance ha caricato gli ultimi 39 dei 43 tubi di campionamento a bordo del rover assieme al sistema di stoccaggio – i primi quattro erano stati precedentemente integrati in altre sedi. L’integrazione del sistema segna una tappa fondamentale verso il lancio del rover.
    Sulle orme degli astronauti di Apollo 11, che per la prima volta hanno portato a Terra un campione di suolo proveniente da un altro corpo celeste, il Sample Caching System ha lo scopo di raccogliere e conservare i primi campioni di roccia provenienti da un altro pianeta. Il tutto però con la piccola limitazione di non poter contare su braccia e gambe, diversamente dagli astronauti della missione Apollo Neil Armstrong e Buzz Aldrin.

    Una fase del test del Sample Caching System. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

    È un lavoro di squadra anche quello che si appresta a compiere il Sample Caching System di Perseverance, che raccoglie sotto un unico nome la collezione e collaborazione di diversi robot. Situate nella parte anteriore del rover, le unità che si occuperanno della raccolta di campioni di suolo marziano sono tre.
    La prima è avvitata alla parte anteriore del telaio del rover: si tratta un braccio robotico di due metri a cinque snodi munito di una grande torretta che include un trapano a percussione rotante per raccogliere campioni del nucleo di roccia marziana e regolite – roccia sgretolata dalla granulometria eterogenea e polvere.
    Il secondo robot sembra un piccolo disco volante costruito nella parte anteriore del rover. Si tratta di un carosello, ed è l’intermediario fondamentale per tutte le transazioni dei campioni di Marte: dapprima fornirà le punte di trapano e i tubi di campionamento vuoti al trapano e successivamente sposterà i tubi pieni di roccia nel telaio del rover per la valutazione e l’elaborazione.
    Il terzo e ultimo robot del Sample Caching System è il braccio di manipolazione del campione – lungo mezzo metro e denominato dal team “braccio T. Rex”. Situato nella pancia del rover, raccoglie i tubi di campionamento trasportati dal carosello, spostando le provette del campione tra le stazioni di stoccaggio e di documentazione.
    Per poter funzionare, l’intero sistema prevede una coordinazione temporale svizzera fra le varie componenti. Un orologio a più di tremila ingranaggi. «Sembra molto, ma si comincia a capire la necessità di tale complessità se si considera che il Sample Caching System ha il compito di perforare autonomamente la roccia di Marte, estrarre i campioni del nucleo intatti e poi sigillarli ermeticamente in vasi ipersterili che sono essenzialmente privi di qualsiasi materiale organico di origine terrestre che potrebbe alterare le analisi future», spiega Adam Steltzner, ingegnere capo per la missione Mars 2020 Perseverance presso il Jpl. «In termini di tecnologia, è il meccanismo più complicato e sofisticato che abbiamo mai costruito, testato e preparato per il volo spaziale».
    Operativamente, dopo aver raccolto un cilindro intatto di roccia marziana tramite un piccolo carotaggio, il braccio porta il campione verso carosello – il secondo robot – che lo preleva e lo trasferisce all’interno del rover. Qui interviene un altro piccolo apparecchio, che sposta il campione attraverso lo spazio di valutazione, dove vengono prese alcune immagini, viene sigillato e infine depositato nel sito di archiviazione. Il tutto avviene in modo automatico e indipendente, nell’arco di alcune ore.
    Come ogni componente del rover, il Sample Caching System è stato creato in due versioni, un modello di prova che rimarrà a terra e quello che volerà verso Marte. «Il modello ingegneristico di prova è identico al modello di volo, ed è nostro compito cercare di romperlo», dice Kelly Palm, l’ingegnere responsabile dell’integrazione del sistema e dei test di Perseverance al JPL. «Lo facciamo perché preferiamo vedere le cose consumarsi o rompersi sulla Terra piuttosto che su Marte. Così mettiamo alla prova il modello ingegneristico per comprendere meglio come usare il suo gemello di volo su Marte».
    Non lasciare nulla al caso significa, per il team, usare diverse rocce per simulare diversi tipi di terreno marziano. Esse vengono trivellate da varie angolazioni per simulare qualsiasi situazione in cui il rover potrebbe trovarsi e qualsiasi condizione nella quale il team scientifico potrebbe voler raccogliere un campione.

    Di: Valentina Guglielmo 04/06/2020

    Link: https://www.media.inaf.it/2020/06/04/perseverance-raccogli-campioni/ 

    Tecnologia

    Dal transistor grosso come un grano di mais a quello grosso come pochi atomi..

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    Un ragazzo che oggi esce dalla università, da un istituto tecnico o da un liceo, non rimarrà stupito da una notizia del genere. Ma uno come me che i transistor li ha maneggiati uno ad uno, prima quelli al germanio (un po’ complicato da pilotare) e poi quelli al silicio, rimane a bocca aperta.

    Come progettista hardware ho vissuto tutto il cambiamento: dalle valvole termoioniche degli anni 50, ai transistor degli anni 60, poi i circuiti integrati degli anni 70, i microprocessori degli anni 80 per terminare con i microcontrollori degli anni 90 del secolo scorso. Ho finito con un Arduino!

    Da sempre, nella progettazione di automazione e computing, c’è stato il problema della memoria ritentiva.

    La memoria ritentiva ideale deve essere: velocissima, ad accesso casuale (cioè una RAM), piccolissima, consumi prossimi allo zero e, naturalmente, ricordarsi di ciò che ha in testa anche dopo una perdita di alimentazione.

    Questi erano i miei transistor negli anni Sessanta. (… ma non si ricordavano di nulla!)

    (Prodotti dalla Texas Instruments, si vede il profilo dello stato USA sul contenitore)

    Di memorie ne sono state inventate tantissime, basate su diverse tecnologie, ma tutte quante dovevano sacrificare una o più di queste caratteristiche. Ai tempi del progetto Apollo (metà anni Sessanta), la soluzione fu la memoria a nuclei in ferrite (core) che era veloce (per gli standard di allora) era ad accesso casuale, ma non era di certo piccola. I singoli bit (gli anellini di ferrite che stazionavano all’incrocio dei cavi di indirizzo e di “sense”) si potevano vedere ad occhio nudo. Si è passato poi alle RAM CMOS che avevano tutte queste caratteristiche (anche se molto più voluminose delle DRAM) ma mantenevano i dati solo perché avevano una batteria che gli garantiva l’alimentazione.

    Finita la batteria, addio memoria.

    Oggi invece la più soddisfacente soluzione è la combinazione Flash memory (che hanno sostituito gli Hard Disk) con le DRAM. Le prime ritengono i dati anche in mancanza di tensione (onestamente non si sa ancora bene per quanto tempo, ma probabilmente più di un decennio), ma li restituiscono non in modo random ma seriale. Insomma, ci vuole qualche decina di secondi di pazienza. Poi questi dati vengono memorizzati nella DRAM e a questo punto si va a scheggia! C’è da aggiungere che le Flash memory non “godono” quando le scrivi e con l’andar del tempo ti piantano in asso. (mediamente su un PC, meno di dieci anni)

    L’articolo che vi propongo oggi invece vi parla dei risultati di una ricerca su un principio che già si conosceva da tempo e cioè la Commutazione resistiva non volatile (NVRS).

    Queta tecnologia, nota anche come memristor, consiste sostanzialmente in un componente elettronico passivo a due terminali (come una resistenza, un condensatore o una induttanza), ma che può cambiare la sua resistenza interna e ricordarsi di averlo fatto!

    Sebbene il memristore fosse stato teorizzato e descritto sin dal 1971 da parte di Leon Chua dell’Università di Berkeley, in un articolo pubblicato su IEEE Transactions on Circuit Theory, è rimasto un dispositivo teorico fino a pochi anni fa.

    Si tratta di un bipolo in cui una variazione di carica elettrica, dà luogo ad una variazione di flusso magnetico e quindi ad una tensione, che dovrebbe localizzarsi ai capi del componente. (Fonte Wikipedia).

    Quando la tensione viene fornita attraverso gli elettrodi di platino, gli atomi di Tio2 si diffonderanno a destra o a sinistra nel materiale in base alla polarità della tensione che rende più sottile o più spesso, quindi dà una trasformazione in resistenza.

    Il memristore ha la proprietà di “ricordare” lo stato elettronico e di rappresentarlo mediante segnali analogici. Un circuito di questo tipo consentirebbe di realizzare calcolatori con accensione istantanea, senza la necessità di ricaricare il sistema operativo a ogni avvio.

    Il circuito, infatti, conserva l’informazione anche in assenza di corrente elettrica, quando il calcolatore è spento.

    La capacità di memorizzare segnali analogici anche nelle memorie allo stato solido non volatili consentirebbe di memorizzare ed elaborare una mole di dati molto maggiore di quella trattata con i circuiti digitali, in grado di rappresentare solo due stati (0 ed 1).

    Il memristore apre a una nuova generazione di memorie e di potenze di calcolo.

    Promette una capacità di circa 25 terabit per centimetro quadrato. Questa è una densità di memoria 100 volte superiore per strato rispetto ai dispositivi di memoria flash disponibili in commercio.

    La fine delle flash memory e dei dischi rigidi.

    Nell’ultimo decennio si sono avute notevoli progressi nei materiali di commutazione resistiva non volatili come gli ossidi metallici e gli elettroliti solidi. Si è creduto a lungo che le correnti di perdita avrebbero impedito l’osservazione di questo fenomeno per strati isolanti nanometrici-sottili. Tuttavia, la recente scoperta della commutazione resistiva non volatile in monostrati bidimensionali di dicalcogenide metallica di transizione e nitruro di boro esagonale le strutture sandwich (note anche come atomristors) hanno confutato questa convinzione e aggiunto una nuova dimensione dei materiali grazie ai vantaggi del ridimensionamento delle dimensioni.

    L’imaging atomistico e la spettroscopia rivelano che la sostituzione del metallo in un posto vacante di zolfo si traduce in un cambiamento non volatile nella resistenza, che è confermato da studi computazionali su strutture di difetti e stati elettronici.

    Questi risultati forniscono una comprensione atomistica della commutazione non volatile e aprono una nuova direzione nell’ingegneria dei difetti di precisione, fino a un singolo difetto, verso il raggiungimento del più piccolo memristor per applicazioni in memoria ultra-densa, calcolo neuromorfico e sistemi di comunicazione a radiofrequenza.

    Commentato da Luigi Borghi

    Eccovi l’articolo tradotto.

    https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201123161014.htm https://qnewshub.com/technology/worlds-smallest-atom-memory-unit-created/

    È stata creata la più piccola unità di memoria retentiva atomica al mondo.

    Da Staff Writers Austin TX. (SPX) 27 novembre 2020.

    Chip più veloci, più piccoli, più intelligenti e più efficienti dal punto di vista energetico per tutto, dall’elettronica di consumo ai big data, all’informatica ispirata al cervello potrebbero presto essere in arrivo dopo che gli ingegneri dell’Università del Texas ad Austin hanno creato il dispositivo di memoria più piccolo di sempre.

    E nel processo, hanno capito la dinamica fisica che sblocca dense capacità di archiviazione della memoria per questi piccoli dispositivi.

    La ricerca pubblicata di recente su Nature Nanotechnology si basa su una scoperta di due anni fa, quando i ricercatori hanno creato quello che allora era il dispositivo di archiviazione della memoria più sottile. In questo nuovo lavoro, i ricercatori hanno ridotto ulteriormente le dimensioni, riducendo l’area della sezione trasversale a un solo nanometro quadrato.

    Ottenere un controllo sulla fisica che impacchetta la capacità di archiviazione della memoria densa in questi dispositivi ha permesso di renderli molto più piccoli. Difetti o buchi nel materiale forniscono la chiave per sbloccare la capacità di archiviazione della memoria ad alta densità.

    “Quando un singolo atomo metallico aggiuntivo entra in quel buco su scala nanometrica e lo riempie, conferisce parte della sua conduttività nel materiale, e questo porta a un cambiamento o a un effetto memoria”, ha detto Deji Akinwande, professore presso il Department of Electrical and Computer Engineering.

    Sebbene abbiano usato il disolfuro di molibdeno – noto anche come MoS2 – come nanomateriale primario nel loro studio, i ricercatori pensano che la scoperta potrebbe applicarsi a centinaia di materiali atomicamente sottili correlati.

    La corsa per realizzare chip e componenti più piccoli è tutta legata alla potenza ed alla convenienza. Con processori più piccoli, è possibile creare computer e telefoni più compatti. Ma ridurre i chip riduce anche il loro fabbisogno energetico e aumenta la capacità, il che significa dispositivi più veloci e intelligenti che richiedono meno energia per funzionare.

    “I risultati ottenuti in questo lavoro aprono la strada allo sviluppo di applicazioni di generazione futura che interessano il Dipartimento della Difesa, come lo storage ultra-denso, i sistemi di calcolo neuromorfico, i sistemi di comunicazione a radiofrequenza e altro ancora”, ha dichiarato Pani Varanasi, program manager del U.S. Army Research Office, che ha finanziato la ricerca.

    Il dispositivo originale – soprannominato dal team di ricerca “atomristor” – era all’epoca il dispositivo di memorizzazione più sottile mai registrato, con un singolo strato atomico di spessore. Ma ridurre un dispositivo di memoria non significa solo renderlo più sottile, ma anche costruirlo con un’area di sezione trasversale più piccola.

    “Il Santo Graal scientifico per il ridimensionamento sta scendendo a un livello in cui un singolo atomo controlla la funzione di memoria, e questo è ciò che abbiamo realizzato nel nuovo studio”, ha detto Akinwande.

    Il dispositivo di Akinwande rientra nella categoria dei memristors, una popolare area di ricerca sulla memoria, incentrata sui componenti elettrici con la capacità di modificare la resistenza tra i suoi due terminali senza la necessità di un terzo terminale nel mezzo noto come gate. Ciò significa che possono essere più piccoli dei dispositivi di memoria di oggi e vantare una maggiore capacità di archiviazione. Questa versione del memristor – sviluppata utilizzando le strutture avanzate dell’Oak Ridge National Laboratory – promette una capacità di circa 25 terabit per centimetro quadrato. Questa è una densità di memoria 100 volte superiore per strato rispetto ai dispositivi di memoria flash disponibili in commercio.

    Circolo di Osservazione Scientifico-tecnologica di Modena. Missione: divulgare scienza a tutti