A partire dal 1950 con i programmi Sputnik, Vostok e Mercury, gli esseri umani cominciarono a “scivolare i legami scontrosi della Terra”. E per un certo periodo, tutte le nostre missioni erano ciò che è noto come Low-Earth Orbit (LEO). Nel corso del tempo, con le missioni Apollo e le missioni nello spazio profondo che coinvolgono veicoli spaziali robotici (come le missioni Voyager), abbiamo iniziato ad avventurarci oltre, raggiungendo la Luna e altri pianeti del Sistema Solare.
Ma in generale, la stragrande maggioranza delle missioni nello spazio nel corso degli anni – siano esse con equipaggio o senza equipaggio – sono state in orbita terrestre bassa., È qui che risiede la vasta gamma di satelliti di comunicazione, navigazione e militari della Terra. Ed è qui che la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) conduce le sue operazioni, che è anche dove la maggior parte delle missioni con equipaggio oggi va. Quindi, proprio quello che è LEO e perché siamo così intenzionati a inviare le cose lì?
Definizione:
Tecnicamente, gli oggetti in orbita terrestre bassa si trovano ad un’altitudine compresa tra 160 e 2.000 km (da 99 a 1200 miglia) sopra la superficie terrestre., Qualsiasi oggetto al di sotto di questa altitudine soffrirà di decadimento orbitale e scenderà rapidamente nell’atmosfera, bruciando o schiantandosi sulla superficie. Gli oggetti a questa altitudine hanno anche un periodo orbitale (cioè il tempo che impiegherà per orbitare sulla Terra una volta) tra 88 e 127 minuti.
Gli oggetti che si trovano in un’orbita terrestre bassa sono soggetti a trascinamento atmosferico poiché sono ancora all’interno degli strati superiori dell’atmosfera terrestre-in particolare la termosfera (80 – 500 km; 50 – 310 mi), la theremopausa (500-1000 km; 310-620 mi) e l’esosfera (1000 km; 620 miglia, e oltre). Maggiore è l’orbita dell’oggetto, minore è la densità 1atmosferica e la resistenza.,
Tuttavia, oltre 1000 km (620 miglia), gli oggetti saranno soggetti alle Cinture di radiazione Van Allen della Terra – una zona di particelle cariche che si estende fino a una distanza di 60.000 km dalla superficie terrestre. In queste cinture, il vento solare e i raggi cosmici sono stati intrappolati dal campo magnetico terrestre, portando a diversi livelli di radiazione. Da qui il motivo per cui le missioni in LEO mirano a atteggiamenti tra 160 e 1000 km (da 99 a 620 miglia).
Caratteristiche:
All’interno della termosfera, della termopausa e dell’esosfera, le condizioni atmosferiche variano., Ad esempio, la parte inferiore della termosfera (da 80 a 550 chilometri; da 50 a 342 miglia) contiene la ionosfera, che è così chiamata perché è qui nell’atmosfera che le particelle sono ionizzate dalla radiazione solare. Di conseguenza, qualsiasi veicolo spaziale in orbita all’interno di questa parte dell’atmosfera deve essere in grado di resistere ai livelli di radiazione UV e di ioni duri.
Anche le temperature in questa regione aumentano con l’altezza, a causa della densità estremamente bassa delle sue molecole., Quindi, mentre le temperature nella termosfera possono salire fino a 1500 °C (2700 °F), la spaziatura delle molecole di gas significa che non si sentirebbe caldo per un essere umano che era in contatto diretto con l’aria. È anche a questa altitudine che i fenomeni noti come Aurora Boreale e Aurara Australis sono noti per aver luogo.
L’Esosfera, che è lo strato più esterno dell’atmosfera terrestre, si estende dall’esobase e si fonde con il vuoto dello spazio esterno, dove non c’è atmosfera., Questo strato è composto principalmente da densità estremamente basse di idrogeno, elio e diverse molecole più pesanti tra cui azoto, ossigeno e anidride carbonica (che sono più vicini all’esobasi).
Per mantenere un’orbita terrestre bassa, un oggetto deve avere una velocità orbitale sufficiente. Per oggetti ad un’altitudine di 150 km e oltre, una velocità orbitale di 7,8 km (4,84 miglia) al secondo (28.130 km/h; 17.480 mph) deve essere mantenuta. Questo è leggermente inferiore alla velocità di fuga necessaria per entrare in orbita, che è di 11,3 chilometri (7 miglia) al secondo (40.680 km/h; 25277 mph).,
Nonostante il fatto che la forza di gravità in LEO non sia significativamente inferiore rispetto alla superficie della Terra (circa il 90%), le persone e gli oggetti in orbita sono in uno stato costante di caduta libera, che crea la sensazione di assenza di peso.
Usi di LEO:
In questa storia dell’esplorazione spaziale, la stragrande maggioranza delle missioni umane sono state in orbita terrestre bassa. La Stazione Spaziale Internazionale orbita anche in LEONE, tra un’altitudine di 320 e 380 km (200 e 240 miglia). E LEO è dove la maggior parte dei satelliti artificiali sono distribuiti e mantenuti., Le ragioni di questo sono abbastanza semplici.
Per uno, il dispiegamento di razzi e navette spaziali ad altitudini superiori a 1000 km (610 miglia) richiederebbe molto più carburante. E all’interno di LEO, comunicazioni e satelliti di navigazione, così come le missioni spaziali, esperienza ad alta larghezza di banda e bassa comunicazione time lag (aka. latenza).
Per l’osservazione della Terra e satelliti spia, LEO è ancora abbastanza basso per ottenere una buona occhiata alla superficie della Terra e risolvere oggetti di grandi dimensioni e modelli meteorologici sulla superficie., L’altitudine consente anche periodi orbitali rapidi (da poco più di un’ora a due ore), che consente loro di essere in grado di visualizzare la stessa regione sulla superficie più volte in un solo giorno.
E naturalmente, ad altitudini comprese tra 160 e 1000 km dalla superficie terrestre, gli oggetti non sono soggetti all’intensa radiazione delle Cinture di Van Allen. In breve, LEO è il luogo più semplice, economico e sicuro per lo spiegamento di satelliti, stazioni spaziali e missioni spaziali con equipaggio.,
Problemi con i detriti spaziali:
A causa della sua popolarità come destinazione per satelliti e missioni spaziali, e con l’aumento dei lanci spaziali negli ultimi decenni, LEO sta anche diventando sempre più congestionato con detriti spaziali. Questo prende la forma di stadi di razzi scartati, satelliti non funzionanti e detriti creati da collisioni tra grandi pezzi di detriti.
L’esistenza di questo campo di detriti in LEO ha portato a crescenti preoccupazioni negli ultimi anni, dal momento che le collisioni ad alte velocità possono essere catastrofiche per le missioni spaziali., E ad ogni collisione, si creano detriti aggiuntivi, creando un ciclo distruttivo noto come Effetto Kessler – che prende il nome dallo scienziato della NASA Donald J. Kessler, che per primo lo propose nel 1978.
Nel 2013, la NASA ha stimato che ci possono essere fino a 21.000 bit di spazzatura più grandi di 10 cm, 500.000 particelle tra 1 e 10 cm e più di 100 milioni più piccoli di 1 cm. Di conseguenza, negli ultimi decenni, sono state adottate numerose misure per monitorare, prevenire e mitigare i detriti spaziali e le collisioni.,
Ad esempio, nel 1995, la NASA è diventata la prima agenzia spaziale al mondo a emettere una serie di linee guida complete su come mitigare i detriti orbitali. Nel 1997, il governo degli Stati Uniti ha risposto sviluppando le pratiche standard di mitigazione dei detriti orbitali, basate sulle linee guida della NASA.
La NASA ha anche istituito l’Orbital Debris Program Office, che coordina con altri dipartimenti federali per monitorare i detriti spaziali e affrontare le interruzioni causate dalle collisioni., Inoltre, la rete di sorveglianza spaziale statunitense attualmente monitora circa 8.000 oggetti orbitanti considerati rischi di collisione e fornisce un flusso continuo di dati orbitali a varie agenzie.
Lo Space Debris Office dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) gestisce anche il Database e il sistema informativo che caratterizza gli oggetti nello spazio (DISCOS), che fornisce informazioni sui dettagli del lancio, le storie orbitali, le proprietà fisiche e le descrizioni delle missioni per tutti gli oggetti attualmente monitorati dall’ESA., Questo database è riconosciuto a livello internazionale ed è utilizzato da quasi 40 agenzie, organizzazioni e aziende in tutto il mondo.
Per oltre 70 anni, l’orbita terrestre bassa è stata il parco giochi della capacità spaziale umana. A volte, ci siamo avventurati oltre il parco giochi e più lontano nel Sistema solare (e anche oltre). Nei prossimi decenni, ci si aspetta che in LEO si svolgano molte più attività, che includono il dispiegamento di più satelliti, cubesat, operazioni continue a bordo della ISS e persino il turismo aerospaziale.,
Inutile dire che questo aumento dell’attività richiederà che facciamo qualcosa su tutta la spazzatura che permea le corsie spaziali. Con più agenzie spaziali, aziende aerospaziali private e altri partecipanti che cercano di approfittare di LEO, sarà necessario effettuare una seria pulizia. E alcuni protocolli aggiuntivi dovranno sicuramente essere sviluppati per assicurarsi che rimanga pulito.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti su orbitare intorno alla Terra qui a Universe Oggi. Ecco qual è l’orbita della Terra?, Quanto è alto lo spazio?, Quanti satelliti sono nello spazio?,, Le luci del Nord e del Sud-Che cosa è un’aurora? e qual è la Stazione Spaziale Internazionale?
Se desideri maggiori informazioni sull’orbita terrestre bassa, controlla i tipi di orbita dal sito Web dell’Agenzia Spaziale europea. Inoltre, ecco un link all’articolo della NASA sull’orbita terrestre bassa.
Abbiamo anche registrato un intero episodio di Astronomia Lanciato tutto su Come muoversi nel sistema solare. Ascolta qui, Episodio 84: Come muoversi nel sistema solare.