L’azienda SpaceX ha spedito per la prima volta astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale

Il lancio della missione Demo-2 di SpaceX è andato alla grande. Ecco un breve video del liftoff del Falcon 9 con la capsula Crew Dragon.

Ora gli astronauti andranno verso la Stazione Spaziale Internazionale come prevede la missione.

Si tratta della prima volta di una missione con equipaggio in orbita per l’azienda SpaceX di Elon Musk. Un altro grande successo della missione Demo-2 è il rientro del razzo Falcon 9; in realtà siamo già ben abituati al recupero in verticale del Falcon 9, ma fa sempre un gran bell’effetto vedere un razzo che da decine di km di altitudine cade in verticale grazie ai suoi stessi motori. Sbam.

EDIT del 31 maggio: alle 16:16, ora italiana, di domenica 31 maggio la capsula Crew Dragon ha attraccato con successo la Stazione Spaziale Internazionale. È la prima volta che un’azienda privata porta degli astronauti a bordo della Stazione.

Ma senza nulla togliere alla grande doppia giornata di sabato e domendi SpaceX, proviamo anche a fare una piccola riflessione per il futuro.

Al di là dell’indiscutibile successo tecnologico e spaziale, la notizia è che ora più che mai i prossimi anni dell’esplorazione spaziale sono in pratica nelle mani di Musk.
La NASA si è affidata già da anni a SpaceX (e in realtà anche ad altre aziende private, come per esempio Bigelow Aerospace) per la corsa umana allo spazio; in fin dei conti, il lancio della missione Demo-2 ha praticamente sancito questo affidamento in modo definitivo, a meno di ripensamenti (per esempio, l’esplosione del prototipo del razzo Starship di SpaceX potrebbe essere una battuta d’arresto in questo senso, ma vedremo). Prova di ciò è anche il fatto che il Controllo Missione è a Hawthorne, California, all’interno del quartier generale di SpaceX e non al quartier generale NASA. Tutto sommato, ciò è comprensibile, visto con gli occhi della NASA: per circa 10 anni gli americani hanno affidato i loro astronauti ai lanci della Soyuz dal Kazakistan. SpaceX ha permesso di spedire gli astronauti dall’America: per questo, ovunque, nei collegamenti di SpaceX e sul sito NASA campeggia la scritta Launch America.

Alla fine è questione di PIL: un singolo miliardiario riesce là dove una nazione intera fallisce. Attenzione: non è una questione di nazionalismo, ci mancherebbe. È più una questione di perdita di potere collettivo: è incredibile che le tasse dei contribuenti non riescano a produrre ciò che un gruppo ristretto di contribuenti (gli investitori di SpaceX) possono fare. Ovviamente siamo tutti contenti del successo delle missioni spaziale di SpaceX: infatti il lavoro tecnologico fatto dall’azienda di Musk è favoloso.

Tuttavia le missioni spaziali finora, soprattutto quelle con equipaggio (si pensi alle missioni Apollo), sono sempre state viste come un momento di unione, una situazione di coinvolgimento collettivo. Adesso invece tutto potrebbe dipendere principalmente dagli investitori di SpaceX (e attenzione ad alcune idee bislacche di Musk) e dagli interessi in gioco.
Se la collettività decide di appaltare l’esplorazione spaziale ai privati, allora c’è il rischio che diventi sempre più difficile sentirsi parte di quel successo e, a lungo termine, c’è il rischio che le scelte spaziali diventino esclusivamente scelte di profitto: pensate al lancio del Falcon Heavy (sempre di SpaceX) con a bordo un modello di auto Tesla. A ciò aggiungiamo anche la notizia del 14 aprile per cui il presidente Trump, nel bel mezzo di una pandemia, ha deciso di sdoganare lo sfruttamento minerario della Luna da parte di imprese private.
Pian piano insomma ci sono dei segnali non trascurabili di un’idea di profitto spaziale che in realtà è vecchia di decenni ma che ora sembra totalmente fattibile. Non è più sete di conoscenza se diventa sete di denaro e questo lo sappiamo già bene qui dalla superficie del pianeta Terra.

Nei prossimi mesi, se tutto procede secondo i piani, SpaceX si occuperà di nuove missioni verso la Stazione Spaziale Internazionale mente la NASA potrà concentrare i suoi sforzi sulle missioni senza equipaggio verso lo spazio lontano. Tuttavia, se la NASA è entrata nell’immaginario di tutti noi è stato prima di tutto grazie alle missioni con equipaggio umano. SpaceX ora può ambire al ruolo che la NASA ha fatto suo fin dagli anni Sessanta; solo che SpaceX è un’azienda privata, non pubblica.

Siamo ormai dentro una nuova era per quanto riguarda l’esplorazione spaziale da parte degli esseri umani: i privati gestiranno le missioni umane per conto della NASA, cioè del pubblico. Sicuramente ora la programmazione spaziale andrà più spedita, la competizione porterà investimenti e ricerca dell’eccellenza. Ma ci sarà anche un costo per la collettività? E in che termini? In fondo l’esplorazione umana dello spazio è un sogno collettivo, di tutta l’umanità. Che cosa vorrà dire far gestire tutto ciò a privati?

Nell’attesa di capirlo, intanto, la scoperta dell’universo (privata o pubblica che sia) continua.

In astrofisica non tornano in conti: il problema sigma-8

Partiamo da una premessa: non è la prima volta che le cose non tornano in astrofisica e, chiaramente, non sarà l’ultima. Voglio dire che quello che leggerete in questo post è un fatto importante, ma non deve meravigliare che delle cose non tornino in astrofisica.

Infatti, sarebbe più corretto dire che, di solito, misure indipendenti sono in accordo considerando i loro errori sperimentali. È il vero modo scientifico di dire che ci stiamo capendo qualcosa, o almeno, più o meno. Quando però i dati non sono in accordo (sempre considerando gli errori sperimentali s’intende) allora scatta la possibilità di trovare nuovi indizi e, magari, una nuova teoria. Questo è il fascino della scienza: impariamo qualcosa di nuovo solo se capiamo di aver sbagliato fino a quel momento.

In sostanza, possiamo dire che gli astrofisici non aspettano altro. Se seguite questo blog da abbastanza tempo allora ormai ne avete viste di tutti i colori, per esempio: cose strane sull’espansione dell’universo, cose strane sulle onde gravitazionali, cose strane sulla forma dell’universo e, molto prima di questo blog, cose strane riguardo l’età dell’universo e la formazione dell’universo. La scienza segue un metodo preciso, non pruriginoso; in base al metodo, si fanno dei passi in avanti, a prescindere dalle teorie e dai personaggi coinvolti.

Stavolta in gioco c’è un parametro chiamato sigma-8, di cui tra poco capirete il significato. A quanto pare, ultimamente non si riesce a trovare la quadra tra la stima di sigma-8 ottenuta dalla radiazione cosmica di fondo e la stima di sigma-8 ottenuta con i dati delle lenti gravitazionali.

Prima di tutto: che cos’è sigma-8?

Il mondo dell’astrofisica è pieno zeppo di parametri. È normale: le teorie che abbiamo potrebbero descrivere qualsiasi tipo di universo, ma noi vogliamo descrivere (per ora) solo quello in cui viviamo e che possiamo osservare. E il nostro universo dipende da quanta materia abbiamo, quanta luce abbiamo, quante cose oscure abbiamo e così via.

Ci sono molti modi per considerare tutto ciò: per esempio, la costante di Hubble dipende dal contenuto e dalla geometria dell’universo. Un altro parametro fondamentale, ma alquanto tecnico, è quello chiamato sigma-8.

La faccenda è questa: le strutture che oggi vediamo, galassie e ammassi di galassie, si sono formate perché in origine c’erano delle piccole fluttuazioni nella densità di materia. Queste fluttuazioni sono di materia quindi a causa della gravità sono diventate via via più grandi e si sono appunto formate le strutture. Ci si potrebbe chiedere: com’è fatta la distribuzione delle fluttuazioni di materia all’inizio della storia dell’universo? Ovvero: se mi metto vicino a una zona con densità maggiore della media, qual è la probabilità di trovare un’altra zona con densità alta nelle vicinanze? Se riuscissi a rispondere a queste domande allora sarei in grado di capire molto meglio come funziona l’universo e quali processi ci sono in gioco per determinare la distribuzione di densità che osservo oggi a partire da quella primordiale.

Uno dei tanti problemi qui è: sto parlando di densità di materia, quindi mi serve un volume per definire le mie fluttuazioni di densità tramite un parametro. Che scala scelgo? Così, a naso, boh, non si capisce perché una scala dovrebbe essere meglio di un’altra. Ma gli astrofisici in passato sono stati furbi e si sono detti: visto che alla fine dobbiamo fare dei conti, allora scegliamo per il nostro parametro una scala che produce come risultato il valore 1, così ci semplifichiamo la vita poi (le ultime parole famose…).

Allora si sono messì lì, hanno fatto i conti ed è venuto fuori che la scala corrispondente è quella pari a 8 Megaparsec (1 Megaparsec vale 3,26 milioni di anni luce). E siccome le fluttuazioni di densità di solito in astrofisica si indicano con la lettera greca sigma, da quel momento nacque il parametro sigma-8, che nella testa degli astrofisici avrebbe dovuto valere una stima pari a 1.

Magari. Perché poi sono arrivati dati migliori, altre robe (leggi: energia oscura) e si è scoperto che sigma-8 alla fine non vale proprio 1, ma un po’ meno, circa 0,8. Ma va beh, ormai è tardi per cambiare nome al parametro, visto che tutti usano quello. E quindi, se volete studiare la distribuzione delle fluttuazioni di densità di materia dell’universo, allora dovete stimare per prima cosa sigma-8. In pratica, possiamo dire che il parametro sigma-8 è legato (in un qualche modo) alla quantità di materia (oscura e ordinaria) che c’è nell’universo. Per questo motivo trovate in giro articoli che indicano questo problema che sto per raccontarvi come una discrepanza riguardo il peso (sic) dell’universo.

Proviamo a vedere che cosa sta succedendo, con calma.

Stimare sigma-8 con la radiazione cosmica di fondo

La radiazione cosmica di fondo è la prima luce libera di vagare nell’universo. Se si associa a questa luce una certa definizione di temperatura, si vede che tutta la radiazione ha praticamente una temperatura di circa -270 gradi Celsius. Tuttavia si notano alcune piccole differenze da una zona all’altra, dell’ordine di un centimillesimo di grado. Alcune zone saranno quindi leggermente più calde o più fredde delle altre. Il motivo è che questa luce si trova intrappolata, all’inizio, tra le grinfie della materia (oscura e ordinaria). Quando poi l’universo si espande abbastanza, la luce si libera e forma quella che oggi vediamo come radiazione di fondo. Ma per farlo deve uscire da zone dense o meno dense: questo influisce sulla temperatura della luce ed è il motivo per cui vediamo le piccole differenze di un centimillesimo di grado.

Cliccate sull’immagine per guardare due miei video in cui spiego che cos’è la radiazione cosmica di fondo.

Ma a noi sta bene, perché è proprio studiando quelle differenze di temperatura che possiamo ricostruire la distribuzione di densità a cui la luce è sfuggita. Per esempio, il satellite ESA Planck ha studiato in grandissimo dettaglio la radiazione cosmica di fondo; i dati raccolti da Planck indicano un valore di sigma-8 di poco più di 0,8.

Stimare sigma-8 con le lenti gravitazionali

Ci sono altri modi per stimare sigma-8. Per esempio usare le lenti gravitazionali. La teoria della relatività di Einstein spiega la gravità come la distorsione geometrica dell’universo a causa della presenza di una massa, un po’ come il divano che si piega quando ci sediamo. Più massa c’è, più è grande la distorsione.

La materia nell’universo si comporta come una lente. A sinistra, un tipico esempio di lente gravitazionale (molto forte in questo caso): l’immagine della galassia lontana è completamente distorta. A destra: il fenomeno delle lenti gravitazionali si può descrivere proprio come ciò che accade con un bicchiere di vino e una candela.

Prendiamo una galassia lontana, supponiamo di forma sferica. La luce proveniente da quella galassia per arrivare sino a noi attraversa un bel pezzo di universo pieno di materia oscura, materia ordinaria ed energia oscura. Quindi la luce non viaggierà in linea retta fino a noi ma subirà delle deviazioni. Questo è il fenomeno delle lenti gravitazionali in generale. Per quanto riguarda la nostra galassia lontana, il risultato finale è che la galassia non ci apparirà sferica bensì ellittica. Se abbiamo più galassie e misuriamo lo stesso effetto di distorsione ellittica, allora possiamo mappare sul cielo la distribuzione di densità dell’universo (tecnicamente questo si chiama weak gravitational lensing, cioè lenti gravitazionali deboli – ci ho lavorato per la mia tesi di dottorato del 2016 su questo argomento)

Sembra una cosa potente, ed è così. Ma ci sono diversi problemi e ne citerò due su tutti. Primo problema: per misurare l’ellitticità di una galassia dobbiamo essere in grado di avere una buona immagine di quella galassia. Secondo problema: le galassie non sono sferiche, sono già ellittiche per conto loro. Tutto ciò rende difficile usare le lenti gravitazionali in senso statistico per stimare la distribuzione di densità dell’universo ma non è impossibile farlo. Bisogna tenere conto degli errori derivanti dai due problemi che ho elencato prima, non si otterrà una stima precisa come quella che ottiene Planck, ma comunque non si ottiene una stima così pessima; anzi, i risultati degli ultimi anni sono fantastici.

E che stima si ottiene per sigma-8? Ecco, la stima più recente fatta con i dati del catalogo KIDS e VIKING-450 è stata ottenuta dagli astrofisici Wright, Hildebrandt, van den Busch, Heymans, Joachimi, Kannawadi e Konrad Kuijken: la loro analisi porta a un sigma-8 che vale circa 0,7.

Questo è il grafico chiave dell’articolo di Wright et al. Il pallino rosso nel grafico a sinistra e l’ellisse rossa nel grafico a destra, entrambi indicano la stima ottenuta con Planck. Il resto indica le stime ottenute con modelli e dati veri delle lenti gravitazionali. La discrepanza è così evidente che non c’è bisogno di aggiungere altro.

Ops, le cose non tornano con i dati di Planck. Chi ha ragione? Dov’è l’errore?

Sigma-8 ad alta tensione

Quindi sigma-8 vale 0,8 come dice Planck oppure 0,7 come dicono le lenti gravitazionali? Partiamo da un fatto, però. Uno degli autori dello studio sulle lenti gravitazionali, Hildebrandt, ha riportato a Scientific American che “c’è circa l’1% di probabilità che [questa discrepanza] sia una fluttuazione statistica”. Cioè, questa discrepanza di sigma-8 si manifesta un caso su cento. Quindi la ragione della discrepanza molto probabilmente è fisica oppure dovuta a un qualche errore molto sottile.

Sembra ripetersi la stessa storia che abbiamo già visto con la costante di Hubble. Tuttavia con la costante di Hubble siamo a un caso su 3,5 milioni che la tensione tra dati di Planck e dati sulle Cefeidi e sulle supernovae di tipo Ia sia dovuta a una fluttuazione statistica. Con sigma-8 siamo ancora a un caso su cento: importante, ma non ancora decisivo. Vale però la pena ricordare che anche per la costante di Hubble qualche anno fa la situazione era simile e ora gli astrofisici sono disperati e determinati a capirci qualcosa.

Di sicuro la tensione su sigma-8, se confermata, è un problema bello grosso. L’eventuale spiegazione di questa tensione andrà incastrata nelle potenziali soluzioni per risolvere la questione della costante di Hubble. Sembra proprio che diversi problemi astrofisici si stiano incastrando in modo subdolo, ma anche intrigante per la futura generazione di ricercatori.

È dunque necessario investigare più a fondo questa faccenda di sigma-8. Ovviamente qui su Quantizzando seguiremo tutto con i pop-corn, pronti a vedere come va a finire. Una sola cosa è certa: la soluzione non è affatto ovvia e ci sarà bisogno di guardare ben al di là di un semplice errore. Infatti, come diceva Landau, gli astrofisici sono spesso in errore, ma mai in dubbio.

SpaceX sta per mandare due astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale

Questa sera, mercoledì 27 maggio 2020, alle ore 22 e 33 minuti e 35 secondi è previsto il lancio della missione Demo-2: un razzo Falcon 9 di SpaceX con una capsula Crew Dragon in cui ci saranno i due astronauti Robert L. Behnken e Douglas G. Hurley.

Aggiornamento 27 maggio, ore 22:45 -> Purtroppo oggi al Kennedy Space Center le condizioni meteo non sono buone: il lancio è stato rinviato. Il nuovo tentativo di lancio sarà sabato 30 maggio 2020 alle 21:22.

La diretta del nuovo lancio potrete seguirla in italiano sempre su Astronauticast dal link qui sotto.

https://www.youtube.com/watch?v=un8E3-3s3i8

Qui sotto segue l’articolo originario scritto in occasione del primo tentativo di lancio e contenente tutte le informazioni sulla missione Demo-2


Questa sera, mercoledì 27 maggio 2020, alle ore 22 e 33 minuti e 35 secondi è previsto il lancio della missione Demo-2: un razzo Falcon 9 di SpaceX con una capsula Crew Dragon in cui ci saranno i due astronauti Robert L. Behnken e Douglas G. Hurley, selezionati dalla NASA nel 2000 per il programma spaziale.

Entrambi gli astronauti hanno già volato due volte con lo Shuttle, ma questa sarà la prima volta che andranno in missione insieme.

Il Falcon 9 di SpaceX sulla rampa di lancio 39A del Kennedy Space Center (foto del 25 maggio 2020, crediti: NASA/Bill Ingalls).

Dico previsto perché c’è sempre l’incognita meteo che come una spada di Damocle è pronta a colpire gli ingegneri di SpaceX (ma speriamo di no!). Comunque, se ci dovessero essere problemi, la data di riserva per il lancio è fissata per le 21:22 di sabato 30 maggio (ore italiane).

Se tutte le condizioni e tutti i sistemi saranno GO! allora si tratterà del primo lancio dal suolo americano dopo 11 anni, per la precisione dal Kennedy Space Center, Infatti era dal 2011 che non avveniva un lancio spaziale dal territorio degli Stati Uniti: negli ultimi anni si è fatto affidamento sulla Soyuz della Roscosmos, l’agenzia spaziale russa, con partenza dal Cosmodromo di Bajkonur, in Kazakistan.

Dopo il lancio, la Crew Dragon con gli astronauti Behnken e Hurley arriverà alla Stazione Spaziale Internazionale dopo 19 ore: in quel momento ci sarà il docking, ovvero l’aggancio della capsula alla stazione (è sempre un momento delicato questo, ma anche un meccanismo rodato). Durante le 19 ore in volo verso la stazione, gli astronauti avranno la possibilità di testare alcune funzioni della capsula Crew Dragon.

La capsula Crew Dragon. (Crediti: NASA)

Una volta arrivati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, gli astronauti Behnken e Hurley saranno a bordo per un numero di giorni da definire che potrebbe andare dai 100 ai 200 giorni (ma è da verificare la durata effettiva della missione). Durante questi giorni gli astronauti porteranno a termine altri test sulla capsula Crew Dragon oltre a collaborare con gli altri astronauti già a bordo della stazione agli esperimenti scientifici in corso.

Gli astronauti Behnken (a sinistra) e Hurley (a destra). (Crediti: NASA)

Finita la missione, gli astronauti torneranno a bordo della capsula e cadranno sulla Terra, precisamente nell’Oceano Atlantico di fronte la costa della Florida; a questo punto SpaceX si occuperà anche del recupero degli astronauti.

Si tratta della prima missione spaziale con equipaggio da parte di un’azienda privata. È senza dubbio un momento storico per l’esplorazione spaziale. Il successo della missione Demo-2 porterà un forte impulso allo sviluppo di affari commerciali tra NASA e aziende private come SpaceX per l’esplorazione spaziale.

Se tutto va bene questo potrebbe essere un ottimo punto di partenza per tutto il prossimo futuro del programma spaziale Statunitense, il quale ha come obiettivo principale il ritorno con equipaggio sulla Luna entro il 2024.

Il fatto che si torni a volare nello spazio finalmente con programmi ambiziosi è sicuramente una notizia positiva; il fatto che per ottenere ciò l’umanità abbia dovuto attendere gli sforzi di un miliardario come Elon Musk (che ama pavoneggiarsi e a volte ha idee bislacche) invece la dice lunga sulla difficoltà di convogliare soldi pubblici per un bene a lunghissimo termine come l’esplorazione spaziale senza un ritorno immediato. E questo, oggettivamente, è un peccato.

Comunque sia, c’è sempre tempo per riflettere. Ora direi godiamoci il lancio stasera (o sabato) e guardiamo fiduciosi al futuro dell’umanità nonostante la pandemia globale che imperversa ovunque. È l’unica cosa da fare ora.

Qui sotto trovate il link al canale YouTube di AstronautiCAST per guardare la diretta del lancio con commenti in italiano.

https://www.youtube.com/watch?v=HRPQ3i7tAYE