La pagina contiene materiali di riepilogo degli argomenti trattati nel ibro "Satelliti e orbite con Scratch" pubblicato a gennaio 2023..
Vista in altro modo, con i video qui rappresentati si riassumono conoscenze di astronautica sperimentate grazie al progetto di Scratch "satelliti e orbite" .
VIDEO
00) sul metodo utilizzato
Tutte le traiettorie sono calcolate applicando la legge della gravitazione universale di Newton con metodo numerico.
- viene dapprima clacolata la distanza che intercorre fra ilo satellite e la Terra in modulo e verso per calcolare quindi l'accelerazione
- successivamente per integrazione viene calcolato il vettore velocità che consente di spostare il satellite;
- si ripetono i due passi precedenti indefinitamente.
Questo illustra il procedimento adottato.
01): orbita di default
Con l'uso dell'orbita di default si prende confidenza con le caratteristiche del progetto.
L'oggetto viene posto in prossimità della Terra ad una distanza di 50 passi con velocità trasversale alla direzione satellite-Terra diretta perso l'alto. L'accelerazione è rivolta verso la Terra.
Una volta avviati i calcoli si può osservare il moto orbitale e commentarlo.
Sono possibili osservazioni sulla velocità e l'accelerazione, sulla diversa velocità orbitale in prossimità dell'apogeo e del perigeo, sulla forma e orientamento dell'orbita.
02): strumenti di misura
Tutte le traiettorie generate con il progetto di Scratch possono essere studiate con misurazioni effettuate sullo stage grazie alla possibilità di disporre dei valori geometrici e cinematici contenuti nelle espressioni di calcolo.
Sono possibili misurazioni di posizione, velocità, accelerazione, distanza, angoli e moti relativi tra Terra e satellite.
03): nuove traiettorie
Si possono inserire dati di posizione e di velocità a piacere per provare a vedere cosa succede al satellite.
Se entra in orbita è un vero satellite altrimenti è una sonda o un asteroide o qualunque cosa che vaga nello spazio e che casualemnte viene deviato dal campo gravitazionale della Terra.
04): nuove traiettorie con il mouse
Con la modalità vettoriale si possono inserire i dati di posizione e velocità iniziali usando il mouse: il primo click definisce la posizione eallongtanando il puntatore dalla posizione si definiscono direzione e modulo della velocità.
05): perturbazioni lunari
Se il satellite risente dell'interazione gravitazionale esercitata dalla Luna la sua orbita ne viene influenzata in diversi modi: ci può essere una precessione del perigeo o anche una deformazione orbitale catastrofica.
06): traiettorie particolari
Con particolari condizioni iniziali il satellite viene inserito in orbite circolari (come quella geostazionaria) o viene deviato con produzione dell'effetto fionda.
07): effetti speciali
Il progetto comprende anche alcuni effetti che consentono di mostrare un cielo notturno come sfondo, comprese meteoriti che solcano di quando in quando il cielo. La presenza dei meridiani proiettati sullo sfondo stellato permette di osservare lo spostamento della volta celeste rispetto all'osservatore che si trova a terra, il moto apparente dei satelliti ed il lento spostarsi della Luna verso est rispetto alla volta celeste. Viene anche realizzato una eclissi satellitare e si può vedere anche una cometa con la sue code generate dal vento solare.
08): manovre satellitari
Il satellite viene dotato di motori a razzo e diventa una navicella con la possibilità di modificare direzione e velocità per transitare da un orbita ad un'altra. Si passa così dall'orbita di default per allontanare o avvicianre il perigeo o l'apogeo usando le manovre adatte. Si può anche sperimentare cosa accade se i razzi vengono accesi con la navicella girata direttamente verso la Terra.
09): le leggi di Keplero
È possibile usare accorgimenti ed effettuare misurazioni per verificare che il progetto rispetta le tre leggi di Keplero.
Si tratta di raccogliere dati e ricostruire la traiettoria per riconoscere la sua forma ellittica o mi visualizzare le areee "spazzate" dal raggio vettore ed infine di misurare il periodo e la lunghezza dell'asse maggiore di diverse orbite.
10): la manovra alla Hohmann
Per cambiare orbita la manovra più efficiente in termini di consumo di propellente è quella proposta da Hohmann. Il video illustra le caratteristiche della manovra di trasferimento da un'orbita ad un'altra con esempi di passaggio da un'orbita di parcheggio all'orbita geostazionaria.
11): il rientro a terra
Il rientro a terra di un satellite consiste in un trasferimento verso un'orbita che attraversa l'atmosfera per sfruttarne l'effetto frenante per attrito.
12): la fionda gravitazionale
Con il progetto di Scratch "fionda gravitazionale 2"
si cambia punto di vista e ci si posiziona fermi rispetto al Sole. Da questa posizione si vede la Terra muoversi dall'alto verso il basso e si sperimanta l'effetto fionda in diverse circostanze di interazione gravitazionale.