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Siamo andati sulla Luna?

di Paolo Attivissimo

Con l’aiuto dei media, dediti più al sensazionalismo che alla scienza, e di Hollywood che sacrifica il realismo allo spettacolo, molte persone hanno una percezione distorta delle reali condizioni fisiche di una missione spaziale. Da qui nasce una serie di miti e di dubbi sulle missioni lunari Apollo avvenute fra il 1969 e il 1972. Proviamo a chiarirne alcuni.

Perché la pellicola non si squagliò per il calore?

Sulla Luna la temperatura arriva a 100 gradi Celsius, ma questo è il valore massimo, raggiunto dopo il «mezzogiorno» del lungo giorno lunare, che dura 14 giorni terrestri. Gli astronauti allunarono poco dopo l’alba locale, quando le temperature erano molto più miti. L’elevazione massima del Sole sull’orizzonte fu di 48,7°, raggiunta durante la missione Apollo 16, che rilevò temperature di 57 gradi al sole.

Questi valori, oltre tutto, sono riferiti al suolo, rispetto al quale la pellicola era isolata grazie al vuoto, come in un thermos. Inoltre la pellicola era di un tipo speciale realizzato dalla Kodak e resistente agli sbalzi termici, con una base sottile di poliestere (Estar) che fondeva a circa 260 gradi. La sua emulsione Ektachrome era in grado di lavorare su un’ampia gamma di temperature. Infine, le fotocamere erano trattate per riflettere il calore dell’esposizione al Sole, che non è molto diverso da quello che si ha in montagna sulla Terra.

Del resto, se si sostiene che è impossibile che una pellicola sopporti le condizioni di vuoto e di temperatura sulla Luna, allora si deve sostenere che tutte le foto fatte nello spazio durante le passeggiate spaziali russe e americane sono false, perché non ci sono differenze, né di temperatura né di vuoto né di esposizione al Sole, fra le condizioni sulla Luna e quelle in orbita intorno alla Terra.

Radiazioni letali?

Le fasce di Van Allen, mostrate nella Figura 1, sono due zone di radiazione disposte intorno alla Terra a distanze grosso modo comprese fra 100 e 10 mila chilometri per quella interna, più intensa, e fra 18 mila e 60 mila chilometri per quella esterna.

Figura 1.

Molti sentono la parola «radiazione» e pensano subito a effetti letali che renderebbero impossibili le missioni lunari, ma è un errore. Queste fasce, infatti, sono sì pericolose, ma soltanto in caso di esposizione prolungata e diretta. Gli astronauti dell’Apollo erano protetti dal rivestimento delle loro capsule e superarono le fasce di Van Allen seguendo una traiettoria che ne aggirò la porzione più pericolosa, illustrata nella Figura 2. Quest’aggiramento parziale è possibile perché le fasce non avviluppano tutta la Terra ma formano una sorta di ciambella che sfuma a partire da circa 30° al di sopra e al di sotto dell’equatore. L’Apollo 11 attraversò i margini delle fasce di Van Allen in circa 90 minuti.

Figura 2. (Cortesia: Rocket & Space Technology)

Il “Mission Report” dell’Apollo 11 documenta che la dose di radiazioni ricevuta dagli astronauti durante tutto il viaggio fu compresa fra 0,25 e 0,28 rad. Il dosimetro specifico per le fasce di Van Allen rilevò dosi di 0,11 rad per la pelle e 0,08 rad in profondità: valori al di sotto di quelli significativi dal punto di vista medico. Lo confermano anche missioni russe, come la Zond 5: nel 1968 attraversò le fasce di Van Allen e portò intorno alla Luna vari esseri viventi, che tornarono senza danni.

C’è chi obietta che però le radiazioni ci sono anche nello spazio profondo e che gli astronauti lunari vi rimasero esposti per giorni interi. In realtà queste radiazioni sono paragonabili per intensità a quelle ricevute dagli odierni astronauti della Stazione Spaziale Internazionale, che restano nello spazio anche per sei mesi di seguito. Se non muoiono loro, a maggior ragione non dovevano morire quelli delle missioni Apollo.

Va ricordato, inoltre, che anche la vita quotidiana ci espone alla radiazione naturale. Una missione lunare Apollo comportava un’esposizione circa pari a quella che si riceve dall’ambiente in tre anni di vita al livello del mare (Missione impossibile? di Eugene N. Parker, ne “Le Scienze”, luglio 2006).

C’è anche chi nota che le macchine a raggi X che ispezionano i bagagli negli aeroporti avvisano di non lasciare in valigia le pellicole fotografiche, perché verrebbero danneggiate velandone le immagini, e si chiede se lo stesso sarebbe dovuto accadere alle fotografie lunari, visto che anche nello spazio ci sono radiazioni X. Ma i raggi X presenti nello spazio fra la Terra e la Luna hanno un’energia di meno di 5 keV (migliaia di elettronvolt), per la quale bastano alcuni fogli di carta per schermare una pellicola. Le pellicole lunari rimasero per quasi tutto il viaggio dentro contenitori schermati, all’interno dell’ulteriore schermatura offerta dalla capsula Apollo e dal modulo lunare, e anche quando furono portate sulla superficie lunare rimasero dentro un caricatore metallico schermante.

Come si cambia rullino con i guantoni della tuta?

Secondo alcuni «lunacomplottisti» gli astronauti non potevano cambiare la pellicola delle proprie fotocamere mentre indossavano gli spessissimi guantoni della tuta spaziale e oltre tutto all’aperto, in pieno sole, sulla superficie lunare, e non risulta che rientrassero nel modulo lunare per cambiare rullino. Quindi, si dice, non possono aver fatto le migliaia di fotografie che asseriscono di aver scattato.

Anzitutto non tutte le missioni effettuarono cambi di caricatore: per esempio, l’Apollo 11 ne usò uno solo durante l’escursione lunare. Ma, più in generale, le pellicole non erano i classici rullini con delicate linguette da infilare stando al buio o in ombra: erano caricatori sigillati con innesto a scatto sul corpo della fotocamera (Figura 3), fatti appositamente per essere cambiati anche alla luce del giorno, secondo una tecnologia già utilizzata comunemente dai fotografi professionisti dell’epoca.

Figura 3.

Ma non è impossibile raffreddare un astronauta nel vuoto?

Il vuoto che circonda gli astronauti durante l’escursione sulla Luna è un ottimo isolante, come abbiamo notato prima, ma questo comporta che il loro calore corporeo non si disperde, e in più c’è la luce solare non filtrata che li bombarda: come mai non morivano di caldo? Sembra impossibile poter disperdere calore nel vuoto.

Ma dai manuali tecnici dell’Apollo si scopre che il calore veniva smaltito mediante una sottotuta aderente, il Liquid Cooling Garment, nella quale circolava acqua. Quest’acqua così riscaldata entrava in uno scambiatore di calore nello zaino dell’astronauta, dove cedeva il proprio calore a una riserva separata di acqua. L’acqua raggiungeva un sublimatore, dove veniva messa lentamente a contatto con il vuoto esterno. Il conseguente calo di pressione ne abbassava la temperatura, facendola ghiacciare sulla superficie esterna del sublimatore, dove si trasformava direttamente da ghiaccio in vapore acqueo, che veniva scaricato all’esterno da un condotto. Il sistema permetteva di smaltire fino a 2000 BTU/ora, più che sufficienti per tenere fresco un astronauta. Anzi, uno di loro, John Young, osservò che già la regolazione intermedia lo faceva gelare.

Non ci dovrebbe essere un cratere sotto il modulo lunare?

L’idea che il motore del modulo lunare dovesse produrre un cratere durante l’allunaggio si è impressa nell’opinione pubblica soprattutto per via di alcuni disegni della NASA pubblicati prima degli sbarchi. Ma si tratta di rappresentazioni artistiche, con tutte le licenze espressive che l’arte comporta. I tecnici sapevano che non si sarebbe formato un cratere, perché le sonde lunari automatiche Surveyor, fra il 1966 e il 1968, avevano già effettuato allunaggi e trasmesso le immagini del suolo circostante senza mostrare crateri prodotti dai propri motori.

Per capire come mai non ci siano segni evidenti di crateri o alterazioni vistose della superficie sotto il modulo lunare, che pesava ben 15 tonnellate e veniva sorretto esclusivamente dalla spinta del proprio motore a razzo, bisogna considerare che la gravità sulla Luna è un sesto di quella terrestre, per cui sulla Luna il veicolo pesava 2,5 tonnellate. Inoltre questo è il peso iniziale del veicolo, che diminuiva man mano che veniva consumato il propellente imbarcato per la discesa. A conti fatti, nella gravità lunare tutto questo si traduce in un peso finale, all’allunaggio, di circa 1.200 chili. Per tenere librato il modulo lunare appena prima di toccare il suolo bastava quindi una spinta di 1.200 chili.

Inoltre la superficie della Luna è costituita da roccia coperta da uno strato di polvere, per cui il getto di un motore con una spinta di 1.200 chili si sarebbe limitato a spazzar via la polvere, scoprendo la roccia sottostante senza formare crateri: proprio quello che si vede nelle foto (Figura 4, AS11-40-5921).

Figura 4.

Non è corretto aspettarsi bruciature o fusioni delle rocce lunari sottostanti, perché la temperatura del getto del motore, all’uscita dall’ugello, era di circa 1.500 gradi. Questo getto, però, si sarebbe espanso rapidamente nel vuoto, per cui (come qualunque gas che si espande) si sarebbe raffreddato altrettanto rapidamente. Alcuni esperimenti hanno inoltre verificato che persino cinque minuti di torcia ossiacetilenica, che brucia a oltre 3.100 gradi, sono insufficienti a fondere una roccia simile a quella lunare. Pertanto la fusione delle rocce sotto il modulo lunare è improbabile.

Come mai le zampe dei moduli lunari non sono impolverate?

Nelle foto dell’Apollo 11 le zampe del modulo lunare sono prive di polvere. Ma in quelle dell’Apollo 17 le zampe sono visibilmente impolverate. Come mai così tanta differenza? È semplice: la polvere sulle zampe è differente perché i due veicoli allunarono in due posti geologicamente differenti.

La missione Apollo 11 allunò nel Mare della Tranquillità: una zona estremamente pianeggiante, scelta proprio perché comportava minori difficoltà di allunaggio. L’Apollo 17 allunò invece nella Valle di Taurus-Littrow, una zona dall’aspetto assai montuoso. È abbastanza chiaro che zone così differenti possono avere stratificazioni di polvere altrettanto differenti.

Inoltre non tutti gli allunaggi furono identici. Alcuni arrivarono al suolo delicatamente, altri piuttosto bruscamente. Alcuni moduli lunari scesero pressoché verticalmente. Altri, come quello dell’Apollo 11, rimasero librati a pochi metri d’altezza e spazzarono lunghe strisce, anche a destra e a sinistra, prima di posarsi. L’Apollo 12 e l’Apollo 15 dovettero affidarsi agli strumenti per allunare già da 30 metri di quota a causa della polvere. Altre missioni non ebbero lo stesso problema. Con manovre così differenti, non è poi così strano pensare che la quantità di polvere spostata dal getto del motore possa essere stata altrettanto differente.

Va ricordato, infine, che sulla Luna la polvere schizza lontano, spinta dal getto del motore, perché non c’è atmosfera che le faccia formare volute che restano in aria nelle vicinanze.

Le impronte degli astronauti non sono un po’ troppo nitide?

La celebre foto dell’impronta degli scarponi degli astronauti sul suolo lunare (Figura 5, AS11-40-5877) non ritrae il primo passo di Neil Armstrong sulla Luna, come spesso si ritiene, ma mostra un’impronta di prova prodotta da Buzz Aldrin per documentare il comportamento della polvere presente sulla superficie selenica.

Figura 5.

Ad alcuni quest’impronta sembra anomala, come se fosse stata prodotta nella sabbia bagnata. Eppure sulla Luna l’umidità è praticamente nulla. Ma la sabbia terrestre è soggetta a condizioni ben diverse da quelle lunari.

Sulla Terra i granelli vengono lavorati dall’azione degli agenti atmosferici e acquisiscono superfici lisce che hanno un attrito molto ridotto, per cui tendono a scorrere. Sulla Luna quest’azione levigante non c’è e quindi i granelli della «sabbia» lunare (tecnicamente si chiama «regolite») sono spigolosi e ruvidi e tendono a incastrarsi fra loro più di quanto faccia la sabbia terrestre, permettendo forme più nette.

Anche la gravità che agisce sulla polvere lunare è diversa: è un sesto di quella terrestre, per cui gli accatastamenti di granelli sulla Luna hanno una minore tendenza a crollare. Infine la regolite lunare ha una notevole carica elettrostatica, per cui i granelli tendono ad aderire fra loro.

Sulla Terra tutto questo non avviene e un’impronta nella sabbia asciutta collassa. Queste differenze consentono invece alla regolite del suolo lunare di formare impronte molto più nitide della norma terrestre.

Il video del decollo dalla Luna è fisicamente impossibile?

La celebre ripresa video del modulo lunare che riparte dalla Luna durante le missioni Apollo 15, 16 e 17 suscita un dubbio: il segnale radiotelevisivo della telecamera ci metteva circa 1,25 secondi a viaggiare alla velocità della luce dalla Luna alla Terra, per cui l’operatore della telecamera (che stava sulla Terra e comandava l’inquadratura via radio) vedeva il decollo del modulo lunare in ritardo. Inoltre il suo comando di movimento della telecamera impiegava altri 1,25 secondi per arrivare sulla Luna. Con ritardi del genere, come sarebbe stato possibile seguire la salita del veicolo nel cielo della Luna?

In realtà il decollo doveva avvenire in un istante estremamente preciso per incontrare in orbita il modulo di comando e doveva seguire una traiettoria specifica. L’operatore, quindi, sapeva esattamente quando dare i comandi in anticipo. Non fu facile: infatti nelle prime due missioni l’inseguimento del modulo lunare da parte della telecamera non fu molto preciso, mentre quello dell’Apollo 17 fu perfetto.

Come mai le tute pressurizzate non sono gonfie?

C’è chi ritiene che le tute spaziali si sarebbero dovute gonfiare nel vuoto come omini Michelin. Ma è sufficiente considerare che non si gonfiano neanche le tute usate oggi dagli astronauti che lavorano all’esterno dello Shuttle o della Stazione Spaziale Internazionale.

Le tute lunari erano pressurizzate a circa 0,3 atmosfere ed erano dotate di uno strato di contenimento: una rete non espandibile integrata nello strato di neoprene che costituiva il Pressure Garment, ossia la parte ermetica della tuta che racchiudeva il corpo dell’astronauta. La tuta, insomma, si poteva espandere soltanto fino al punto in cui questa rete risultava tesa, come un palloncino collocato dentro un sacchetto di retina o come un tubo flessibile per annaffiare. Inoltre le dita, le spalle, le ginocchia e i gomiti della tuta avevano articolazioni a soffietto progettate per essere flessibili senza però gonfiarsi.

L’equivoco deriva probabilmente dal fatto che molti pensano che la tuta fosse costituita esclusivamente dallo strato esterno, quello bianco. Vedendone le tante pieghe, ritengono erroneamente che fosse misteriosamente floscio, senza rendersi conto che in realtà c’era sotto un’altra tuta separata, quella pressurizzata. Lo strato esterno, infatti, era realizzato in materiali ignifughi e resistenti all’abrasione e serviva come protezione termica e per riparare l’astronauta dalle micrometeoriti.

(4 – continua)

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