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Einstein rigrazia un fisico italiano Einstein rigrazia un fisico italiano v - Satellite -L°9eOS' ■(^Èt&ìi'-CS >"=.*» • ' COME «Tuttoscienze» ha già annunciato, primo giornale in Italia (3 luglio '96), una nuova forza della natura è stata osservata recentemente per la prima volta. La misura di questa forza rappresenta un'importante verifica sperimentale della relatività generale di Einstein. La teoria della gravitazione di Einstein prevede matematicamente che una massa in movimento generi una «nuova forza» non prevista dalla teoria gravitazionale classica di Newton. Nella teoria elettromagnetica esiste un fenomeno analogo. E' infatti ben noto che una carica elettrica in movimento genera un campo magnetico, come nelle spire di un motore elettrico. Questa nuova forza predetta dalla teoria di Einstein è chiamata gravitomagnetica proprio per la sua analogia con le forze magnetiche. Non esiste alcun fenomeno simile nella teoria gravitazionale classica di Newton dove la massa è l'unica caratteristica di un corpo che genera un'attrazione gravitazionale che ad esempio lega l'orbita della Luna intorno alla Terra. Tentativi di misurare il gravitomagnetismo si fecero fin dalla fine del secolo scorso (prima dello sviluppo della relatività generale di Einstein) da alcuni scienziati influenzati dalle idee del fisico e filosofo Ernst Mach. Nella teoria gravitazione di Einstein il gravitomagnetismo produce un importante effetto chiamato «trascinamento dei sistemi di riferimento inerziali» che ha dei legami concettuali con il «Principio di Mach» che proponeva di spiegare l'origine delle forze inerziali e centrifughe mediante l'influenza delle stelle e delle masse distanti del¬ l'universo. Ma nessuno era mai riuscito a misurare il gravitomagnetismo a causa dell'estrema piccolezza degli effetti generati da questa forza nelle vicinanze della Terra. Naturalmente i suoi effetti sono ben più grandi in prossimità di una stella di neutroni o di un buco nero: nell'universo si osservano spettacolari fenomeni astrofisici, i «jet», enormi getti di plasma emessi da quasar e nuclei galattici attivi, che possono raggiungere lunghezze di centinaia di migliaia di anni luce. Il campo gravitomagnetico di un oggetto compatto centrale ruotante dovrebbe avere un ruolo fondamentale nell'allineamento e formazione di questi getti di plasma. Per osservare e misurare questo fenomeno l'Agenzia Spaziale Italiana ha da alcuni anni in studio con la Nasa un esperimento a basso costo chiamato Lageos 3. Ignazio Ciufolini, dell'Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario del Cnr, basandosi sui numerosi studi di questo esperimento da lui proposto nel 1994, ha recentemente ideato un nuovo metodo che ha portato all'osservazione e alla prima misura del fenomeno. Questo metodo utilizza i dati attualmente disponibili grazie a due satelliti già in orbita intorno alla Terra. In una collaborazione tra Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario del Cnr, Scuola d'Ingegneria Aerospaziale, Centro di Ricerche Progetto San Marco e Dipartimento Aerospaziale dell'Università La Sapienza di Roma dove le analisi hanno avuto luogo, Ciufolini, con il suo gruppo, ha elaborato al computer i dati della Nasa e dell'Asi relativi alle orbite dei due satelliti misurando per la prima volta il picco¬ lissimo spostamento gravitomagnetico delle orbite dei satelliti, chiamato effetto di Lense-Thirring, con un errore di circa il 30%. Questa collaborazione si è recentemente estesa ad alcuni ricercatori della Nasa e dell'IntaLaeff, l'agenzia spaziale spagnola. L'effetto gravitomagnetico di Lense-Thirring che è stato misurate consiste in un piccolissimo trascinamento del piano orbitale dei due satelliti artificiali Lageos e Lageos II, che è stato costruito in Italia e lanciato con successo dall'Asi e dalla Nasa nel 1992. La posizione di questi satelliti è misurata in continuazione, con un errore dell'ordine di 1 centimetro, mediante la misura del tempo di andata e ritorno di impulsi laser emessi da terra e riflessi da retroriflettori (specchi) sulla superficie dei satelliti. L'effetto di Lense-Thirring misurato sposta il piano orbitale dei satelliti, lungo l'equatore, di circa 10 milionesimi di grado per anno! In aggiunta all'estrema piccolezza del fenomeno osservato, il motivo della grande difficoltà della misura dell'effetto di Lense-Thirring è lo schiacciamento della Terra che produce effetti dello stesso tipo sui satelliti ma circa 15 milioni di volte più grandi! Tuttavia, grazie agli ultimi accuratissimi studi della Nasa riguardanti il campo gravitazionale terrestre e grazie al nuovo metodo messo a punto, che consiste nel combinare alcune quantità osservabili in modo da cancellare le perturbazioni molto più grandi dovute alla forma non sferica della Terra, questo minimo fenomeno è stato infine osservato e misurato. Maurizio Candidi Istituto di fisica dello spazio, Cnr ooC Scoperta la forza gravitomagnetica prevista dalla teoria della relatività generale grazie a precisissime misure compiute da Ignazio Ciufolini del Cnr in collaborazione con la nostra | Agenzia spaziale oo Tecnologie avanzate oggi consentono incredibili acrobazie IL 9 settembre 1913, a meno di dieci anni dallo storico volo dei Wright, il tenente russo Piotr Nikolaevich Nesterov effettuò il primo looping. Si apriva cosi la scena dell'acrobazia aerea. Il looping - battezzato dall'immaginario nostrano «giro della morte» - per 70 anni ha accompagnato lo sviluppo aereo nel rispetto delle regole elementari della meccanica del volo ed entro i limiti dell'aerodinamica più conservativa: all'aumentare delle velocità il diametro del cerchio è andato crescendo per contenere le accelerazioni centrifughe (massimo 3-4 g) e, per evitare lo stallo aerodinamico, non è mai stato superato l'angolo critico di 15-20 gradi tra ala e vento della corsa. Nel dosare gli ingredienti (velocità, assetto e forza centrifuga), affinché «la ciambella riuscisse col buco», il pilota aveva a disposizione, oltre all'anemometro, due sensori di notevole affidabilità: occhio e fondo dei pantaloni. Tuttavia, dai primi Anni 80, per aumentare la manovrabilità dei caccia e stringere le traiettorie, è emerso un crescente interesse a superare l'incidenza critica di 15-20 gradi. Ciò porta l'aereo in una condizione definita di «post stallo», situazione nella quale col distacco della vena fluida, ali e timoni perdono bruscamente la loro capacità portante e di governo e la controllabilità del mezzo è dominata da leggi di grande discontinuità e incertezza. A questo punto il controllo della macchina impone l'applicazione di tecnologie fortemente innovative nel campo dell'aerodinamica (per ritardare il distacco della vena fluida), della propulsione (studio delle prese d'aria e della deflessione del getto) e nel campo della stabilità (studio di configurazioni instabili e controlli digitali). Lungo queste linee un consorzio tedesco-americano, a partire dal 1987, ha realizzato il programma sperimentale X-31 sfociato nella realizzazione di due dimostratori in grado di volare stabilizzati oltre lo stallo, fino a 70° di incidenza. Nelle more della sperimenta» Nella capriolo il flusso aerodinamico va in condizioni «Post • stallo» ia> 1 LOOPING DAL LOOPING DI NESTEROV (1913) ALLA CAPRIOLA DI FROLOV (1996) EQUILIBRIO DINAMICO NEL LOOPING La trazione dell'elica T equilibra il peso Q e la resistenza aerodinamica R; la portanza alare P bilancia la forza centrifuga Fc Nel looping (a<15=-20°) il flusso aerodinamico resta in condizioni normali