Come sono fatti i satelliti? Caratteristiche e peso dal più piccolo al più grande del mondo

Nel corso degli ultimi 70 anni, l'uomo ha costruito migliaia di satelliti. In questo articolo vedremo non solo come sono fatti ma anche quali sono le loro dimensioni e quali sono i più grandi mai realizzati.

Come sono fatti i satelliti

Fin dai tempi delle prime esplorazioni spaziali, l'uomo ha affinato migliorato le tecniche di produzione di satelliti e per questo motivo ora siamo in grado di costruirli più velocemente, con materiali più resistenti e leggeri e questi strumenti, essendo energeticamente più efficienti, durano più a lungo.

A prescindere dei progressi tecnologici nel corso di questi anni, gli elementi fondamentali per costruire un satellite rimangono 5:

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• Contenitore: una struttura rigida ma leggera al tempo stesso che serve a tenere insieme e proteggere tutti gli strumenti al suo interno;
• Sorgente di energia: che varia da pannelli solari fino a reattori nucleari. Ad esempio nelle missioni spaziali con esseri umani di solito la quantità di potenza richiesta é maggiore (nell’ordine dei kW) rispetto a quella richiesta (centinaia di Watt) per satelliti impiegati nelle telecomunicazioni;
• Strumenti tecnici: cioè la ragione per cui si lancia il satellite! Questi strumenti includono sensori come gli spettrometri, necessari per studiare la composizione di pianeti e corpi celesti o, nel caso dei satelliti per le telecomunicazioni, di antenne per ricevere segnali elettromagnetici;
• Dispositivo di comunicazione: corrisponde a un'antenna necessaria per trasferire i dati a terra o anche per ricevere istruzioni dalla Terra (ad esempio cambiare orbita);
• Sistema di orientamento: per conoscere la posizione del satellite ad ogni momento. Il metodo più comune é noto come star-tracker, cioè delle telecamere in grado di riconoscere le stelle inquadrate e confrontarle con cataloghi stellari, in modo da derivare la loro distanza.

Ad influenzare la dimensione (ed il peso) finale di un satellite sono soprattutto le prime due componenti: contenitore e sorgente di energia. Queste dipendono da un elemento in particolare: la presenza o meno dell'uomo. Avere delle persone a bordo richiede, inevitabilmente, allocare degli spazi addizionali come camere da letto e postazioni di lavoro.

Dimensioni e peso dei satelliti

Bisogna iniziare riportando i due criteri, spesso direttamente proporzionali fra loro, in cui vengono classificati i satelliti: peso e dimensioni.

Tuttavia, per le dimensioni risulta difficile dare un unico valore dato che la forma di un satellite tende ad essere molto irregolare. Un parametro più affidabile sarebbe considerare il volume occupato da un satellite ma tale informazione non sempre é disponibile per un'analisi generale. Per quanto riguarda il peso invece, si va da valori di pochi chilogrammi fino a diverse tonnellate. Al momento il satellite più leggero mai costruito risulta Kalamsat-V2 con 1,26 kg e meno di 1 m³ di volume mentre lo strumento più pesante é la Stazione Spaziale Internazionale (o ISS in inglese) che pesa ~400.000kg, cioè quasi 30 volte il peso a vuoto di un autobus di 50 posti. Non sorprende quindi che l'ISS sia anche il satellite con il volume maggiore con quasi 950 m³ e che sia talmente grande da poter essere avvistata con un binocolo.

Se guardiamo all'evoluzione del peso (e dimensioni) nel corso degli anni, osserviamo il trend decrescente. Siamo in grado di costruire oggetti più leggeri e piccoli, che richiedono meno energia per il lancio ma anche per il loro funzionamento.

Avere satelliti più leggeri e piccoli li rende più semplici da controllare e questo si riflette anche nella durata di vita di questi oggetti. Fino agli anni '90, la durata della vita di un satellite, ossia per quanto tempo fosse in grado di acquisire ed inviare dati sulla Terra, rimaneva di pochi anni, mentre oggi i satelliti sono in grado di rimanere attivi anche per oltre 10 anni. Dobbiamo considerare che quando un satellite "muore" non ritorna per forza o subito sulla Terra. Per esempio, recentemente l'European Space Agency ha dichiarato terminata la missione del satellite Sentinel-1B, ma l'oggetto verrà riportato sul suolo fra 25 anni.

In un mondo che diventa sempre più interconnesso, le comunicazioni globali sono più importanti che mai. È proprio la presenza di nuove compagnie private in questo settore che sta guidando la maggiore produzione e lancio di satelliti sempre meno costosi, più piccoli e compatti – come ad esempio la costellazione Starlink. Le condizioni del mercato mondiale fa si che nei prossimi anni si invieranno sempre più oggetti in orbita al punto che un nuovo problema sta sorgendo: la spazzatura spaziale.