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7.9 Se l’Apollo non raggiunse la velocità di fuga, come può aver raggiunto la Luna?

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IN BREVE: Vero. Ma non ne aveva bisogno. In realtà non occorre affatto raggiungere la velocità di fuga per arrivare alla Luna, perché non è necessario sfuggire al campo gravitazionale terrestre: basta raggiungere una velocità che consenta un’orbita ellittica intorno alla Terra che abbia una distanza massima pari a quella della Luna.


IN DETTAGLIO: Questa tesi è un bell’esempio di terminologia scientifica usata a sproposito per dare l’impressione di competenza e serietà. La tesi parte da dati esatti: la velocità di fuga, ossia la velocità che permette di abbandonare il campo gravitazionale del nostro pianeta, è effettivamente 11,2 chilometri al secondo, pari a 40.320 chilometri l’ora. Ed effettivamente la NASA dichiara, per esempio a pagina 30 del Press Kit della missione Apollo 11, che la velocità raggiunta alla fine dell’accensione dello stadio S-IVB per dirigersi verso la Luna (Translunar Injection) fu 35.533 piedi al secondo, pari a 38.989 chilometri l’ora. Milletrecento chilometri l’ora in meno.

Al profano questa può sembrare una contraddizione insanabile. Ma l’errore sta nella premessa: la velocità di fuga di 11,2 km/s va raggiunta se si vuole sfuggire permanentemente all’attrazione della Terra e con un singolo impulso dal livello del mare. Un veicolo che raggiunga questa velocità non ricadrà mai più sulla Terra e continuerà ad allontanarsene all’infinito, senza dover consumare altro propellente (più precisamente, sfuggirà all’attrazione terrestre ma non a quella di altri corpi celesti, come per esempio il Sole). Le missioni lunari Apollo, invece, non dovevano ottenere affatto questo risultato: anzi, gli astronauti ci tenevano a tornare a casa.

Inoltre i veicoli Apollo non venivano sparati come proiettili da un singolo impulso: i loro motori spingevano anche durante il viaggio, quando la distanza dalla Terra era maggiore e quindi la sua attrazione gravitazionale era minore. Una differenza importante, paragonabile a quella fra la velocità iniziale che va raggiunta in bicicletta per superare una salita senza mai pedalare e quella necessaria se invece è permesso pedalare per parte dell’arrampicata.

Per arrivare alla Luna basta raggiungere una velocità che produca non la fuga definitiva dalla Terra, ma una semplice orbita ellittica intorno alla Terra stessa, allungata in modo da avere un apogeo (punto di distanza massima dal nostro pianeta) che corrisponda alla distanza e alla posizione orbitale della Luna nel momento in cui viene raggiunto quest’apogeo. Quindi i veicoli Apollo non dovevano affatto arrivare alla velocità di fuga per sbarcare sulla Luna.

Anzi, non raggiungere la velocità di fuga è un vantaggio per la sicurezza, perché permette di usare una traiettoria di ritorno spontaneo (free return, Figura 7-9): il veicolo torna automaticamente verso la Terra senza aver bisogno di effettuare alcuna manovra o accensione dei propri motori. Questo è particolarmente utile in caso di avarie, come avvenne nel caso dell’Apollo 13. Più precisamente, l’Apollo 13 partì su una traiettoria di ritorno spontaneo e poi accese il motore principale per lasciare questa traiettoria e dirigersi verso la Luna. Dopo lo scoppio a bordo fu utilizzata la spinta del motore di discesa del modulo lunare per inserire gli astronauti in un’altra traiettoria di ritorno spontaneo.