Satelliti Spia
Autore:
Gik
Tipo:
Articolo
Satelliti Artificiali
Prima di parlare dei satelliti “spia” bene parlare di satelliti artificiali. Qualunque oggetto posto in orbita intorno alla Terra o a un altro pianeta. Il primo satellite fu lanciato nel 1957. Da allora ne sono stati messi in orbita più di 6.000! I satelliti svolgono le funzioni più disparate: dalle telecomunicazioni alla trasmissione dati, dal meteo alla costruzione di carte geografiche, dalla localizzazione (gps) allo spionaggio, senza dimenticare l’osservazione spaziale (telescopi in orbita).
Ogni satellite diverso dagli altri per scopo e di conseguenza per funzionalit. Una delle caratteristiche più importanti che distingue i vari satelliti l’orbita: essa può essere circolare o ellittica, essere percorsa in senso orario o antiorario e con una data inclinazione rispetto al piano dell’equatore terrestre. Ma la caratteristica principale la quota. Si distinguono orbite basse (LEO), orbite medie (MEO) e geostazionarie (GEO). Le orbite basse (sotto i 2.000 km) presentano diversi vantaggi, legati alla difficolt di messa in orbita ad altezze maggiori, e ad altri fattori. Le orbite medie sono comprese tra i 2.000 e i 10.000 km; sono utilizzate principalmente dai satelliti per le telecomunicazioni e da quelli del sistema Global Positioning System (Gps).
Infine, le orbite geostazionarie hanno una quota pari a 5,6 volte il raggio terrestre cio circa 35.800 km. A questa quota un satellite ruota per inerzia alla stessa velocità angolare della terra: compie un giro completo intorno al nostro pianeta nello stesso tempo in cui la terra compie una rotazione completa sul proprio asse. In pratica un satellite geostazionario sorvola quindi sempre la stessa zona. Da terra viene visto come un punto fermo nel cielo di notte e di giorno.
Satelliti Spia
I cosiddetti satelliti “spia” orbitano in fascia bassa, a circa 650 km di altezza, e sono dotati di potenti sistemi ottici riflettori e di macchine fotografiche digitali veramente all’avanguardia. Tuttavia vengono spesso sopravvalutati. Innanzitutto le immagini fornite da tali satelliti vengono rese pubbliche fino a una certa risoluzione. Poi esistono metodi fisici per dimostrare la massima risoluzione acquisibile da quell’altezza. E credetemi il dettaglio raggiungibile alto ma non come vediamo nei film...
Iniziamo col dare qualche informazione di base: le immagini acquisite da satellite sono leggermente distorte e vengono ortorettificate al computer. Da questo prendono il nome che accompagna la loro classificazione: doi 1, doi 2, doi 5, doi 10, ecc. La sigla doi sta per Digital Orthorectified Image; il numero che l’accompagna indica il numero di metri a cui equivale un pixel. Un’immagine a doi 1 formata da 1000x1000 pixel copre quindi un’area quadrata di un km di lato.
Le immagini da satellite distribuite al pubblico raggiungono al massimo una risoluzione di doi 1; ed più facile trovare immagini a doi 10. Tuttavia di immagini da satellite ne esistono davvero tante, sia a colori che in bianco e nero. Sul sito della Nima (www.nima.com) troverete la copertura quasi completa (a doi 10) dell’Europa e di alcune zone asiatiche e mediorientali. Sul sito AtlanteItaliano (www.atlanteitaliano.it) potrete accedere a tutto il territorio italiano a doi 1 (le foto sono aeree ma il risultato identico) infine cercando con un qualsiasi motore di ricerca i satelliti della rete Ikonos, troverete facilmente diversi siti che mostrano numerosissime immagini dei più bei luoghi della terra (a colori) e a risoluzione doi 1.
Tornando ai satelliti spia, va fatto notare che gli usa utilizzano anche aerei senza pilota per scattare fotografie a risoluzione veramente alta. I satelliti spia diventano insostituibili solo per spiare paesi potenti con cui non si ancora in guerra. Ad esempio, grazie ai sensori termici posti in numerosi di questi satelliti, possibile notare l’accensione di una nave o un sottomarino o ancora la partenza di un missile, e molto altro. Inoltre le immagini possono essere elaborate al computer con programmi ad hoc (come Project Vega che noi abbiamo recensito nella sezione fotografia) e ottenere dettagli molto chiari per gli analisti esperti della CIA…
Cosa possono vedere?
In ogni caso, il limite teorico alla risoluzione di un telescopio e' il limite di Dawes. Considerato che per risoluzione si intende il minimo angolo sotto il quale due punti appaiono distinti, abbiamo che la risoluzione r misurata in radianti uguale a 5,6 volte
dove D il diametro dello specchio misurato in mm. Uno specchio di 5 m di diametro ha quindi una risoluzione di 
radianti.
A 650 km di altezza quella distanza angolare corrisponde a 75 mm. Infatti la distanza tra i punti pari alla risoluzione (distanza angolare tra i punti) moltiplicata per la distanza tra i due punti e il satellite. I satelliti potrebbero al limite fisico quindi distinguere pixel di 7 cm di diametro. Tuttavia se contiamo che Hubble ha uno specchio di 2,5 m più probabile che ogni pixel equivalga (al limite) a 150 mm (15 cm). Le immagini che vengono diffuse sono a doi 1, cio ogni pixel equivale a 100 cm. Una risoluzione di 15 cm più che plausibile e permette di vedere chiaramente persino la presenza di persone. Tuttavia ogni persona ben lontana dall’essere distinguibile: Vista dall’alto sarebbe larga 3 px, sdraiata a terra misurerebbe 12 px. Potete capire che sia impensabile riconoscerla.
Quando possono vederlo?
Affrontiamo ora la questione più spinosa: in quanto tempo un satellite raggiunge il bersaglio da osservare e per quanto può osservarlo? Va detto innanzitutto che sebbene sia possibile modificare saltuariamente l’inclinazione dell’orbita di un satellite, non possibile invertire la direzione in cui ci si muove e gli spostamenti sono limitatissimi. Ci si muove solo per inerzia. Nello spazio vuoto infatti si deve espellere materia per muoversi e l’energia da sola non serve a nulla. Tale materia non può essere raccolta dallo spazio (che appunto vuoto) e a nulla varrebbero eliche mosse dall’energia solare (senz’aria le eliche non provocano spostamenti di alcun genere). Di conseguenza non possibile muoversi a piacere, ma solo dare una spinta secca, cambiare orbita e aspettare di arrivare per inerzia nel luogo prescelto. Tuttavia tale operazione può essere eseguita un numero limitato di volte, limitatissimo se il cambi di orbita netto, e deve quindi essere ampiamente giustificato. Meglio quindi mettere in orbita decine e decine di satelliti in modo da coprire la più vasta area possibile senza dover cambiare orbita.
Per quanto riguarda la velocità di un satellite, bisogna sapere che dipende unicamente dalla quota che si vuole mantenere (o meglio dall’orbita). In caso di orbita circolare sufficiente eguagliare la forza centripeta all’attrazione gravitazionale, in modo da mantenere l'orbita:
da cui ricaviamo che 
dove a l’accelerazione di gravit che vale circa 9,8 m/s2 di conseguenza v uguale 2.500 m/s o 9.000 km/h, un punto sulla superficie terrestre si muove invece (per effetto della rotazione terrestre) a 465 m/s o 1674 km/h.
Quello che ci interessa veramente per sapere in quanto tempo un satellite compie un giro completo intorno alla terra. Per saperlo basta calcolare la distanza dal centro della terra che uguale al raggio terrestre sommato con la quota del satellite. Un satellite impiega quindi 5 ore per compiere un giro completo, tempo molto minore delle 24 impiegate dalla terra. Considerando che in 5 ore la terra compie per un quinto di una rotazione completa il satellite impiegher circa un’ora in più (o in meno) a sorvolare due volte lo stesso punto (a seconda che ruoti insieme alla terra o nella direzione opposta). In realt il discorso leggermente più complesso ma il discorso chiaro egualmente: un satellite spia impiega dalle 4 alle 6 ore per ripassare sopra lo stesso luogo e può mantenere l’immagine fissa su un dato obiettivo per un tempo massimo compreso tra 45 minuti e 1 ora e mezza.
Riassumendo
Possiamo dire che sebbene i satelliti spia siano qualcosa di fenomenale hanno dei limiti piuttosto evidenti che li rendono molto meno potenti di quanto ci piace immaginarceli.
a) Vedono le persone come elementi di pochi pixel. Un uomo grande come una lineetta (-) sullo schermo da cui leggete l’articolo.
b) Passano sull’obiettivo per inerzia (non hanno sistemi di propulsione attiva), al limite possono cambiare rotta e quota
c) Passano sull’obiettivo ogni 5 ore in media e vi rimangono solo per un’ora.
Capirete quindi il motivo per cui gli Usa ne lancino moltissimi: solo una grande rete di satelliti garantisce la possibilit di vedere in tempo reale e di continuo ogni luogo della superficie terrestre (passando da un satellite all’altro).
Prima di parlare dei satelliti “spia” bene parlare di satelliti artificiali. Qualunque oggetto posto in orbita intorno alla Terra o a un altro pianeta. Il primo satellite fu lanciato nel 1957. Da allora ne sono stati messi in orbita più di 6.000! I satelliti svolgono le funzioni più disparate: dalle telecomunicazioni alla trasmissione dati, dal meteo alla costruzione di carte geografiche, dalla localizzazione (gps) allo spionaggio, senza dimenticare l’osservazione spaziale (telescopi in orbita).
Ogni satellite diverso dagli altri per scopo e di conseguenza per funzionalit. Una delle caratteristiche più importanti che distingue i vari satelliti l’orbita: essa può essere circolare o ellittica, essere percorsa in senso orario o antiorario e con una data inclinazione rispetto al piano dell’equatore terrestre. Ma la caratteristica principale la quota. Si distinguono orbite basse (LEO), orbite medie (MEO) e geostazionarie (GEO). Le orbite basse (sotto i 2.000 km) presentano diversi vantaggi, legati alla difficolt di messa in orbita ad altezze maggiori, e ad altri fattori. Le orbite medie sono comprese tra i 2.000 e i 10.000 km; sono utilizzate principalmente dai satelliti per le telecomunicazioni e da quelli del sistema Global Positioning System (Gps).
Infine, le orbite geostazionarie hanno una quota pari a 5,6 volte il raggio terrestre cio circa 35.800 km. A questa quota un satellite ruota per inerzia alla stessa velocità angolare della terra: compie un giro completo intorno al nostro pianeta nello stesso tempo in cui la terra compie una rotazione completa sul proprio asse. In pratica un satellite geostazionario sorvola quindi sempre la stessa zona. Da terra viene visto come un punto fermo nel cielo di notte e di giorno.
Satelliti Spia
I cosiddetti satelliti “spia” orbitano in fascia bassa, a circa 650 km di altezza, e sono dotati di potenti sistemi ottici riflettori e di macchine fotografiche digitali veramente all’avanguardia. Tuttavia vengono spesso sopravvalutati. Innanzitutto le immagini fornite da tali satelliti vengono rese pubbliche fino a una certa risoluzione. Poi esistono metodi fisici per dimostrare la massima risoluzione acquisibile da quell’altezza. E credetemi il dettaglio raggiungibile alto ma non come vediamo nei film...
Iniziamo col dare qualche informazione di base: le immagini acquisite da satellite sono leggermente distorte e vengono ortorettificate al computer. Da questo prendono il nome che accompagna la loro classificazione: doi 1, doi 2, doi 5, doi 10, ecc. La sigla doi sta per Digital Orthorectified Image; il numero che l’accompagna indica il numero di metri a cui equivale un pixel. Un’immagine a doi 1 formata da 1000x1000 pixel copre quindi un’area quadrata di un km di lato.
Le immagini da satellite distribuite al pubblico raggiungono al massimo una risoluzione di doi 1; ed più facile trovare immagini a doi 10. Tuttavia di immagini da satellite ne esistono davvero tante, sia a colori che in bianco e nero. Sul sito della Nima (www.nima.com) troverete la copertura quasi completa (a doi 10) dell’Europa e di alcune zone asiatiche e mediorientali. Sul sito AtlanteItaliano (www.atlanteitaliano.it) potrete accedere a tutto il territorio italiano a doi 1 (le foto sono aeree ma il risultato identico) infine cercando con un qualsiasi motore di ricerca i satelliti della rete Ikonos, troverete facilmente diversi siti che mostrano numerosissime immagini dei più bei luoghi della terra (a colori) e a risoluzione doi 1.
Tornando ai satelliti spia, va fatto notare che gli usa utilizzano anche aerei senza pilota per scattare fotografie a risoluzione veramente alta. I satelliti spia diventano insostituibili solo per spiare paesi potenti con cui non si ancora in guerra. Ad esempio, grazie ai sensori termici posti in numerosi di questi satelliti, possibile notare l’accensione di una nave o un sottomarino o ancora la partenza di un missile, e molto altro. Inoltre le immagini possono essere elaborate al computer con programmi ad hoc (come Project Vega che noi abbiamo recensito nella sezione fotografia) e ottenere dettagli molto chiari per gli analisti esperti della CIA…
Cosa possono vedere?
In ogni caso, il limite teorico alla risoluzione di un telescopio e' il limite di Dawes. Considerato che per risoluzione si intende il minimo angolo sotto il quale due punti appaiono distinti, abbiamo che la risoluzione r misurata in radianti uguale a 5,6 volte
dove D il diametro dello specchio misurato in mm. Uno specchio di 5 m di diametro ha quindi una risoluzione di radianti.A 650 km di altezza quella distanza angolare corrisponde a 75 mm. Infatti la distanza tra i punti pari alla risoluzione (distanza angolare tra i punti) moltiplicata per la distanza tra i due punti e il satellite. I satelliti potrebbero al limite fisico quindi distinguere pixel di 7 cm di diametro. Tuttavia se contiamo che Hubble ha uno specchio di 2,5 m più probabile che ogni pixel equivalga (al limite) a 150 mm (15 cm). Le immagini che vengono diffuse sono a doi 1, cio ogni pixel equivale a 100 cm. Una risoluzione di 15 cm più che plausibile e permette di vedere chiaramente persino la presenza di persone. Tuttavia ogni persona ben lontana dall’essere distinguibile: Vista dall’alto sarebbe larga 3 px, sdraiata a terra misurerebbe 12 px. Potete capire che sia impensabile riconoscerla.
Quando possono vederlo?
Affrontiamo ora la questione più spinosa: in quanto tempo un satellite raggiunge il bersaglio da osservare e per quanto può osservarlo? Va detto innanzitutto che sebbene sia possibile modificare saltuariamente l’inclinazione dell’orbita di un satellite, non possibile invertire la direzione in cui ci si muove e gli spostamenti sono limitatissimi. Ci si muove solo per inerzia. Nello spazio vuoto infatti si deve espellere materia per muoversi e l’energia da sola non serve a nulla. Tale materia non può essere raccolta dallo spazio (che appunto vuoto) e a nulla varrebbero eliche mosse dall’energia solare (senz’aria le eliche non provocano spostamenti di alcun genere). Di conseguenza non possibile muoversi a piacere, ma solo dare una spinta secca, cambiare orbita e aspettare di arrivare per inerzia nel luogo prescelto. Tuttavia tale operazione può essere eseguita un numero limitato di volte, limitatissimo se il cambi di orbita netto, e deve quindi essere ampiamente giustificato. Meglio quindi mettere in orbita decine e decine di satelliti in modo da coprire la più vasta area possibile senza dover cambiare orbita.
Per quanto riguarda la velocità di un satellite, bisogna sapere che dipende unicamente dalla quota che si vuole mantenere (o meglio dall’orbita). In caso di orbita circolare sufficiente eguagliare la forza centripeta all’attrazione gravitazionale, in modo da mantenere l'orbita:
da cui ricaviamo che dove a l’accelerazione di gravit che vale circa 9,8 m/s2 di conseguenza v uguale 2.500 m/s o 9.000 km/h, un punto sulla superficie terrestre si muove invece (per effetto della rotazione terrestre) a 465 m/s o 1674 km/h.Quello che ci interessa veramente per sapere in quanto tempo un satellite compie un giro completo intorno alla terra. Per saperlo basta calcolare la distanza dal centro della terra che uguale al raggio terrestre sommato con la quota del satellite. Un satellite impiega quindi 5 ore per compiere un giro completo, tempo molto minore delle 24 impiegate dalla terra. Considerando che in 5 ore la terra compie per un quinto di una rotazione completa il satellite impiegher circa un’ora in più (o in meno) a sorvolare due volte lo stesso punto (a seconda che ruoti insieme alla terra o nella direzione opposta). In realt il discorso leggermente più complesso ma il discorso chiaro egualmente: un satellite spia impiega dalle 4 alle 6 ore per ripassare sopra lo stesso luogo e può mantenere l’immagine fissa su un dato obiettivo per un tempo massimo compreso tra 45 minuti e 1 ora e mezza.
Riassumendo
Possiamo dire che sebbene i satelliti spia siano qualcosa di fenomenale hanno dei limiti piuttosto evidenti che li rendono molto meno potenti di quanto ci piace immaginarceli.
a) Vedono le persone come elementi di pochi pixel. Un uomo grande come una lineetta (-) sullo schermo da cui leggete l’articolo.
b) Passano sull’obiettivo per inerzia (non hanno sistemi di propulsione attiva), al limite possono cambiare rotta e quota
c) Passano sull’obiettivo ogni 5 ore in media e vi rimangono solo per un’ora.
Capirete quindi il motivo per cui gli Usa ne lancino moltissimi: solo una grande rete di satelliti garantisce la possibilit di vedere in tempo reale e di continuo ogni luogo della superficie terrestre (passando da un satellite all’altro).