Transiti della ISS sul Sole e sulla Luna

Ogni tanto si vedono in internet immagini spettacolari in cui la Stazione Spaziale ISS è stata immortalata mentre passava davanti al Sole oppure alla Luna. Vediamo come sia possibile prevedere questi eventi rari ed entusiasmanti

Si parla di transito (sul Sole soprattutto, ma anche sulla Luna) quando un piccolo corpo celeste (un pianeta, un asteroide, una sonda spaziale) nel suo cammino lungo la sfera celeste incontra appunto il Sole oppure la Luna: sappiamo che ad esempio Venere e Mercurio di tanto in tanto effettuano transiti sul Sole.

Questi ultimi eventi sono prevedibili con tantissimo tempo di anticipo dal momento che il moto nello spazio degli oggetti interessati, Mercurio, Venere ed il Sole, è conosciuto con un grandissimo livello di precisione.

Viceversa il transito della ISS sul Sole, sulla Luna, ma anche su un pianeta del Sistema Solare non sono così facilmente prevedibili in quanto fondamentalmente la ISS ha un’orbita intorno alla Terra particolarmente non lineare, perturbata e corretta continuamente.

L’orbita della ISS viene calcolata istante per istante, tenendo conto di tutti gli elementi che influiscono sul suo movimento, in modo tale che dal Centro di Controllo possano essere attuate piccole correzioni dell’orbita stessa.

Dal momento che l’orbita della ISS avviene a circa 450km dalla superficie della Terra, la Stazione Spaziale deve avere sempre una velocità tale da poterla mantenere in sicurezza, lontana dal pericolo di rientrare nell’atmosfera terrestre fatalmente distruggendosi.

La posizione puntuale della ISS e la previsione della posizione per tempi immediatamente successivi viene fornita alla comunità scientifica con appositi pacchetti di dati chiamati TLE (Two Lines Elements), che contengono informazioni numeriche sull’orbita della ISS distribuite su due righe di testo.

E’ abbastanza semplice decodificare i dati contenuti in questi pacchetti, ma non è necessario che lo facciamo noi, dato che viene fatto da siti, programmi ed app.

Il problema principale di questi pacchetti è la loro validità nel tempo, dal momento che si tratta di cosiddetti elementi osculanti, validi cioè solo per un ben determinato lasso di tempo: per questo motivo tutti i siti e programmi che applicano queste informazioni numeriche riportano sempre l’avvertimento che i risultati ottenuti non si possono estendere, nel caso della ISS, a più di una decina di giorni dalla data di inizio ricerca.

Perché esistono i transiti della ISS?

Questa è una domanda la cui risposta è molto semplice: la ISS è molto bassa e dunque vicino a noi rispetto a tutti gli altri oggetti celesti. Un aereo può sfrecciare davanti ad una nuvola, proprio perché l’apparecchio è più vicino a noi della nuvola nello sfondo.

Dal momento che è possibile conoscere in anticipo la posizione della ISS nel cielo con un certo grado di precisione e per un certo lasso di tempo, diventa possibile mettere in moto i computer per effettuare previsioni dei passaggi dell’eccellente Stazione Spaziale su tutti gli altri oggetti celesti, dal Sole alla Luna e perfino sui pianeti del Sistema Solare.

Ottenere queste informazioni sui tempi e le modalità di tali transiti della ISS è un esercizio di programmazione ormai conosciuto molto bene e a disposizione della comunità scientifica sotto vari aspetti, tanto che non c’è nemmeno la necessità di costruirsi un proprio programma di previsioni.

Sono nati così siti, programmi ed applicazioni che consentono di svolgere tali calcoli per noi: ma attenzione che a seconda della precisione delle informazioni che noi forniamo al programma o sito in questione (la nostra posizione sul geoide terreste) i risultati ottenuti saranno conseguentemente differenti.

La precisione ottenibile per i transiti della ISS

Fondamentale è ovviamente la potenza di calcolo del computer utilizzato ed in particolare la precisione con cui le quantità numeriche sono rappresentate internamente ed utilizzate per ottenere il risultato finale.

Possiamo utilizzare Stellarium per una prima stima di un transito, non fidandoci troppo dei risultati (soprattutto gli istanti di inizio e fine dell’evento), dato che è limitato l’uso delle cifre significative delle quantità numeriche.

Il sito Heavens-Above (con la sua app omonima per android) fornisce informazioni indirette sui transiti, privilegiando la previsione dei passaggi della ISS in cielo: su android la posizione dell’utente, anche se letta dal GPS del dispositivo, viene gestita con appena 3 cifre decimali, mentre il sito ne usa 4.

Heavens-Above fornisce dati ed informazioni su tantissimi altri eventi per cui non ce la sentiamo di attribuire colpe di alcun genere.

Un altro sito che si dedica invece solamente ai transiti della ISS (Transit Finder) viceversa fornisce informazioni abbastanza più precise dal momento che utilizza un decimale in più.

Da questo punto di vista invece IL sito per eccellenza, il sito di riferimento per tutto quello che riguarda il cielo e gli eventi che in esso si svolgono è il famosissimo CalSky, dedicato interamente a tutto quello che a noi appassionati e professionisti dell’Astronomia possiamo e vogliamo osservare: vi basti sapere che la posizione dell’utente viene fornita e calcolata con almeno 10 cifre decimali.

Questo comporta che i risultati ottenibili hanno un livello di precisione enorme, che probabilmente non è nemmeno necessario in certe situazioni, ma fondamentale in altre.

Per prevedere i transiti della ISS possiamo effettuare dei calcoli preliminari, ma comunque buoni, per mezzo di app quali “ISS Transit Prediction” (per android) oppure tramite il sito già citato “Transit Finder“: una volta scoperto che nel giorno tot si ha un evento interessante, allora nulla ci impedisce di accedere a sua maestà il sito per eccellenza.

E’ quello che sto per fare per vedere come si ottengono le informazioni su un evento di esempio, il transito della ISS sul Sole, visibile dall’Italia il 31 ottobre 2019.

Fatti i conti, al momento in cui scrivo l’articolo, siamo quasi al limite del range di validità dei TLE: comunque però il metodo potrà essere seguito tutte le volte che desideriamo scoprire nuovi transiti.

Il transito della ISS sul Sole del 31 ottobre 2019

Già, qui ovviamente qui non si può dare un’ora, dal momento che questa cambia, come vedremo, in funzione della nostra posizione sulla Terra: per mezzo dei nostri programmi preliminari sappiamo che dalle parti della capitale l’evento si avrà alle 10:54.

Basta però rendersi conto che il transito della ISS sul Sole o sulla Luna ha una durata piccolissima, meno di 2 secondi, per capire che l’informazione come 10:54 non è per nulla soddisfacente!

Ed è così che accediamo al sito di CalSky per ottenere tutte le informazioni che vogliamo in modo opportuno, ma non sempre così immediato e semplice, come è ovvio che sia, visto che stiamo parlando di Astronomia e di Meccanica Celeste!

Il sito CalSky

A questo sito può accedere chiunque (gratuitamente, ma con donazioni che vengono ben gradite), previa registrazione, nel corso della quale viene impostata la nostra posizione inserendola a partire da una mappa di Google.

Per adesso non ci interessano le migliaia di possibilità di calcolo fornita dal sito (magari ne parlerò in altra sede), ma dirigiamoci subito alla previsione dei transiti della ISS.

Nel menu principale in sequenza seguiamo questo percorso: dapprima clicchiamo il menu “Satellites” e subito dopo la voce “Sun/Moon Crossers, Occultations” e dopo ancora il sottomenu “Central Line of Selected satellite“.

Siamo già a buon punto: ora dobbiamo inserire delle informazioni fondamentali, quali la data e l’ora di inizio calcolo, la durata dell’intervallo di tempo e l’intervallo di campionamento dei dati in uscita.

Scegliamo perciò il 31 ottobre 2019, alle 0:0:0, con una “duration” pari ad 1 giorno ed un “interval” pari a 5 secondi.

Basta ora premere il pulsantino verde tondo chiamato “go!” che la prima parte del calcolo è fatta.

Qui viene il bello!

Subito sotto bisogna scegliere la ISS dal database dei satelliti, operazione questa che va fatta una sola volta e poi rimane memorizzata per le volte successive.

Fatalmente qui compaiono le prime difficoltà rispetto all’inserimento di una semplice informazione quale la data e l’ora ed un intervallo di tempo.

Come fa la Luna durante le eclissi di Sole, così anche la ISS, nel suo piccolo, proietta sulla variegata superficie terrestre la sua ombra, seguendo un percorso in base alla propria posizione in orbita rispetto al terreno sottostante: qui ancora non entra in ballo la nostra posizione.

Dove è viceversa importante la nostra posizione è quando desideriamo conoscere a che distanza ci troveremmo da questa traccia e a che ora: quanto più vicino ci troviamo alla traccia, tanto più vedremo poi la ISS sfrecciare sul Sole dal nostro sito di osservazione.

A questo serve la tabellina sottostante in cui intanto selezioneremo il Sole come oggetto su cui prevediamo il verificarsi dell’evento e poi indicheremo la “Maximum distance to center line” cioè la massima distanza da cui vogliamo allontanarci dalla linea centrale.

Possiamo partire da “no restriction” oppure da distanze che da 15 km arrivano a 500 km: trascurando gli altri due campi successivi, salvo poi ritornarci e selezionarli per vedere cosa succede di differente, andiamo a cliccare il secondo tasto rotondo verde con la dicitura “go!“.

Poco più in basso vediamo un simpatico semaforetto (di cui avevo parlato pochi giorni fa nel forum in alcuni post sui passaggi della ISS)

il semaforetto che indica se i risultati sono precisi

che con la sua luce verde indica che i risultati che otteremo saranno validissimi: un colore giallo indicherà risultati di non buona precisione, mentre sono decisamente inaffidabili i dati calcolati allorché il semaforetto è rosso.

I risultati tanto sospirati

E qui dopo tante chiacchiere siamo al lato più divertente del procedimento: otterremo di volta in volta delle mappe Google con disegnata, sopra a continenti, nazioni, regioni e città (a seconda dei dati inseriti e dal livello di zoom ottenuto) la traccia centrale del percorso della ISS.

Se scegliamo “no restriction” otterremo l’intero mappamondo solcato da curve quasi parallele che indicano tutte le tracce della ISS sulla superficie terrestre (terra o mare che sia) nell’intervallo di tempo scelto all’inizio.

le tracce lasciate sulla superficie terrestre in un giorno dalla ISS

Scegliendo 500km passiamo ad una mappa dell’Europa in cui di tracce ne vedremo al massimo tre-quattro, tutte decisamente parallele.

tracce della ISS che attraversano l’Europa

Scendendo ancor di più nella distanza massima, otterremo via via un meraviglioso zoom della mappa nell’intorno della nostra posizione, indicata da una casetta. Selezionando 50 km vedremo ad esempio l’Italia Centrale solcata da una riga contenente un certo numero di quadratini: cliccando ognuno di quei quadratini vedremo l’istante in cui l’ombra arriva in quel luogo. Semplicissimo e quasi banale!

la traccia della ISS che attraversa l’Italia

E la distanza tra un quadratino ed il successivo è proprio quel valore “interval” che avevamo scelto all’inizio: pian piano tutto ha un senso!

Selezionando 15 km infine avremo una visione in cui riconosceremo strade, quartieri, paesi e monti, aiutati vai ben noti layer di Google Map, su cui però non mi soffermo, visto che oramai li utilizziamo quotidianamente nel navigatore del nostro cellulare.

La traccia della ISS in vicinanza di Roma

Se ovviamente non ci basta questa bellissima rappresentazione grafica, subito sotto troviamo una tabellona in cui, a fronte degli istanti relativi ai quadratini della mappa, vengono indicati valori e quantità accessorie particolarmente utili e sulle quali neanche intervengo, visto il bellissimo help presente ancora più in basso dove vengono spiegati in dettaglio tutti i valori presentati.

A questo punto possiamo tornare indietro e modificare qualche impostazione e vedere l’effetto che fa. Basta fare un paio di prove e tentativi, magari infruttosi, per avere una discreta padronanza dei risultati ottenibili.

E ora che siete arrivati alla fine dell’articolo, perché non lo rileggete daccapo? Vedrete che vi si chiariranno parecchi punti che al momento sembravano oscuri!

Buon divertimento prima e buone osservazioni poi! E visto che stiamo parlando del transito della ISS sul Sole…

Mi raccomando: non bisogna assolutamente guardare direttamente il Sole né ad occhio nudo, né tantomeno con binocoli, cellulari o fotocamere non filtrate: i danni che si otterrebbero alla retina sono assolutamente irreparabili.

 

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