YURI GAGARIN
La corsa all'esplorazione spaziale iniziò nel 1957 quando l'Unione Sovietica mise in orbita il satellite Sputnik e successivamente nel 1961 con il primo uomo nello spazio, Yuri Gagarin.
Le due imprese provocarono uno shock agli americani che finanziarono con fondi ingenti la NASA (National Aeronautic and Space Agency) per recuperare lo svantaggio arrivando a sbarcare sulla Luna nel 1969.
Sarebbe lungo ripercorrere l'intera storia delle esplorazioni spaziali nei trenta anni successivi e le caratteristiche dei velivoli utilizzati; ci limiteremo a descrivere brevemente alcune missioni particolarmente significative.

DEEP SPACE NETWORK
Le missioni interplanetarie sono supportate da una rete internazionale di antenne gestite dalla Deep Space Network che esegue anche osservazioni radioastronomiche e radar. La DSN è formata da tre siti: Goldstone (California), Canberra (Australia) e Madrid (Spagna), collocati sulla Terra a circa 120° l'uno rispetto all'altro. La ricerca scientifica della NASA viene effettuata principalmente per mezzo di veicoli spaziali e la DSN fornisce il collegamento bidirezionale con i veicoli per:

• acquisire dati telemetrici
• trasmettere comandi
• controllare la posizione e la velocità

GRAVITY ASSIST
Le sonde spaziali dirette verso i satelliti esterni si sono ampiamente avvalse del cosiddetto effetto-fionda (gravity assist o gravity swing-by) per aumentare la loro velocità. Questo espediente fa in modo che parte dell'enorme momento angolare dei pianeti che ruotano attorno al Sole venga trasferito alla sonda. Per ottenere ciò la sonda deve sorvolare il pianeta a quote relativamente basse in modo da essere attratta dalla forza di gravità ed aggiungere la velocità angolare che ha il pianeta (rispetto al Sole) alla sua propria. Nel 1999 suscitò apprensione la notizia che la sonda Cassini, con un carico di circa 35 Kg di plutonio 238 altamente radioattivo utilizzato per il generatore termoelettrico, in agosto avrebbe fatto uno swing-by utilizzando la Terra per l'assistenza gravitazionale, sorvolandola a 500 Km di altezza ad una velocità di quasi 7000 Km/h.

PIONEER 10
Missione iniziale: Giove
Lancio: 1972
Peso: 270 Kg
Diametro antenna: 2.7 metri
Potenza del generatore: 40 Watt
Potenza del trasmettitore: 8 Watt
Frequenza radio: 2110/2292 MHz
Bit rate: 2.048 Kb/s da Giove; 16 b/s a fine missione
Pioneer 10 si trova attualmente a più di dieci miliardi di chilometri dalla Terra e sta volando alla velocità di 57.000 Km/h in direzione della stella Aldebaran (68 anni luce da noi) che raggiungerà fra due milioni di anni. Il segnale di Pioneer è stato utilizzato fino all'anno scorso come segnale di test per il ricevitore SETI di Arecibo (standard E.T. signal).

VOYAGER 1 e 2

Missione iniziale: Giove e Saturno
Lancio: 1977
Potenza del generatore: 470 Watt
Potenza del trasmettitore: 25 Watt
Frequenza radio: 8.400 MHz
Bit rate: 115 Kb/s da Giove; 160 b/s a fine missione

I due Voyager si trovano rispettivamente a 12 e 9.4 miliardi di Km dalla terra e stanno per entrare nella Eliopausa ma, quando la missione fu concepita, gli obbiettivi da raggiungere erano soltanto Giove e Saturno che si trovano rispettivamente a 5 e 10 A.U. dal Sole.
Gli apparati di comunicazione furono dimensionati in relazione a queste distanze.
I due Voyager furono lanciati a metà 1977 ed arrivarono a Giove nella metà del 1979. Il supporto radio da terra era fornito dalla antenna di 64 metri di Goldstone e la velocità di trasmissione era di 115 Kb/s. In quella occasione fu sperimentata l'utilizzazione in array di due antenne e fu deciso di impiegare questa tecnica anche per l'incontro con Saturno, raggiunto nel 1981.
La distanza fra la Terra e Saturno (10 AU) è circa doppia di quella fra la Terra e Giove (5 AU) e la realizzazione di un array da 64 +34 metri permise di mantenere la velocità di trasmissione a 44.8 Kb/s. Grazie ai successi conseguiti arrivò l'autorizzazione a proseguire la missione e Voyager 2 puntò verso Urano (20 AU), a 3 miliardi di Km di distanza dalla Terra, che fu raggiunto nel febbraio 1986.
La sensibilità fornita dall'array di due antenne non sarebbe bastata e quindi fu costruita un'altra antenna a Goldstone ed a Canberra. Il punto più vicino ad Urano sarebbe stato raggiunto con Voyager visibile dall'Australia: un accordo con il governo australiano permise l'utilizzazione del radiotelescopio di Parkes in array con Camberra distante 290 Km. Camberra, a sua volta, aveva messo in array tre antenne, una da 64 m e due da 34 metri. Il segnale da Parkes arrivava in frequenza intermedia digitalizzata.
La velocità di trasmissione ottenuta fu di 21 Kb/s. I computer di bordo di Voyager furono riprogrammati per ridurre del 60% la quantità di bit necessari per realizzare una immagine. Il risultato fu che veniva trasmessa una immagine ogni 4 minuti. La missione fu fatta proseguire verso Nettuno (30 AU) che fu raggiunto nel 1989, in agosto. Il diametro delle antenne da 64 metri fu portato a 70 e fu realizzato un collegamento via satellite fra Goldstone ed il VLA di Socorro. Sulle 27 antenne del VLA furono installati ricevitori a basso rumore in banda X un correlatore per le 27 uscite. L'incontro con Nettuno concluse il viaggio di Voyager 2 verso i pianeti esterni. La prosecuzione del volo dei due Voyager verso lo spazio interstellare verrà monitorata dalla DSN ancora per diversi anni.