Newton

Materie:Altro
Categoria:Fisica

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Testo

PICCININI ELISA
I SA
BIOGRAFIA
La camera di Newton. Il letto è
del 1713
Isaac Newton nacque la mattina del 25 dicembre 1642 a Woolsthorpe nel Lincolnshire. Probabilmente era prematuro. Suo padre, anch’egli si chiamava Isaac Newton, era morto durante l’autunno (quindi prima che suo figlio nascesse). Su di lui si hanno poche notizie, fra le quali il suo analfabetismo. Si era sposato in Aprile con la madre di Newton: Hannah Ayscough. Newton visse a Woolsthorpe con la madre fino all’età di tre anni, quando lei si sposò per la seconda volta. Hannah andò a vivere col nuovo marito (il reverendo Barnabas Smith) nel North Witham, lasciando Newton alle cure della nonna. Dal suo matrimonio ebbe tre figli: Benjamin, Hannah e Mary. È molto probabile che Newton abbia odiato il suo padre adottivo, visto che era stato abbandonato, infatti, in una lista di peccati fatta nel 1662, scrisse: “Minacciato mia madre e Smith di bruciarli con la loro casa”. Nell’agosto del 1653, Smith morì e la madre di Newton ritornò a Woolsthorpe, portandosi circa 200-300 libri teologici che erano appartenuti al marito.

La casa di Newton a Woolsthorpe
Due anni dopo, Newton iniziò ad andare alla King Edward Grammar School a Grantham e perciò dovette trasferirsi a casa di amici della madre. Nel 1661 entrò al Trinity College a Cambridge, grazie anche agli sforzi fatti dallo zio per convincere la madre. Nel 1665 si laureò, ma dovette abbandonare l’università a causa di un’epidemia di peste. Ritornò al Trinity College nel 1667 e l’anno successivo fu nominato professore.
Nel 1672 fu eletto membro della Royal Society di Londra. Tre anni dopo, ai meeting, spiegò le sue ipotesi sulla luce. Nel 1687 fu pubblicata la prima edizione di Principia e nel 1704 la prima di Opticks.
Nel 1700 fu nominato capo della zecca, tre anni dopo lo fu della Royal Society e nel 1705 fu eletto Sir dalla regina Anna.
Newton s’interessava anche all’alchimia e alla teologia, ma gli storici non hanno trovato relazioni fra questi interessi e i suoi studi. Morì nel 1727.

MATEMATICA
Nel 1666, quello che fu detto il suo “Annus Mirabilis”, Newton fece molte scoperte. Per quanto riguarda la matematica, generalizzò il metodo che veniva usato per disegnare le tangenti alle linee curve, per poter calcolare l’area dei grafici, scoprendo così che entrambi i procedimenti erano operazioni inverse l’una dell’altra. Inoltre sviluppò un nuovo metodo (il calcolo) che portò la matematica moderna al livello della geometria greca. Non divulgò però le sue scoperte, così nel 1675 il matematico tedesco Leibniz arrivò allo stesso risultato (seguendo però un’altra strada) e lo chiamò “calcolo differenziale”. Nel 1704, però, Newton pubblicò un’edizione dettagliata del suo metodo di calcolo. Questa disputa durò quasi fino alla morte dei due. Ad ogni modo le teorie di Newton si erano già espanse in ambiente scientifico, in modo che, nel 1669, aveva ottenuto la cattedra di matematica a Cambridge.
OTTICA
Newton s’interessò molto anche all’ottica. Il suo interesse per questa materia si può fa risalire al 1664, quando comprò un prisma ed iniziò a fare considerazioni e studi sul comportamento della luce e dei colori. Poté così formulare conclusioni molto importanti. Esse sono contenute nell’Opticks, un’opera fondamentale, divisa in tre volumi. Il primo riguarda la riflessione, la rifrazione e la dispersione; il secondo tratta della colorazione delle lamine sottili e il terzo contiene un breve studio sulla diffrazione e 31 “questioni” di carattere teorico. Newton apre questo libro, che sebbene molto discusso rimane una pietra miliare, con una dichiarazione della sua fedeltà al metodo sperimentale. Nei primi esperimenti osservò un cartoncino rosso e blu attraverso un prisma e noto che le luci che differiscono nel colore, differiscono anche tra di loro nel grado di rifrangibilità. Questo enunciato non era del tutto nuovo, ma a Newton va riconosciuto il merito di aver fatto numerosi esperimenti per dimostrarlo. Un altro esperimento molto importante (e molto conosciuto) fu svolto da Newton nel suo studio. Con esso, e con un’altra serie analoga di esperimenti (fra cui uno svolto con due prismi incrociati che davano uno spettro spostato ma non cambiato o allargato), Newton dimostrò che i colori sono presenti nella luce solare e il prisma aveva il solo effetto di separarli e che fra rifrangibilità e colore c’è corrispondenza biunivoca. Così poté correggere la legge cartesiana della rifrazione l’indice di rifrazione è costante per due determinati mezzi, qualunque sia l’angolo d’incidenza, ma cambia al cambiare del colore della luce. Perciò una lente ha tanti fuochi quanti sono i colori della luce che la investe. Quello descritto in figura è il famoso esperimento del prisma. Esso consisteva nel far passare la luce del sole attraverso un prisma posto in una stanza buia, che ne raccogliesse lo spettro sul muro di fronte. Il prisma aveva per base un triangolo all’incirca equilatero. Se i raggi del sole (che entravano nella stanza in k) fossero stati solamente rifratti in n (entrata nel prisma) e h (uscita dal prisma) sul muro (trvs) si sarebbe dovuto formare un unico punto, ma non fu così: la distanza fra i centri dei raggi rossi (p) e i centri dei raggi blu (q) era circa di 7 – 7,5 cm. La distanza fra il muro e il prisma era circa 660 cm. Con questo esperimento dimostrò anche che la luce solare era una miscela eterogenea di raggi differenti (ciascuno di un colore diverso) e che il prisma si limitava solo a separarli.
Durante un’altra serie di esperimenti, Newton scompose la luce attraverso un prisma e (facendola passare attraverso uno schermo con una piccola fenditura) la proiettò su un secondo prisma. Notò che in quest’ultimo passaggio la luce veniva solamente rifratta e non scomposta. Poté così formulare il concetto di luce omogenea: ogni luce omogenea ha un colore proprio e suo, corrispondente alla sua rifrangibilità, che non può essere mutato con alcuna riflessione o rifrazione (la luce solare è perciò eterogenea). Inoltre riuscì a dimostrare la natura dei colori (già intuita da Cartesio): non sono i corpi su cui cade la luce a produrre i colori, né sono i raggi di luce per sé stessi colorati, ma essi hanno una certa disposizione, che in noi eccita la sensazione di questo o quel colore. Successivamente, Newton si dedicò alla sintesi dei colori con diverse esperienze. Ad esempio quando un pettine viene mosso velocemente davanti ad uno spettro, lo fa intravedere bianco, oppure è possibile ricomporre la luce mediante un secondo prisma.
Nel 1672, Newton mandò una copia dei suoi esperimenti alla Royal Society di Londra. La pubblicazione dei suoi scritti causò molte critiche, cosicché Newton si ritirò a Cambridge. La prima edizione di Opticks è del 1704.

GRAVITAZIONE UNIVERSALE
Nell’agosto del 1684, Newton incontrò Edmund Halley. Quest’ultimo era un astronomo e geofisico e fu lui a suggerire a Newton di scrivere Principia. A vent’anni andò a Sant’Elena per fare il primo catalogo accurato delle stelle del sud. Egli è famoso soprattutto per la scoperta della cometa omonima e del fatto che essa sia visibile dalla Terra ogni 76 anni, e questo anche grazie alle tecniche di Newton. Insieme discussero la forma che dovevano avere le orbite dei pianeti, visto che ogni due corpi si attraggono con una forza che è inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Newton rispose che le orbite dovevano avere forma ellittica e gli consegnò alcuni fogli come bozza di Principia.
La prima edizione di Principia è del 1687 e implicò Newton in un incidente con Robert Hooke, che lo accusò di avergli rubato l’idea principale del libro (il modo in cui i corpi si attraggono). Ad ogni modo la maggior parte degli storici accetta la posizione di Newton.
Le idee che Newton aveva sulla gravitazione universale, oltre che dai suoi studi, gli furono suggerite anche dalla caduta della famosa mela (non si sa se gli cadde in testa comunque!). Ci sono molti scritti dell’epoca che riportano questo fatto. In questi racconti si dice che Newton stesse camminando nel suo frutteto a Woolsthorpe quando aveva visto cadere una mela. Allora gli erano venuti alcuni dubbi: perché la mela cadeva sempre perpendicolarmente alla terra? Perché non andava vero l’alto o di lato, ma cadeva sempre verso il centro della terra? Evidentemente ci doveva essere una forza (la gravità) che causava questa costante. Ipotizzò poi che questa forza non fosse limitata solo ad una certa distanza da terra, ma che si estendesse anche fino alla luna (e oltre) e che ne condizionasse l’orbita.

Tutto ciò che ci arriva dallo spazio è sotto forma di luce, ma ad occhio nudo non possiamo vedere come sia realmente fatta una stella o una galassia, perciò abbiamo deciso di esplorare siti che parlano dello spazio. Sul sito della Nasa ci sono molte informazioni e notizie interessanti, ma, purtroppo, non abbiamo avuto il tempo di vederle tutte. Un delle notizie più interessanti è quella del lancio di un razzo per Marte, avvenuta il 7 aprile alle 11.02. Essa fa parte di un programma a lungo termine che riguarda l’esplorazione (per mezzo di robot) del pianeta rosso. Il Delta II, il razzo che è partito per Marte, si trovava a Cape Caneveral. Ci sono molti siti riguardanti il lancio ed è possibile vederlo su internet. L’opportunità di andare su Marte ci capita all’incirca ogni 26 mesi, quando la Terra e Marte sono allineati e quindi i razzi possono spostarsi fra i due pianeti con il minimo consumo di carburante. Il razzo arriverà su Marte il 24 ottobre 2001. Porterà sul pianeta rosso strumenti costruiti per mostrarci la sua superficie e per registrare la quantità di radiazioni presenti. Forse in futuro, grazie a questi dati, sarà possibile inviare una missione umana su Marte.
La Nasa ha in programma molte missioni, che sono quelle della pagina seguente. Le parole sottolineate sono dei link per le pagine web con la descrizione del tipo di missione. Fra le missioni operanti, la più famosa, molto probabilmente è l’Hubble: un telescopio spaziale. Quando siamo andati sul sito, abbiamo trovato la sua posizione, che era 26,6° di latitudine nord, 102,5° di longitudine ovest e 589,8 km di altitudine. L’Hubble si muove alla una velocità di 5 miglia al secondo. Per fare un esempio, se una macchina viaggiasse tanto velocemente, potrebbe percorrere la distanza fra New York e Los Angeles in soli 10 minuti. Proprio grazie alla sua velocità, l’Hubble compie un’orbita completa ogni 97 minuti.

Sotto studio
• ACCESS
• AIM
• CINDI
• CNSR
• Constellation-X
• Dawn
• Deep Impact
• Europa Orbiter
• Europa Lander
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Finite dopo il 1989:
• ASCA
• Astro-1 / Astro-2
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• Clementine
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• COBE
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• Pioneer 10/11
• Pioneer Venus
• ROSAT
• SAC-B
• Starshine
• TERRIERS
• TSS-1, TSS-1R
• WIRE
Missioni più vecchie:
• JPL missions
• NSSDC database

FONTI
Newton

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PICCININI ELISA
I SA
BIOGRAFIA
La camera di Newton. Il letto è
del 1713
Isaac Newton nacque la mattina del 25 dicembre 1642 a Woolsthorpe nel Lincolnshire. Probabilmente era prematuro. Suo padre, anch’egli si chiamava Isaac Newton, era morto durante l’autunno (quindi prima che suo figlio nascesse). Su di lui si hanno poche notizie, fra le quali il suo analfabetismo. Si era sposato in Aprile con la madre di Newton: Hannah Ayscough. Newton visse a Woolsthorpe con la madre fino all’età di tre anni, quando lei si sposò per la seconda volta. Hannah andò a vivere col nuovo marito (il reverendo Barnabas Smith) nel North Witham, lasciando Newton alle cure della nonna. Dal suo matrimonio ebbe tre figli: Benjamin, Hannah e Mary. È molto probabile che Newton abbia odiato il suo padre adottivo, visto che era stato abbandonato, infatti, in una lista di peccati fatta nel 1662, scrisse: “Minacciato mia madre e Smith di bruciarli con la loro casa”. Nell’agosto del 1653, Smith morì e la madre di Newton ritornò a Woolsthorpe, portandosi circa 200-300 libri teologici che erano appartenuti al marito.

La casa di Newton a Woolsthorpe
Due anni dopo, Newton iniziò ad andare alla King Edward Grammar School a Grantham e perciò dovette trasferirsi a casa di amici della madre. Nel 1661 entrò al Trinity College a Cambridge, grazie anche agli sforzi fatti dallo zio per convincere la madre. Nel 1665 si laureò, ma dovette abbandonare l’università a causa di un’epidemia di peste. Ritornò al Trinity College nel 1667 e l’anno successivo fu nominato professore.
Nel 1672 fu eletto membro della Royal Society di Londra. Tre anni dopo, ai meeting, spiegò le sue ipotesi sulla luce. Nel 1687 fu pubblicata la prima edizione di Principia e nel 1704 la prima di Opticks.
Nel 1700 fu nominato capo della zecca, tre anni dopo lo fu della Royal Society e nel 1705 fu eletto Sir dalla regina Anna.
Newton s’interessava anche all’alchimia e alla teologia, ma gli storici non hanno trovato relazioni fra questi interessi e i suoi studi. Morì nel 1727.

MATEMATICA
Nel 1666, quello che fu detto il suo “Annus Mirabilis”, Newton fece molte scoperte. Per quanto riguarda la matematica, generalizzò il metodo che veniva usato per disegnare le tangenti alle linee curve, per poter calcolare l’area dei grafici, scoprendo così che entrambi i procedimenti erano operazioni inverse l’una dell’altra. Inoltre sviluppò un nuovo metodo (il calcolo) che portò la matematica moderna al livello della geometria greca. Non divulgò però le sue scoperte, così nel 1675 il matematico tedesco Leibniz arrivò allo stesso risultato (seguendo però un’altra strada) e lo chiamò “calcolo differenziale”. Nel 1704, però, Newton pubblicò un’edizione dettagliata del suo metodo di calcolo. Questa disputa durò quasi fino alla morte dei due. Ad ogni modo le teorie di Newton si erano già espanse in ambiente scientifico, in modo che, nel 1669, aveva ottenuto la cattedra di matematica a Cambridge.
OTTICA
Newton s’interessò molto anche all’ottica. Il suo interesse per questa materia si può fa risalire al 1664, quando comprò un prisma ed iniziò a fare considerazioni e studi sul comportamento della luce e dei colori. Poté così formulare conclusioni molto importanti. Esse sono contenute nell’Opticks, un’opera fondamentale, divisa in tre volumi. Il primo riguarda la riflessione, la rifrazione e la dispersione; il secondo tratta della colorazione delle lamine sottili e il terzo contiene un breve studio sulla diffrazione e 31 “questioni” di carattere teorico. Newton apre questo libro, che sebbene molto discusso rimane una pietra miliare, con una dichiarazione della sua fedeltà al metodo sperimentale. Nei primi esperimenti osservò un cartoncino rosso e blu attraverso un prisma e noto che le luci che differiscono nel colore, differiscono anche tra di loro nel grado di rifrangibilità. Questo enunciato non era del tutto nuovo, ma a Newton va riconosciuto il merito di aver fatto numerosi esperimenti per dimostrarlo. Un altro esperimento molto importante (e molto conosciuto) fu svolto da Newton nel suo studio. Con esso, e con un’altra serie analoga di esperimenti (fra cui uno svolto con due prismi incrociati che davano uno spettro spostato ma non cambiato o allargato), Newton dimostrò che i colori sono presenti nella luce solare e il prisma aveva il solo effetto di separarli e che fra rifrangibilità e colore c’è corrispondenza biunivoca. Così poté correggere la legge cartesiana della rifrazione l’indice di rifrazione è costante per due determinati mezzi, qualunque sia l’angolo d’incidenza, ma cambia al cambiare del colore della luce. Perciò una lente ha tanti fuochi quanti sono i colori della luce che la investe. Quello descritto in figura è il famoso esperimento del prisma. Esso consisteva nel far passare la luce del sole attraverso un prisma posto in una stanza buia, che ne raccogliesse lo spettro sul muro di fronte. Il prisma aveva per base un triangolo all’incirca equilatero. Se i raggi del sole (che entravano nella stanza in k) fossero stati solamente rifratti in n (entrata nel prisma) e h (uscita dal prisma) sul muro (trvs) si sarebbe dovuto formare un unico punto, ma non fu così: la distanza fra i centri dei raggi rossi (p) e i centri dei raggi blu (q) era circa di 7 – 7,5 cm. La distanza fra il muro e il prisma era circa 660 cm. Con questo esperimento dimostrò anche che la luce solare era una miscela eterogenea di raggi differenti (ciascuno di un colore diverso) e che il prisma si limitava solo a separarli.
Durante un’altra serie di esperimenti, Newton scompose la luce attraverso un prisma e (facendola passare attraverso uno schermo con una piccola fenditura) la proiettò su un secondo prisma. Notò che in quest’ultimo passaggio la luce veniva solamente rifratta e non scomposta. Poté così formulare il concetto di luce omogenea: ogni luce omogenea ha un colore proprio e suo, corrispondente alla sua rifrangibilità, che non può essere mutato con alcuna riflessione o rifrazione (la luce solare è perciò eterogenea). Inoltre riuscì a dimostrare la natura dei colori (già intuita da Cartesio): non sono i corpi su cui cade la luce a produrre i colori, né sono i raggi di luce per sé stessi colorati, ma essi hanno una certa disposizione, che in noi eccita la sensazione di questo o quel colore. Successivamente, Newton si dedicò alla sintesi dei colori con diverse esperienze. Ad esempio quando un pettine viene mosso velocemente davanti ad uno spettro, lo fa intravedere bianco, oppure è possibile ricomporre la luce mediante un secondo prisma.
Nel 1672, Newton mandò una copia dei suoi esperimenti alla Royal Society di Londra. La pubblicazione dei suoi scritti causò molte critiche, cosicché Newton si ritirò a Cambridge. La prima edizione di Opticks è del 1704.

GRAVITAZIONE UNIVERSALE
Nell’agosto del 1684, Newton incontrò Edmund Halley. Quest’ultimo era un astronomo e geofisico e fu lui a suggerire a Newton di scrivere Principia. A vent’anni andò a Sant’Elena per fare il primo catalogo accurato delle stelle del sud. Egli è famoso soprattutto per la scoperta della cometa omonima e del fatto che essa sia visibile dalla Terra ogni 76 anni, e questo anche grazie alle tecniche di Newton. Insieme discussero la forma che dovevano avere le orbite dei pianeti, visto che ogni due corpi si attraggono con una forza che è inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Newton rispose che le orbite dovevano avere forma ellittica e gli consegnò alcuni fogli come bozza di Principia.
La prima edizione di Principia è del 1687 e implicò Newton in un incidente con Robert Hooke, che lo accusò di avergli rubato l’idea principale del libro (il modo in cui i corpi si attraggono). Ad ogni modo la maggior parte degli storici accetta la posizione di Newton.
Le idee che Newton aveva sulla gravitazione universale, oltre che dai suoi studi, gli furono suggerite anche dalla caduta della famosa mela (non si sa se gli cadde in testa comunque!). Ci sono molti scritti dell’epoca che riportano questo fatto. In questi racconti si dice che Newton stesse camminando nel suo frutteto a Woolsthorpe quando aveva visto cadere una mela. Allora gli erano venuti alcuni dubbi: perché la mela cadeva sempre perpendicolarmente alla terra? Perché non andava vero l’alto o di lato, ma cadeva sempre verso il centro della terra? Evidentemente ci doveva essere una forza (la gravità) che causava questa costante. Ipotizzò poi che questa forza non fosse limitata solo ad una certa distanza da terra, ma che si estendesse anche fino alla luna (e oltre) e che ne condizionasse l’orbita.

Tutto ciò che ci arriva dallo spazio è sotto forma di luce, ma ad occhio nudo non possiamo vedere come sia realmente fatta una stella o una galassia, perciò abbiamo deciso di esplorare siti che parlano dello spazio. Sul sito della Nasa ci sono molte informazioni e notizie interessanti, ma, purtroppo, non abbiamo avuto il tempo di vederle tutte. Un delle notizie più interessanti è quella del lancio di un razzo per Marte, avvenuta il 7 aprile alle 11.02. Essa fa parte di un programma a lungo termine che riguarda l’esplorazione (per mezzo di robot) del pianeta rosso. Il Delta II, il razzo che è partito per Marte, si trovava a Cape Caneveral. Ci sono molti siti riguardanti il lancio ed è possibile vederlo su internet. L’opportunità di andare su Marte ci capita all’incirca ogni 26 mesi, quando la Terra e Marte sono allineati e quindi i razzi possono spostarsi fra i due pianeti con il minimo consumo di carburante. Il razzo arriverà su Marte il 24 ottobre 2001. Porterà sul pianeta rosso strumenti costruiti per mostrarci la sua superficie e per registrare la quantità di radiazioni presenti. Forse in futuro, grazie a questi dati, sarà possibile inviare una missione umana su Marte.
La Nasa ha in programma molte missioni, che sono quelle della pagina seguente. Le parole sottolineate sono dei link per le pagine web con la descrizione del tipo di missione. Fra le missioni operanti, la più famosa, molto probabilmente è l’Hubble: un telescopio spaziale. Quando siamo andati sul sito, abbiamo trovato la sua posizione, che era 26,6° di latitudine nord, 102,5° di longitudine ovest e 589,8 km di altitudine. L’Hubble si muove alla una velocità di 5 miglia al secondo. Per fare un esempio, se una macchina viaggiasse tanto velocemente, potrebbe percorrere la distanza fra New York e Los Angeles in soli 10 minuti. Proprio grazie alla sua velocità, l’Hubble compie un’orbita completa ogni 97 minuti.

Sotto studio
• ACCESS
• AIM
• CINDI
• CNSR
• Constellation-X
• Dawn
• Deep Impact
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• FAME
• GEC
• GLAST
• HNX
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Dopo il 2007
In via di sviluppo
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Finite dopo il 1989:
• ASCA
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• ROSAT
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• TERRIERS
• TSS-1, TSS-1R
• WIRE
Missioni più vecchie:
• JPL missions
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FONTI
Newton

7
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