di Paul Sutter
Paul M. Sutter è un astrofisico pressola Ohio State University, conduttore di Ask a Spaceman andSpace Radio e autore di “Your Place in the Universe“.
Il viaggio nello spazio interstellare. La fantasia del bambino che è dentro ognuno di noi. Il simbolo della fantascienza. Coraggiosamente andando dove nessuno è mai stato prima in un modo davvero fantastico. Man mano che la nostra tecnologia spaziale migliore la domanda si fa più pressante: potremo mai sperare di colonizzare le stelle? Oppure, a parte quel sogno remoto, potremo almeno inviare sonde spaziali verso lontani pianeti alieni, che ci trasmettano ciò che vedono?
La verità è che il viaggio e l’esplorazione interstellare sono tecnicamente possibili. Non esiste una legge della fisica che lo proibisca apertamente. Ma questo non lo rende più facile, e certamente non significa che lo realizzeremo nella nostra vita, o in questo secolo. Il viaggio nello spazio interstellare è il vero cruccio della nostra generazione… Sappiamo che è possibile ma anche che noi non lo vedremo mai.
Viaggio verso le stelle
A dire il vero, se potessimo essere sufficientemente pazienti, potremmo dire che, come civiltà, abbiamo già raggiunto lo status di esploratori interstellari. Abbiamo diversi veicoli spaziali su traiettorie di fuga, il che significa che stanno lasciando il sistema solare e non torneranno mai più.
Le missioni Pioneer della NASA, le missioni Voyager e, più recentemente, la sonda New Horizons hanno iniziato il loro lungo viaggio verso le stelle. Soprattutto le sonde Voyager che sono ormai considerate al di fuori del sistema solare, definito come la regione in cui il vento solare che emana dal sole lascia il posto alle particelle e alla polvere cosmica.
Quindi, fantastico; abbiamo sonde spaziali interstellari attualmente in funzione. Peccato che non stanno andando da nessuna parte. Ognuno di questi intrepidi esploratori interstellari viaggia a decine di migliaia di chilometri l’ora, il che suona piuttosto veloce, ma non sono diretti nella direzione di una stella in particolare, perché le loro missioni erano state progettate per esplorare i pianeti esterni del sistema solare. Ma se qualcuno di questi veicoli spaziali fosse diretto verso la stella a noi più vicina, Proxima Centauri, distante solo 4 anni luce di distanza, la raggiungerebbe in circa 80.000 anni.
Speed Racer
Per rendere un viaggio interstellare più ragionevole, una sonda dovrebbe andare molto veloce. Nell’ordine di almeno un decimo della velocità della luce. A quella velocità, i nostri veicoli spaziali potrebbero raggiungere Proxima Centauri nel giro di pochi decenni e rimandarci immagini che riceveremmo pochi anni dopo, insomma, una vita umana basterebbe per poter vedere i pianeti di Proxima. È davvero così irragionevole chiedere che la stessa persona che inizia la missione riesca a finirla?
Andare a queste velocità richiede un’enorme quantità di energia. Un’opzione è quella di contenere quell’energia a bordo del veicolo spaziale come combustibile. Ma in tal caso, il carburante extra aggiunge massa, il che rende ancora più difficile spingerlo fino a quelle velocità. Esistono progetti completi di disegni e schizzi per veicoli spaziali a propulsione nucleare che cercano di realizzare proprio questo, ma a meno che non vogliamo iniziare a costruire migliaia e migliaia di bombe nucleari solo per metterle dentro un razzo, dobbiamo trovare altre idee.
Forse una delle idee più promettenti è quella di mantenere fissa la fonte di energia del veicolo spaziale e in qualche modo trasportare quell’energia sul veicolo spaziale mentre viaggia. Un modo per farlo è con i laser. Le radiazioni sono efficaci nel trasporto di energia da un luogo a un altro, specialmente sulle grandi distanze dello spazio. L’astronave può quindi catturare questa energia e utilizzarla per accelerare.
Questa è l’idea di base del progetto Breakthrough Starshot, che mira a progettare un veicolo spaziale in grado di raggiungere le stelle più vicine nel giro di pochi decenni. Nel profilo più semplice di questo progetto, un enorme laser con potenza nell’ordine di 100 gigawatt spara contro un veicolo spaziale orbitante attorno alla Terra. Quel veicolo spaziale ha una grande vela solare incredibilmente riflettente. Il laser rimbalza su quella vela, dando slancio al veicolo spaziale. Il fatto è che un laser da 100 gigawatt non ha molta forza propulsiva. Non hai letto in modo errato. Se sparassimo questo laser sull’astronave per circa 10 minuti, per spingerla fino ad un decimo della velocità della luce, l’astronave non può pesare più di un grammo.
Questa è la massa di una graffetta.
È qui che la gomma incontra la strada interstellare quando si tratta di far viaggiare le astronavi alle velocità richieste. A cominciare dallo stesso laser: un laser da 100 gigawatt è più potente di qualsiasi laser che abbiamo mai progettato di molti ordini di grandezza. Per darti un senso di scala, 100 gigawatt è l’intera capacità complessiva di tutte le centrali nucleari che operano negli Stati Uniti.
L’astronave, che deve avere una massa non superiore a quella di una graffetta, dovrebbe includere una fotocamera, un computer, una fonte di alimentazione, un circuito, un guscio, un’antenna per comunicare a casa e l’intera stessa vela.
E la vela deve essere quasi perfettamente riflettente. Se assorbisse anche una minima frazione di quella radiazione laser in entrata, convertirerebbe quell’energia in calore anziché in quantità di moto. A 100 gigawatt, questo significherebbe fusione diretta, che è generalmente considerata una cosa non buona per i veicoli spaziali.
Una volta accelerato a un decimo della velocità della luce, inizia il vero viaggio, un viaggio durante il quale, per 40 anni, questo piccolo veicolo spaziale dovrà resistere alle prove e ai travagli dello spazio interstellare. Sarà colpito da granelli di polvere a quell’enorme velocità. E anche se un granello di polvere è molto piccolo, a quelle velocità i moti possono fare danni incredibili. I raggi cosmici, che sono particelle ad alta energia emesse da tutto ciò che c’è nell’universo, dal Sole alle più lontane supernovae, possono confondere i delicati circuiti interni. L’astronave sarà bombardata da questi raggi cosmici senza pausa da quando inizierà il viaggio.
Breakthrough Starshot è possibile? In linea di principio si. Come ho detto sopra, non esiste una legge della fisica che impedisce a tutto ciò di diventare realtà. Ma ciò non lo rende facile o addirittura probabile o plausibile o addirittura fattibile utilizzando i nostri attuali livelli di tecnologia (o proiezioni ragionevoli nel prossimo futuro della nostra tecnologia).
Possiamo davvero realizzare un veicolo spaziale così piccolo e leggero? Possiamo davvero rendere un laser così potente? Una missione come questa può davvero sopravvivere alle sfide dello spazio profondo?
La risposta non è sì o no. La vera domanda è questa: siamo disposti a spendere abbastanza soldi per scoprire se è possibile?
Ed è questo tutto ciò cui possiamo ambire?
