Nel film di fantascienza cinese “The Wandering Earth“, recentemente pubblicato su Netflix, l’umanità tenta di cambiare l’orbita terrestre usando enormi propulsori per sfuggire al Sole in espansione – e prevenire una collisione con Giove.
Si tratta di uno scenario che un giorno potrebbe diventare realtà. Tra cinque miliardi di anni, il Sole esaurirà il combustibile e si espanderà, molto probabilmente inghiottendo la Terra.
Una minaccia più immediata potrebbe essere un’apocalisse provocata dal riscaldamento globale. Spostare la Terra su un’orbita più ampia potrebbe essere una soluzione – e, in teoria, è possibile.
Ma come potremmo farlo e quali sono le sfide ingegneristiche?
Proviamo a supporre di voler spostare la Terra dalla sua orbita attuale a un’orbita del 50% più lontano dal sole, simile a quella di Marte.
Da anni progettiamo sistemi per spostare corpi relativamente piccoli come gli asteroidi, principalmente per proteggere il nostro pianeta dagli impatti. Alcuni si basano su un’azione impulsiva, e spesso distruttiva, come un’esplosione nucleare vicino o sulla superficie dell’asteroide o su un “impatto cinetico“, ad esempio far scontrare un veicolo spaziale ad alta velocità contro un asteroide. Questi sistemi, ovviamente, non sono applicabili alla Terra a causa della loro natura distruttiva.
Altre tecniche invece comportano una spinta molto delicata e continua, fornita da un rimorchiatore ancorato sulla superficie dell’asteroide o da un veicolo spaziale che si libra vicino ad esso (agendo attraverso la gravità o altri metodi). Ma questo sarebbe impossibile per la Terra in quanto la sua massa è enorme rispetto anche ai più grandi asteroidi.
Propulsori elettrici
In realtà, abbiamo già spostato la Terra dalla sua orbita. Ogni volta che un razzo lascia la Terra, impartisce un piccolo impulso al nostro pianeta nella direzione opposta, simile al rinculo di una pistola. Fortunatamente per noi questo effetto è incredibilmente piccolo.
Il Falcon Heavy di SpaceX è, attualmente, il razzo lanciatore più potente. Bene, sarebbero necessari 300 miliardi di miliardi di lanci a piena potenza per spostare la Terra verso l’orbita di Marte. Il materiale necessario a costruire tutti questi missili sarebbe equivalente all’85% della massa Terra…
Un propulsore elettrico è un modo molto più efficiente per accelerare la massa, in particolare i motori ionici, che funzionano sparando un flusso di particelle cariche che spingono la nave in avanti. Potremmo puntare e sparare un propulsore elettrico nella direzione finale dell’orbita terrestre.
Il propulsore sovradimensionato dovrebbe essere 1.000 chilometri sopra il livello del mare, al di là dell’atmosfera terrestre, ma ancora solidamente attaccato alla Terra con un raggio rigido, per trasmettere la forza di spinta. Con un raggio ionico sparato a 40 chilometri al secondo nella giusta direzione, avremmo comunque bisogno di espellere l’equivalente del 13% della massa della Terra negli ioni per spostare il restante 87%.
Cavalcare la luce
Poiché la luce trasporta quantità di moto ma non ha massa, potremmo essere in grado di alimentare continuamente un raggio di luce focalizzato, come un laser. La potenza richiesta sarebbe raccolta dal sole e verrebbe consumata massa terrestre. Però, anche usando l’enorme impianto laser da 100 GW previsto dal progetto Breakthrough Starshot, finalizzato a spingere una microscopica sonda a vela solare fuori dal sistema solare per esplorare le stelle vicine, occorrerebbero comunque tre miliardi di miliardi di anni di uso continuo per ottenere il cambiamento orbitale voluto.
Ma la luce può anche essere riflessa direttamente dal sole sulla Terra usando una vela solare posizionata vicino alla Terra. I ricercatori hanno dimostrato che avrebbe bisogno di un disco riflettente 19 volte più grande del diametro terrestre per ottenere il cambiamento orbitale nell’arco di un miliardo di anni.
Biliardo interplanetario
Una tecnica ben nota che permette a due corpi in orbita per scambiare lo slancio e cambiare la loro velocità è con un passaggio ravvicinato o una fionda gravitazionale. Questo tipo di manovra viene spesso utilizzato per accelerare le sonde interplanetarie. Ad esempio, la sonda Rosetta che ha visitato la cometa 67P nel 2014-2016, durante il suo decennio di viaggio verso la cometa è passata due volte in prossimità della Terra, nel 2005 e nel 2007 per sfruttare l’effetto fionda ed accelerare.
E se potessimo eseguire una fionda, usando qualcosa di molto più massiccio di un veicolo spaziale? Gli asteroidi possono certamente essere reindirizzati e l’effetto reciproco sull’orbita terrestre sarà minuscolo, questa azione può, però, essere ripetuta più volte per ottenere infine un notevole cambiamento dell’orbita terrestre.
Alcune regioni del sistema solare sono piene di piccoli corpi come asteroidi e comete, molti dei quali hanno massa abbastanza piccola da essere spostati con una tecnologia realistica, ma si tratta ancora di ordini diversi ordini di grandezza maggiore di ciò che può essere realisticamente lanciato dalla Terra.
Con un accurato design della traiettoria, è possibile utilizzare il cosiddetto “sfruttamento del Δv“: un piccolo corpo può essere spinto fuori dalla sua orbita e di conseguenza oscillare oltre la Terra, fornendo un impulso molto più grande al nostro pianeta. Questo può sembrare eccitante, ma è stato stimato che avremmo bisogno di un milione di passaggi ravvicinati di questi asteroidi, ciascuno distanziato di alcune migliaia di anni l’uno dall’altro, per tenere il passo con l’espansione del sole.
Il verdetto
Di tutte le opzioni disponibili, l’utilizzo dell’effetto fionda con gli asteroidi sembra la più realizzabile in questo momento. Ma in futuro, lo sfruttamento della luce potrebbe essere la chiave – se impariamo a costruire strutture spaziali giganti o array laser super potenti. Questi strumenti potrebbero anche essere usati per l’esplorazione dello spazio.
Ma mentre è teoricamente possibile, e un giorno potrebbe essere tecnicamente fattibile, in realtà potrebbe essere più semplice spostare la nostra specie sul nostro vicino planetario, Marte, che può sopravvivere alla distruzione del Sole.
Dopo aver considerato quanto sarebbe difficile spostare la Terra, colonizzare Marte, renderlo abitabile e spostare la popolazione terrestre nel tempo, potrebbe non sembrare poi così difficile.
Fonte: The Conversation