Un nuovo studio rileva che veicoli spaziali realizzati in bolle di schiuma di carbonio potranno andare dalla Terra ad Alpha Centauri in “soli” 185 anni, spinti solo dall’energia del sole.
Uno sciame di queste sonde in schiuma di carbonio (aerografite per essere precisi) potrebbe accelerare i viaggi interstellari o aiutare a scoprire e studiare il misterioso Pianeta X del nostro sistema solare, sempre che esista.
I razzi convenzionali guidati da reazioni chimiche sono attualmente la principale forma di propulsione spaziale. Tuttavia, non sono neanche lontanamente efficienti da raggiungere un’altra stella nell’arco di una vita umana.
Ad esempio, Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino alla Terra, si trova a circa 4,37 anni luce di distanza – più di 25,6 trilioni di miglia (41,2 trilioni di chilometri) o circa 276.000 volte la distanza dalla Terra al sole. La sonda spaziale Voyager 1 della NASA, lanciata nel 1977 e nello spazio interstellare dal 2012, impiegherebbe circa 75.000 anni per raggiungere Alpha Centauri se la sonda fosse diretta nella giusta direzione (cosa che NON È).
Il problema? È il propellente
Tutti i propulsori di veicoli spaziali convenzionali usano un propellente. I lunghi viaggi interstellari richiedono molto propellente, il che rende i veicoli spaziali pesanti (e quindi bisognosi di più propellente, e via così in loop). Un problema che diventa esponenzialmente peggiore con l’aumentare delle dimensioni, insomma.
Viaggiare leggero
Ricerche precedenti hanno perciò suggerito che la “navigazione leggera” potrebbe essere uno dei pochi metodi tecnicamente fattibili per portare una sonda su un’altra stella nel corso di una vita umana.
Sebbene la luce non eserciti molta pressione, gli scienziati hanno stabilito che quel poco che applica potrebbe avere un effetto importante. In effetti, numerosi esperimenti hanno dimostrato che le “vele solari” possono fare affidamento sulla luce solare per la propulsione, dato uno specchio abbastanza grande e un’astronave sufficientemente leggera.
Breakthrough Starshot: sotto con le farfalle spaziali
L’iniziativa Breakthrough Starshot da 100 milioni di dollari, annunciata nel 2016, mira a lanciare sciami di veicoli spaziali delle dimensioni di un microchip su Alpha Centauri, ciascuno con vele straordinariamente sottili e incredibilmente riflettenti. Il piano prevede che queste piccole “farfalle spaziali” volino fino al 20% della velocità della luce, raggiungendo Alpha Centauri in circa 20 anni.
Uno svantaggio del progetto Starshot è che richiede il più potente array laser mai costruito per spingere i velivoli verso l’esterno. Non solo la tecnologia per costruire questo array attualmente non esiste, ma i costi totali stimati del progetto per accelerare i viaggi interstellari potrebbero assestarsi tra i 5 e i 10 miliardi di dollari.
L’alternativa: bolle in schiuma di carbonio
Nel nuovo studio, gli astrofisici hanno suggerito che un’opzione più economica potrebbe comprendere delle speciali “bolle” fatte di schiuma di carbonio.
I ricercatori hanno scoperto che le sonde fatte di questo materiale potrebbero rendere i viaggi interstellari più veloci di qualsiasi razzo, alimentati esclusivamente dalla luce solare, senza la necessità di un gigantesco laser.
Per sviluppare un modo in cui la luce solare possa spingere una vela leggera a velocità interstellari utili, i ricercatori hanno analizzato precedenti ricerche scientifiche alla ricerca di materiali resistenti e leggeri.
Hanno optato per l’aerografite, una schiuma di carbonio 15.000 volte più leggera dell’alluminio.
Le meraviglie dell’aerografite
Gli scienziati hanno calcolato che una sfera cava di aerografite di circa 1 metro di diametro con un guscio spesso 1 micron (circa l’1% della larghezza di un capello umano medio) peserebbe solo cinque milionesimi di libbra (2,3 milligrammi).
Se una sfera del genere con 0,035 once (1 grammo) di carico utile venisse rilasciata a circa un’unità astronomica (UA) dal sole, la luce solare la spingerebbe a una velocità fino a circa 114.000 mph (183.600 chilometri orari), tre volte quella di Voyager 1.
(Una UA è la distanza media Terra-Sole, che è di circa 93 milioni di miglia o 150 milioni di km.)
Una tale sfera impiegherebbe appena 3,9 anni per raggiungere l’orbita di Plutone.
Se una tale sfera venisse rilasciata a circa 0,04 Unità Astronomiche dal sole (più vicino della sonda solare Parker della NASA) la luce solare più intensa accelererebbe il veicolo spaziale a quasi 15,4 milioni di mph (24,8 milioni di chilometri orari).
Potrebbe percorrere la distanza di 4,2 anni luce tra la Terra e Proxima Centauri, la stella più vicina al nostro sistema solare, in 185 anni.
Viaggiare “in bolla” tra le stelle
Più grande è la sfera, più veloce potrebbe andare o più carico utile potrebbe trasportare.
Quello che trovo sorprendente dei nostri risultati è il fatto che la potenza in uscita di una stella, nel nostro caso il sole, può essere utilizzata per spingere una sonda interstellare verso le stelle più vicine senza la necessità di una fonte di alimentazione aggiuntiva a bordo
René Heller, astrofisico presso l’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare a Gottinga, in Germania.
I ricercatori hanno suggerito che questi veicoli spaziali potrebbero potenzialmente trasportare un laser da 32 watt dal peso di soli due millesimi di libbra (1 grammo).
A dispetto del peso, questo raggio laser potrebbe aiutare i ricercatori a rilevare gli effetti gravitazionali. Questi ultimi a loro volta potrebbero aiutare a rivelare la presenza di mondi altrimenti troppo scuri e freddi per essere individuati, come l’ipotetico Pianeta X, dice Heller.
Bolle in schiuma di carbonio: i costi
Gli scienziati hanno stimato che lo sviluppo di un prototipo di bolle spaziali in schiuma di carbonio potrebbe costare 1 milione di dollari.
Ogni velivolo spaziale in schiuma di carbonio potrebbe poi essere costruita per circa 1.000 dollari o meno. Un lancio per dispiegare e testare queste imbarcazioni potrebbe costare intorno ai 10 milioni di dollari.
Bolle in schiuma di carbonio: quali rischi?
Il più grande rischio di questo progetto ora è che nessuno ha mai costruito una struttura in aerografite più grande di pochi centimetri. E noi abbiamo bisogno di qualcosa che sia di alcuni metri.
Tuttavia, i ricercatori sono in contatto con sperimentatori che suggeriscono che la creazione di strutture così grandi è possibile in linea di principio.
Un altro problema di non poco conto è quello della direzione. Attualmente non c’è modo di controllare la traiettoria delle bolle una volta che sono state dispiegate.
Delivery marziano
Se l’elettronica e l’attrezzatura di bordo potessero consentire manovre attive, “sarebbe possibile trasportare piccole masse (da 1 a 100 grammi) tra la Terra e Marte in poche settimane”, dice Heller. Gli abitanti delle colonie potrebbero farsi arrivare quella bella cover per il cellulare ordinata su Amazon Mars
I ricercatori conducono attualmente esperimenti per testare quanto bene l’aerografite assorba e rifletta la luce. Hanno dettagliato le loro scoperte online il mese scorso sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
In futuro, insomma, razzi convenzionali porteranno bolle in schiuma di carbonio nello spazio. E la luce solare le sospingerà tra le stelle.
