VIAGGI SPAZIALI A IPERVELOCITA'

(a fianco L’EM-drive (http://emdrive.com/)

E’ possibile raggiungere altri pianeti al di fuori del nostro sistema solare, dove potrebbe esistere vita aliena, per mezzo di astronavi con equipaggio a bordo?

Oggi si sa che il pianeta potenzialmente abitabile che si trova più vicino a noi è Proxima b (https://it.wikipedia.org/wiki/Esopianeti_potenzialmente_abitabili), che ruota attorno all’omonima stella nella costellazione del Centauro. Dista da noi 4,22 anni luce (l’anno luce è la distanza percorsa dalla luce, che viaggia a 300.000 Km/s). A oggi, tuttavia, la massima velocità mai raggiunta da una sonda terrestre è stata di 70,22 km/s, con la sonda spaziale Helios II. A questa velocità si raggiungerebbe Proxima b in 4354 anni! I viaggi spaziali sono dunque impossibili? Forse no. Vediamo che possibilità si stanno studiando.

Ipervelocità

Le attuali leggi della fisica, da Einstein in poi, ci dicono che la massima velocità raggiungibile è quella della luce, che è un limite invalicabile. Se potessimo costruire un’astronave che viaggiasse a quella velocità si potrebbe teoricamente raggiungere Proxima b in 4,22 anni. Il viaggio di andata e ritorno, quindi, potrebbe durare poco più di otto anni, compatibile cioè con una missione spaziale con equipaggio a bordo senza dover ricorrere alle così dette “astronavi generazionali”. In realtà questo semplice conto non considera alcuni importanti fattori:

• L’astronave quando partirebbe sarebbe sottoposta a un’accelerazione (definita come la variazione di velocità nel tempo) per la durata necessaria ad arrivare alla velocità di crociera richiesta. Da quel momento in poi l’astronave viaggerebbe a motori spenti per inerzia. Arrivata in prossimità del pianeta dovrebbe essere sottoposta a una decelerazione di valore uguale a quella di partenza. La massima accelerazione sopportabile dall’essere umano, tuttavia, è poco più di 1g (in pratica l’accelerazione di gravità, cioè 9,8 metri per secondo quadrato). A valori maggiori i danni per la salute sarebbero pesanti, se non letali.

• le micro-particelle che popolano gli spazi interstellari, sebbene la loro densità si possa ritenere infinitesima, limitano la massima velocità a non più di 0,5c (metà della velocità della luce). A velocità maggiori persino singoli atomi d’idrogeno che colpissero l’astronave si ionizzerebbero, rendendola radioattiva e mandando arrosto l’equipaggio

• Quando si arriva a velocità prossime a quelle della luce, la massa del corpo aumenta per effetto relativistico. Quindi, a parità di spinta del motore, ci vorrebbe più tempo per raggiungere la velocità richiesta. Un corpo con una certa massa, infatti, non arriverebbe mai a raggiungere la velocità della luce, con qualsiasi valore di spinta. Questo limite è raggiungibile solo da particelle con massa uguale a zero (come i fotoni, cioè i sostituenti della luce)

Con questi vincoli il viaggio di andata potrebbe durare una decina di anni circa e quello di ritorno altrettanto.

Per inciso, se si riuscisse a trovare un rimedio per il problema delle micro-particelle, si potrebbe arrivare a velocità più prossime a quella della luce. In questo caso si produrrebbe il fenomeno chiamato “contrazione temporale relativistica” previsto dalla teoria di Einstein: il tempo a quelle velocità scorrerebbe più veloce che sulla Terra. A parità di tempo si potrebbero quindi raggiungere pianeti molto più distanti di Proxima b. Il guaio è che al ritorno potremmo trovare la Terra molto invecchiata e addirittura l’Uomo potrebbe essersi estinto nel frattempo!

Esistono motori in gradi portarci a queste velocità?

Oggi purtroppo no, però si stanno sperimentando tecnologie che in pochi anni potrebbero permetterlo. I più interessanti sono quelli che non utilizzano combustibile. Uno molto interessante è il così detto “EM-drive” (cioè motore a energia elettromagnetica), anche se molti scienziati lo giudicano impraticabile. Ideato nei primi anni 2000 dall’ingegnere aerospaziale britannico Roger Shawyer, consiste sostanzialmente di una cavità metallica conica, dove vengono fatte rimbalzare microonde prodotte da una valvola molto simile a quella che troviamo nei nostri forni casalinghi. Il meccanismo per cui si produrrebbe la spinta (perché la NASA l’ha testato e sembrerebbe che una spinta ci sia e di valore anche interessante) non è ancora ben compreso: per molti il meccanismo di funzionamento violerebbe addirittura uno dei principi cardine della fisica, quello della conservazione della quantità di moto (in pratica è quello che ci dice che non è possibile far muovere una barca soffiando dall’interno sulle vele). Persino alcuni scienziati cinesi dicono di aver sperimentato un prototipo di EM-drive e si accingono ora a verificarne il funzionamento durante una prossima missione spaziale. Vedremo presto se questo motore è solo una chimera o potrebbe invece portarci davvero a viaggiare tra le stelle in tempi umani.

(Luca Maltecca)