Una mappa per i viaggi interstellari

Influenzati da romanzi e film di fantascienza e dalla nostra insaziabile volontà di esplorazione, tutti amiamo pensare e sognare a quando l’uomo raggiungerà altri sistemi stellari. Philip Lubin ed il suo Experimental Cosmology Group, dell’Università della California (Santa Barbara), fanno il punto della situazione sui viaggi interstellari, analizzandone possibilità, problematiche e implicazioni. 

Negli ultimi 60 anni abbiamo raggiunto risultati incredibili per quanto riguarda l’esplorazione dell’universo. L’esplorazione umana è arrivata per ora fino alla Luna, ma quella robotica è arrivata ai confini del Sistema Solare, con la sonda Voyager I che, partita nel 1977, sta finalmente uscendone, volando a circa 17 km/s (0,006% della velocità della luce). Nonostante questo sia un risultato ragguardevole, per raggiungere la stella a noi più vicina una sonda come Voyager I impiegherebbe almeno 100.000 anni. Come fare allora?

Lubin sottolinea che abbiamo tre possibilità: rivedere la nostra strategia, abbandonare il sogno di raggiungere le stelle, o aspettare lo sviluppo di tecnologie che per ora non esistono. Nonostante siamo convinti di voler raggiungere altri sistemi stellari, non è ben chiaro quale strada intraprendere e da dove cominciare.

Nel raggio di 20 anni luce da noi ci sono circa 150 stelle ed attorno a 12 di esse sappiamo esistere pianeti, mentre 17 di esse potrebbero potenzialmente avere una zona abitabile stabile. Le idee passate per la propulsione nell’esplorazione interstellare hanno incluso la fissione e la fusione nucleare, la raccolta di protoni interstellari, antimateria e propulsione laser. Concettualmente molte idee funzionano, ma spesso ci sono problemi riguardo i dettagli e la praticitabilità. Gli avanzamenti tecnologici oggi tuttavia potrebbero permetterci di realizzare concretamente ciò che in passato sarebbe stato unicamente fantascienza. Lubin e colleghi hanno in particolare deciso di analizzare la propulsione a laser sui wafersats, sonde sottili e leggere in grado di raggiungere più di 1/4 della velocità della luce e raggiungere quindi Proxima Centauri in soli 20 anni.

Il lavoro di Lubin va di pari passo con l’iniziativa della Breakthrough Starshots, che mira ad inviare nanosonde verso il sistema di Proxima Centauri proprio tramite propulsione laser, e ne costituisce un fondamentale studio di partenza.

L’obiettivo finale del gruppo di Santa Barbara è infatti quello di inviare piccole sonde fotoguidate che possano completare lo studio che instacabilmente gli astronomi fanno utilizzando i telescopi in orbita e a terra.
Il progetto di Lubin e dei suoi colleghi dell’Experimental Cosmology Group prende il nome di DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar explolatioN). La sfida consiste sia nel costruire sonde così sottili e leggere, sia nel costruire il sistema stesso di propulsione. Quest’ultimo sarebbe posto in orbita attorno alla Terra e spingerebbe le sonde fino a velocità relativistiche grazie alla pressione generata dal fascio di fotoni del laser. In linea teorica lo stesso sistema di propulsione può essere usato per qualunque tipo di oggetto, ma la piccola massa dei wafersats massimizzerebbe la velocità raggiungibile. Tuttavia anche per masse maggiori, la propulsione laser potrebbe essere usata per i viaggi all’interno del Sistema Solare, rendendoli molto più brevi di quanto non siano oggi.

Inoltre, la medesima tecnologia potrebbe essere utilizzata per difendere la terra da asteroidi o comete potenzialmente pericolose, decelerandole o deviandole.

Come dovremmo cominciare la nostra strada? Come per qualunque viaggio, è facile scoraggiarsi e non fare i primi passi. Ci sono migliaia di ragioni per non cominciare: è troppo difficile, non siamo tecnologicamente pronti, non vivremo abbastanza da vedere la conclusione del viaggio… In questo caso particolare il problema fondamentale è che dobbiamo spingere molta massa a velocità estremamente elevate e sebbene il nostro obiettivo attuale sia quello di inviare una sonda verso una stella vicina, non è l’unico. Il primo passo da intraprendere è quello di valutare quanto siamo tecnologicamente pronti (TRL, technology readiness level) per la costruzione di ogni elemento del progetto e cosa ci serve potenziare anche per i progetti futuri. Data la grande distanza tra la corrente propulsione chimica ed i nostri obiettivi, e la distanza di massa tra le sonde di pochi grammi ed eventuali sistemi più grandi, abbiamo un enorme ventaglio di parametri su cui lavorare. [Philip Lubin]

L’articolo di Lubin si conclude delineando la roadmap vera e propria, il cammino da seguire per raggiungere l’obiettivo: una serie di migliorie tecnologiche da approntare per aumentare la fattibilità del progetto.

Per approfondire: Philip Lubin, A Roadmap to Interstellar Flight, arXiv.org