Laser e antimateria permetteranno viaggi interstellari?

Quasi 40 anni fa si concludeva l’epopea spaziale con l’Apollo 17. Dopo questo storico programma nessun essere umano si è più spinto al di là dell’orbita terrestre e le fantascientifiche previsioni degli anni ’50 e ’60 sono rimaste sulla carta. Ultimamente, faticosamente, gli USA stanno rimettendo in moto la macchina spaziale, dietro la spinta dei paesi emergenti, in primis la Cina, per portare l’uomo fino su Marte nel prossimo decennio. Marte è il massimo obiettivo realisticamente raggiungibile con le tecnologie attuali, ma forse qualcosa sta cambiando e ci sono di mezzo i laser e l’antimateria.

Se si provano a leggere i libri di fantascienza degli anni ’40, ’50 e ’60 si viene proiettati in un mondo in cui il viaggio interstellare non è solo possibile, ma normale. Prendendo in considerazione i racconti di colonizzazione del sistema solare troviamo storie in cui gli uomini si stabiliscono sulla Luna e su Marte già dal 1980. L’entusiasmo di quell’epoca si traduceva in previsioni che ipotizzavano cose incredibili per i decenni successivi sull’onda si un progresso tecnologico che sembrava avere un andamento esponenziale e che in pochissimo tempo avrebbe portato a risultati fuori da ogni immaginazione.

Neil Armstrong e Buzz Aldrin poggiarono i loro piedi sul nostro satellite già nel 1969 e a tutti sembrava normale che nei decenni successivi ci saremmo spinti ancora oltre, ma purtroppo la realtà dei fatti si è dimostrata molto deludente. Dopo il programma Apollo, e precisamente dopo l’Apollo 17 nel 1972, non siamo più usciti dall’orbita terrestre con un equipaggio umano. Certo, nel frattempo sono state costruite basi spaziali e si è continuato a realizzare sonde che hanno esplorato quasi tutti i pianeti e in particolare da Marte i rover della Nasa hanno mandato sulla Terra delle immagini fantastiche di un mondo alieno, ma è un nulla rispetto a quello che poteva essere. E le cause sono due, una di natura economica, l’altra di carattere tecnico.

La questione economica

Innanzitutto c’è il fatto che i programmi spaziali degli Stati Uniti negli anni ’60 avevano delle disponibilità economiche ben maggiori di quelle attuali. La giustificazione della corsa allo spazio per prevalere sull’avversario sovietico ha portato gli USA a spendere fino al 5% del PIL annuo nello sviluppo del progetto spaziale. Oggi come oggi sarebbe impensabile, anzi, attualmente si incentivano dei privati nello sviluppo di tecnologie in grado di garantire un accesso allo spazio, ma siamo di nuovo al punto di non andare oltre l’orbita terrestre, esattamente come negli anni ’50.

Per il resto le missioni nel sistema solare sono da tempo all’insegna del risparmio. Si cercano soluzioni economiche utilizzando dei prodotti commerciali in tutte le situazioni in cui è possibile. In questo modo è stato possibile continuare l’esplorazione, ma non si può andare oltre lo scattare qualche fotografia e analizzare qualche cucchiaio di terreno.

Paesi emergenti come la Cina hanno risorse economiche più sostanziose, ma ovviamente pagano un gap tecnologico notevolissimo. In pratica devono cominciare tutto da capo e la loro idea di andare sulla Luna è ancora molto al di là dal realizzarsi, ammesso che il loro interesse per l’argomento continui a rimanere alto.

La questione tecnica

La tecnologia ha fatto passi da gigante dagli anni ’70, ma la rivoluzione è avvenuta solo nell’ambito delle telecomunicazioni. Ci sono stati anche notevoli progressi nell’ambito del materiali, ma il fatto i trasporti sono ancora basati sugli stessi motori a combustione interna inventati a fine diciannovesimo secolo la dice lunga di come ci siamo arenati tecnologicamente. E il principio di funzionamento dei motori elettrici è anche più antico.

Il problema al momento è soprattutto la ricerca di una tecnologia che permetta lo stoccaggio dell’energia che serve a mettere in moto il motore. I carburanti chimici fossili come la benzina sono ancora i più pratici da molti punti di vista. Certo le batterie al litio odierne risolvono alcuni problemi, ma non tutti (la capacità limitata, i tempi di ricarica), allo stesso tempo non siamo ancora riusciti a creare dei serbatoi totalmente sicuri per l’idrogeno. Per non parlare della fusione fredda che ancora non si sa se sia fattibile o no.

Per quanto riguarda i viaggi interstellari siamo messi ancora peggio. Da sempre tutto si basa sul principio di azione e reazione con un ugello che emette gas ad alta velocità per accelerare una navicella. Per raggiungere una velocità maggiore occorre una maggiore quantità di gas che però a sua volta aumenta la massa da accelerare. È un circolo vizioso da cui non è possibile uscire e non parliamo del momento in cui si dovrà rallentare perché nel vuoto non esistono freni.

I limiti attuali dei viaggi interstellari

Il fatto è che gli spazi siderali sono veramente enormi. Noi uomini facciamo fatica a realizzare quanto vuoto ci separa dal pianeta o dal sistema solare più vicino. Ma basta anche molto meno per metterci in difficoltà: provate a immaginare il Sole che ha un diametro 100 volte più grande di quello della Terra. Un aereo di linea, che viaggia a quasi 1.000 km/h avrebbe bisogno di più di 6 mesi per volare attorno alla nostra stella, ammesso che fosse possibile. Ma poi si deve passare alla distanza che separa la Terra dal Sole in cui ci potrebbero stare 35 soli e quindi il nostro aereo avrebbe bisogno di 17 anni per fare il tragitto!

Ma non basta. Nettuno, il pianeta più esterno del sistema solare, ma ben lontano dai confini del sistema stesso, è a 30 volte la distanza Terra-Sole, quindi a 500 anni di volo continuo del nostro aereo. Vogliamo arrivare su Proxima Centauri, la stella più vicina? Sono circa 270.000 volte la distanza Terra-Sole, ovvero, 4,6 milioni di anni… decisamente un sacco di tempo.

Per fortuna nello spazio si viaggia ben oltre i 1.000 km/h di un aereo di linea. Sfruttando l’effetto della fionda gravitazionale si arriva anche a viaggiare 60.000 km/h, ma per arrivare a Proxima Centauri ci metteremmo comunque 75.000 anni. Però almeno per Nettuno ne bastano appena 8.

Parte del problema sarebbe risolto se avessimo a bordo un propellente privo di massa, o meglio ancora un propellente che si può generare mentre si è in viaggio. Impossibile? Forse no.

Viaggi interstellari con laser e antimateria

Secondo alcuni ricercatori la soluzione starebbe nell’applicazione pratica del principio della coppia di Schwinger, una teoria della quantistica. In parole semplici questa teoria prevede che il vuoto sia in realtà una sorta di brodo in cui continuano a formarsi e ad annichilirsi in continuazione particelle e antiparticelle. Normalmente non ci accorgiamo di nulla perché il tutto avviene su scala quantistica, ma è un fenomeno reale.

L’idea dei ricercatori è quella di riuscire ad isolare materia e antimateria tramite l’applicazione di campi magnetici e di fasci laser. In sostanza utilizzando una relativamente piccola quantità di energia si è in grado di produrre un numero consistente di particelle e antiparticelle che poi annichilire dentro ad un motore per sfruttare il solito principio di azione e reazione.

In questo modo sarebbe realmente possibile creare del propellente dal vuoto! Alla navicella basterebbe quindi utilizzare l’energia della luce solare tramite dei pannelli per produrre l’antimateria con principio della coppia di Schwinger e utilizzarla come propellente! A quel punto i viaggi all’interno del sistema solare sarebbero molto più efficienti e la colonizzazione dei pianeti molto più facilitata.

Allo stesso modo sarebbe anche un modo per viaggiare tra le stelle, anche se qui c’è la questione dell’avere una fonte di energia utilizzabile per produrre l’antimateria per la propulsione, ma anche qui speriamo che le soluzioni possano prima o poi palesarsi.

Insomma, temo che almeno ufficialmente i viaggi interstellari possano rimanere fuori dalla nostra portata ancora per molto tempo, almeno se la soluzione dobbiamo trovarcela noi da soli, ma chissà se una delle civiltà aliene con cui siamo in contatto possano aiutarci a superare anzitempo i nostri limiti permettendoci di esplorare l’universo alla ricerca della nostra identità.[fonte]

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