EM drive: il futuro impossibile dei trasporti spaziali

Arrivare su Marte sarebbe figo, certo. Anche esplorare lo spazio. Ma finché non migliora la tecnologia dei nostri razzi, non andremo proprio da nessuna parte.

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Perché i razzi sono dipinti a quel modo?

Qualche mese fa, durante una pausa ad una conferenza, ho incontrato un’interessantissima giovane ingegnere*. Mi ha raccontato che lavorava per SpaceX (quelli di Elon Musk, coi razzi riutilizzabili), e in particolare nel team che si occupa di verniciare i razzi. Non abbiamo parlato a lungo, per cui mi è rimasta un po’ la curiosità: veramente serve un team di ingegneri per verniciare un razzo?

A quanto pare, è sempre servito.

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Wormhole: tunnel attraverso lo spazio

Storie di fantascienza come The Martian o Black Mirror parlano di tecnologie quasi a portata di mano, come andare su Marte. Altre volte è roba più azzardata: è il caso dei wormholes. Però, siccome la relatività generale non li vieta del tutto, continuano ad affascinare scienziati ed autori.

Un esempio di un wormhole che collega due regioni di uno spazio bidimensionale. credit: telegraph.co.uk

Un wormhole (letteralmente, buco di verme) è un tunnel spaziotemporale, una scorciatoia tra due regioni lontane dello spazio-tempo. Il film Interstellar aveva molti difetti, ma la fisica era quantomeno plausibile (grazie alla supervisione della star della fisica Kip Thorne). Infatti spiegano efficacemente l’idea del wormhole: prendete un foglio e piegatelo, poi fateci un buco. Avete creato un wormhole nel vostro universo di carta.

L’entrata, in teoria, dovrebbe avere l’aspetto di un buco nero, un buco in cui luce e materia spariscono per sempre. L’uscita sarebbe l’opposto: una sorgente eterna di luce e materia—un buco bianco. Attraverso un wormhole, si potrebbero coprire distanze immense in tempi relativamente brevi, ma probabilmente non viaggiare nel tempo*.

Quindi, esistono?

Di sicuro non possiamo costruirli. Fare un wormhole con la carta è carino, ma funziona solo perché il foglio ha due dimensioni mentre noi siamo a nostro agio con tre. Per creare un vero wormhole dovremmo lavorare in quattro dimensioni. Auguri.

È anche poco probabile che esistano grossi wormhole naturali. Prima di tutto, almeno vedere una volta un buco bianco darebbe qualche indizio in quella direzione, ma non è mai mai successo. Poi, per tenere aperto un wormhole abbastanza grande serve qualcosa che cambi la gravità da una forza che attrae le cose una verso l’altra ad una che le spinge via. E pure quello non si è mai visto.

Ad ogni modo, trovo fico che possiamo immaginare qualcosa di così assurdo e, grazie al potere della fisica, fare ragionamenti seri e fondati su come potrebbe o no funzionare, anche se non l’abbiamo mai visto.

Una simulazione di come apparirebbe un wormhole tra l’università di Tübingen (Germania) e le dune di Boulogne (Francia). CC-BY-SA CorvinZahn/Gallery of Space Time Travel, via commons

Per saperne di più
  • È pieno di spiegazioni più o meno accurate dei wormhole in giro. A me è piaciuta questa, piuttosto matematica, su Chalkdust
  • La NASA ha fatto un lavoro eccellente per dare risposte serie ad ogni genere di domanda sui wormhole su questa pagina
  • Secondo alcuni, i buchi neri sono l’entrata di wormhole per altri universi. Forse, forse no. I buchi neri sono ben strani!

* MINI SPOILER: Ok, in Interstellar, Cooper fa una specie di viaggio nel tempo. Ma quello succede solo all’interno di altre dimensioni: ci siamo già spostati nell’ambito della magia.

Foto copertina: CC0 Pexels/pixabay

Benvenuti su Giove!

Come si sono formati i pianeti? Dove hanno preso gli ingredienti per la vita, come carbonio e azoto, che piacciono così tanto a noi terrestri? Queste sono alcune delle grandi domande che la sonda Juno della NASA affronterà sbirciando per la prima volta tra le nubi di Giove.

Suonerà strano, ma non sappiamo praticamente nulla di cosa succede all’interno della cosa più grande del sistema solare (che non sia il Sole). Quando in Europa erano le prime ore del 5 luglio, dopo quasi cinque anni di viaggio spaziale, Juno ha eseguito la manovra per entrare nell’orbita del pianeta, dove rimarrà a fare scienza fino al 2018.

Attraverso piccole variazioni nel campo gravitazionale del pianeta, gli scienziati potranno controllare se il gigante gassoso sia elio e idrogeno fino in fondo o se invece nasconda un cuore roccioso. Studiando l’incredibile campo magnetico di Giove (circa 20mila volte più intenso di quello terrestre), faremo luce sui suoi strati più profondi, dove l’enorme pressione fa accalcare l’idrogeno fino a farlo comportare come un metallo.

Osservando le microonde che irradiano dal pianeta, capiremo di più sulla composizione della sua atmosfera (soprattutto su nubi acquose nascoste), e su quanto profonde siano quelle strisce che vediamo sulla superficie.

Impareremo quando e come si sia formato Giove, se sia sempre stato nella sua orbita attuale, o se ci sia arrivato partendo dalla periferia del sistema solare. A sua volta, questo ci racconterà della formazione del sistema solare e dell’infanzia della Terra.

Ma Juno non è solo lavoro. A bordo della sonda ci sono una placca commemorativa per Galileo—il primo ad osservare le quattro lune maggiori di Giove—tre omini LEGO (raffiguranti il dio Giove, sua moglie Giunone, a cui è intitolata la missione, e Galileo) e uno speciale strumento chiamato JunoCam: una telecamera che fotograferà porzioni di superficie decise con un voto online.

Potete partecipare alla discussione per scegliere gli obiettivi e (tra un po’) votare il vostro preferito sul sito della missione!

Per saperne di più

Questo articolo è apparso originariamente su TheMunichEye.com (c) The Munich Eye. All rights reserved.

Foto copertina: NASA/JPL-Caltech

Uno stormo di astronavi verso le stelle

L’esplorazione spaziale ha un problema: è costosa e lentissima, perché le sonde sono grandi e pesanti, zavorrate dal carburante necessario per il lungo viaggio. Per questo, anche la stella più vicina (Alfa Centauri) è irraggiungibile, a millenni di volo da noi.

Secondo gli scienziati del progetto Breakthrough Starshot (progetto non-profit finanziato, tra gli altri, dal miliardario russo Yuri Milner) c’è una soluzione: viaggiare senza carburante, veleggiando nello spazio, spinti solo dalla luce.

Non è solo un’immagine poetica, è veramente possibile!

Quando una superficie assorbe luce, parte della sua energia finisce letteralmente per spingere sulla superficie. Se poi la luce viene riflessa, spinge ancora di più, esattamente come fa una pallina che rimbalza sul muro.

La spinta è comunque piccolissima, per cui solitamente non ce ne accorgiamo. Usando molta luce su oggetti leggeri, però, li si può muovere: la luce solare spinge già alcune piccole sonde. Per arrivare ad Alfa Centauri, però, non basta.

Breakthrough Starshot funzionerà combinando diversi laser focalizzati su piccolissime sonde chiamate StarChip. Gli scienziati stimano che così potranno accelerarle fino al 20% della velocità della luce in appena una decina di minuti, riducendo il viaggio per Alfa Centauri a solo vent’anni.

Il circuito al cuore delle sonde del progetto Breakthrough Starshot, che sarebbe spinta da una vela. Credit: Popular Science

Ogni micro-sonda sarà una specie di aquilone con una grande vela riflettente collegata ad un circuito elettronico che, in pochi centimetri e nel peso di una graffetta, conterrà alcuni sensori, una fotocamera, una trasmittente laser, un piccolo pannello solare ed una batteria. Il tutto, secondo Milner, al costo di un iPhone. Perciò se ne potranno produrre e lanciare centinaia alla volta, e pazienza se qualcuna va persa per strada, cosa probabile lungo i 4 anni luce di viaggio.

Le StarChip partiranno in massa da un satellite e verranno subito spinte da un complesso di laser. Le sonde non possono frenare quindi, arrivate a destinazione, sfrecceranno attraverso tutto il sistema planetario in appena un giorno, freneticamente misurando e scattando foto. Tutti i dati, poi, verranno trasmessi a terra.

 

I problemi non mancano: al momento non abbiamo vele abbastanza riflettenti o laser abbastanza grandi per il viaggio. Ma Milner ha messo sul piatto 100 milioni di dollari solo per un prototipo.

La nostra migliore occasione di toccare le stelle è arrivata.

 

Foto copertina: CC0 rihaij, via pixabay.com

Spiegando le vele al Sole

Tutti i pianeti sono spazzati dal feroce vento solare. Può ridurli a deserti inanimati o trasformare il cielo in uno spettacolo mozzafiato. Ma che ci fa del vento nello spazio? E, soprattutto, si può usare per andare a vela?

Il vento solare non è il tipo di vento a cui siamo abituati, dato che non c’è aria nello spazio: invece che di molecole di aria, è fatto di particelle (soprattutto protoni, elettroni e particelle alfa) prodotte dalla fusione nucleare che alimenta il Sole. La maggior parte resta lì, risucchiata dalla forza di gravità. Ma alcune sono veloci abbastanza (da 400 km/h in su) da scappare, guidate dal campo magnetico del Sole. E non sono poche: miliardi di chili al secondo (comunque una nullità rispetto alla massa del Sole).

Pian piano, il vento solare erode l’atmosfera dei pianeti. Senza atmosfera, l’acqua sulla superficie (ammesso ce ne fosse), evapora, lasciando il pianeta deserto. Le radiazioni del vento solare annientano qualunque eventuale sopravvissuto.

Marte ci ha rimesso atmosfera e acqua (quasi tutta). La Terra è fortunata: ha un campo magnetico che salva l’atmosfera dall’erosione e il pianeta da devastazioni assortite.

Come il campo magnetico del Sole guida il vento solare, infatti, quello della Terra lo deflette. Una parte devia e ci evita del tutto, il resto si raccoglie ai poli e produce l’aurora boreale. Perciò, per quanto terrificante, il vento solare è anche un po’ una figata.

E sì, anche se non può spingere una barca sulla Terra, lo si può usare per andare a vela. Nello spazio!

Foto: i20141109_181209c, CC-BY-NC-ND Kris Fricke, via Flickr. Some rights reserved.