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“La Terra è la culla dell’umanità, ma l’umanità non può rimanere nella culla per sempre”, ha scritto il pioniere sovietico dei viaggi spaziali Konstantin Tsiolkovsky in una lettera del 1911. Gli scienziati hanno a lungo scritto e parlato della necessità percepita di viaggiare verso altri pianeti per la sopravvivenza a lungo termine della specie umana.

Mentre la NASA, SpaceX e altre compagnie hanno piani relativamente a breve termine per portarci su Marte, che dire della necessità di esplorare oltre la nostra stella, il Sole, che si stima si estinguerà in 7,5 miliardi di anni?

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I viaggi interstellari potrebbero non avvenire nell’arco della nostra vita, ma le agenzie spaziali e le compagnie private stanno sviluppando teorie e metodi per raggiungere altre stelle. Ecco 17 fatti su come potremmo un giorno viaggiare verso altre stelle.

La stella più vicina alla Terra è fuori portata con le tecnologie attuali

Al ritorno dall’atterraggio sulla Luna, Neil Armstrong descrisse eloquentemente l’immensa distanza tra la nostra Luna e la Terra dicendo: “mi colpì improvvisamente che quel piccolo pisello, bello e blu, era la Terra. Ho alzato il pollice e ho chiuso un occhio, e il mio pollice ha cancellato il pianeta Terra. Non mi sentivo un gigante. Mi sentivo molto, molto piccolo.”

La distanza dalla Terra alla Luna (383.400 km) è solo una frazione minuscola della distanza dal nostro Sole, e la distanza dalla Terra al Sole (149,81 milioni di km) è una proverbiale goccia nell’oceano se paragonata alla distanza della stella più vicina al Sole.

La stella più vicina al nostro sistema solare è Proxima Centauri. Fa parte di un sistema stellare triplo chiamato Alpha Centauri e dista circa 4,24 anni luce (o 1,3 parsec) dalla Terra. Come spiega la NASA, ciò significa che Proxima Centauri si trova a 40.208.000.000.000.000 (4 trilioni) di km dalla Terra.

La nostra attuale forma più veloce e affidabile di viaggio nello spazio è il razzo a propulsione ionica, che ha portato la missione Deep Space 1 alla cometa Borrelly nel 1998. A causa dell’immensa distanza tra la Terra e Proxima Centauri, usando la propulsione a ioni per viaggiare verso la nostra stella più vicina ci vorrebbero 18.000 anni – circa 2.700 generazioni umane.

Al nostro attuale tasso di innovazione tecnologica, intraprendere quel viaggio sarebbe inutile, poiché probabilmente svilupperemmo una tecnologia che potrebbe raggiungere e superare la navicella a propulsione ionica anni dopo il suo decollo dalla Terra.

Proxima Centauri ha un pianeta potenzialmente abitabile nella sua orbita

Nell’agosto del 2016 gli scienziati hanno documentato un pianeta potenzialmente abitabile di dimensioni terrestri in orbita intorno a Proxima Centauri, che è stato successivamente soprannominato Proxima b. Proxima b è un esopianeta, il che significa che il pianeta rientra nei parametri di temperatura necessari per lo sviluppo della vita.

Anche se questo non significa affatto che troveremo la vita sul pianeta – la sua vicinanza al sole significa anche che la sua atmosfera potrebbe essere esposta a quantità mortali di radiazioni – la scoperta ha rinfrescato le speranze che un giorno potremmo viaggiare su un pianeta alieno che orbita intorno a una stella vicina.

Anche se Proxima Centauri è la stella più vicina, oltre al Sole, alla Terra, la sua vicina Alpha Centauri è molto più luminosa e potrebbe anche essere un obiettivo per le missioni del lontano futuro.

Nuovi metodi e teorie per i viaggi interstellari sono sempre in sviluppo

Nel suo libro Magnifica desolazione: The Long Journey Home from the Moon, l’astronauta dell’Apollo 11 Buzz Aldrin ha scritto:

“Credo che i viaggi nello spazio diventeranno un giorno comuni come quelli in aereo. Sono convinto, tuttavia, che il vero futuro dei viaggi spaziali non risieda nelle agenzie governative – la NASA è ancora ossessionata dall’idea che lo scopo primario del programma spaziale sia la scienza – ma il vero progresso verrà dalle aziende private che competono per fornire l’ultimo giro di avventura, e la NASA riceverà i benefici a cascata.”

L’azienda privata di Elon Musk, SpaceX, ha già riacceso la corsa per arrivare su Marte e oltre con i suoi collaudati razzi booster riutilizzabili e i piani per una storica missione con equipaggio alla ISS con la sua capsula riutilizzabile Crew Dragon nel maggio di quest’anno.

Non è l’unica azienda che sta cercando di fare grandi passi avanti nei viaggi nello spazio. Iniziative private finanziate e volontarie includono la Fondazione Tau Zero, il Progetto Icarus dal nome inquietante e Breakthrough Starshot. Tutte queste iniziative mirano a raggiungere il decollo per i viaggi interstellari.

L’azienda privata Breakthrough Starshot mira a raggiungere Proxima Centauri nel corso della nostra vita

Anche se lo scopo finale è quello di portare gli esseri umani su altri pianeti e sistemi solari, una società, Breakthrough Starshot, pensa di poter essere la prima a portare un veicolo spaziale senza equipaggio alla nostra stella più vicina, Proxima Centauri, usando un metodo intrigante.

L’iniziativa da 100 milioni di dollari è finanziata privatamente dai miliardari Yuri e Julia Milner – il primo di cittadinanza russo-israeliana – e mira a spingere una piccola sonda verso la stella facendo zapping sulla sua vela estremamente leggera utilizzando un potente raggio laser sparato dalla Terra.

L’azienda fa affidamento sulla miniaturizzazione delle tecnologie future, che permetterebbe a un veicolo spaziale così leggero – pesa meno di un grammo – che potrebbe essere spinto dall’impatto di un laser per accelerare alla fine a circa un quinto della velocità della luce. A questa velocità la navicella di Breakthrough Starshot potrebbe raggiungere Proxima Centauri in circa 20 anni.

Perché questo sia realizzabile, Breakthrough Starshot ha bisogno di progressi tecnologici che permettano a una minuscola navicella di trasportare propulsori, un’alimentazione, apparecchiature di navigazione e comunicazione in modo da poter trasmettere ciò che vede quando raggiunge Proxima b.

Le vele solari potrebbero un giorno portarci oltre le nostre stelle

Nel luglio dello scorso anno, la Planetary Society ha lanciato e testato una vela solare ispirata a Carl Sagan che ha dimostrato con successo di poter cambiare la sua traiettoria orbitale utilizzando una vela leggera che converte l’energia dei fotoni della luce solare in energia propulsiva.

Anche se la fabbricazione relativamente facile ed economica delle vele solari le rende un metodo conveniente per i viaggi nello spazio, è improbabile che abbiano mai l’energia propulsiva necessaria per trasportare esseri umani. Inoltre si basano sulla luce delle stelle, il che significa che l’alternativa basata sul laser di Breakthrough Starshot (al punto 4) è l’opzione più valida.

Per ottenere la velocità necessaria a percorrere lunghe distanze, avrebbero anche bisogno di tempo per accelerare. Al momento, le vele solari sono viste come un metodo più fattibile per il trasporto di satelliti all’interno del nostro sistema solare, piuttosto che per gli esseri umani verso sistemi stellari lontani.

La vela magnetica è un’alternativa alla vela solare

La vela magnetica è una variante della vela solare che è spinta dal vento solare piuttosto che dalla luce solare. Il vento solare è un flusso di particelle cariche che ha un proprio campo magnetico. Secondo New Scientist, una vela magnetica circonderebbe un veicolo spaziale con un campo magnetico che respinge il campo del vento solare, portando alla propulsione magnetica del veicolo spaziale lontano dal Sole.

Come per le vele solari, la vela magnetica, purtroppo, ha i suoi limiti come metodo di viaggio interstellare. Man mano che un’astronave a vela magnetica si allontana dal Sole, l’intensità della luce solare e del vento solare diminuisce drasticamente, il che significa che non sarebbe in grado di prendere la velocità necessaria per essere spinta verso un’altra stella.

7. Un viaggio interstellare vicino alla velocità della luce è possibile… in teoria

La teoria della relatività speciale afferma che le particelle di luce, i fotoni, viaggiano nel vuoto ad una velocità costante di 670.616.629 miglia all’ora. Se potessimo in qualche modo sfruttare un’imbarcazione in grado di viaggiare a questa velocità, il viaggio interstellare sarebbe una proposta completamente diversa da quello che è oggi.

Come sottolinea la NASA, in tutto lo spazio ci sono, infatti, casi di particelle, che non sono fotoni, che vengono accelerate fino a raggiungere la velocità della luce. Dai buchi neri al nostro ambiente vicino alla Terra, le particelle che vengono accelerate a velocità incredibili – 99,9 per cento della velocità della luce – probabilmente grazie a fenomeni come la riconnessione magnetica, potrebbero indicare la ricerca futura che potrebbe aiutarci a sfruttare i metodi per raggiungere tali velocità.

Molte teorie e metodi ipotetici per viaggi interstellari vicini alla velocità della luce sono già stati proposti – molti di questi sono menzionati nei punti seguenti.

I wormhole potrebbero fornire una scorciatoia per altre parti dell’universo

Oltre a prevedere l’esistenza di buchi neri, anni prima che ne vedessimo uno in un’immagine, la teoria della relatività generale di Einstein ha anche permesso di prevedere l’esistenza di wormhole. Questo termine, “wormhole”, che descrive scorciatoie simili a tunnel che attraversano lo spazio e il tempo, è stato coniato dal fisico quantistico John Wheeler, che ha anche coniato il termine “buco nero”.

Mentre i wormhole sono un’idea allettante per i viaggi nello spazio che ha acceso l’immaginazione di molti appassionati di fantascienza nel corso degli anni, la probabilità che noi possiamo mai viaggiare attraverso uno di essi è incredibilmente bassa. In primo luogo, non siamo nemmeno certi che i wormhole esistano; in secondo luogo, si teorizza che qualsiasi tipo di materia che entrasse in un wormhole lo farebbe chiudere immediatamente.

Anche se potrebbe essere possibile stabilizzare la materia che circonda un wormhole e tenerlo aperto usando un campo di energia negativa chiamato radiazione fantasma, tutte le teorie sono molto allo stadio di ipotesi e molto probabilmente non saranno testate in nessuna forma reale per molti anni a venire.

I wormhole sono anche problematici perché il fatto che possano trasportare materia attraverso lo spazio significherebbe che sono anche una forma di macchina del tempo, e quindi sarebbero una violazione delle leggi di causa ed effetto. Questo non ha fermato alcuni scienziati dall’elaborare teorie e metodi per metodi di viaggio interstellare che utilizzano i wormhole – maggiori informazioni nella sezione 14.

La NASA sta lavorando su una proposta di Em Drive che potrebbe permettere di viaggiare nello spazio senza bisogno di carburante

La NASA e altre organizzazioni stanno lavorando su una proposta di motore senza carburante che potrebbe essere semplicemente impossibile. Perché? Perché la ricompensa, se avessero successo, sarebbe così rivoluzionaria che cambierebbe completamente la nostra capacità di viaggio interstellare e inaugurerebbe una nuova era per l’umanità.

Il motore ‘elicoidale’, soprannominato EmDrive, è stato proposto per la prima volta dallo scienziato britannico Roger Shawyer nel 2001. Shawyer ha ipotizzato che potremmo generare una spinta pompando microonde in una camera conica. In teoria, le microonde dovrebbero rimbalzare esponenzialmente sulle pareti della camera. Così facendo, creerebbero una propulsione sufficiente per alimentare un veicolo spaziale senza carburante.

Se ciò non bastasse, l’ingegnere della NASA David Burns, che fa parte dei test di laboratorio sul motore teorico, dice che, dato che l’EMDrive non ha bisogno di carburante, un veicolo spaziale alimentato da un tale dispositivo potrebbe eventualmente raggiungere una velocità del 99.9 per cento della velocità della luce.

Mentre alcuni ricercatori affermano di aver generato una spinta durante gli esperimenti EmDrive, la quantità era così bassa che i detrattori sostengono che l’energia potrebbe essere stata realmente generata da fattori esterni, come le vibrazioni sismiche della Terra.

Una delle forme teoriche più oscure di viaggio interstellare è il razzo a materia oscura

In uno studio intitolato Dark Matter as a Possible New Energy Source for Future Rocket Technology, gli scienziati hanno esposto un metodo per una forma di viaggio che sfrutterebbe l’energia della misteriosa materia oscura dell’universo.

I ricercatori dietro il documento hanno proposto una variazione dell’EmDrive (vedi punto 9) che sfrutterebbe l’energia della materia oscura per alimentare un razzo. Il vantaggio? Molto simile all’EmDrive sarebbe un motore che non si basa sulla combustione chimica, il che significa che rimuoverebbe le catene dai nostri attuali metodi per i viaggi interstellari.

Il problema con i razzi di materia oscura? Non sappiamo quasi nulla della materia oscura, a parte il fatto che esiste. Questa forma di viaggio si basa molto sulle scoperte future. Vale la pena di fare ricerche, però, semplicemente perché la materia oscura è ovunque; se potesse essere usata come combustibile, ne avremmo una scorta infinita.

Gli ingegneri hanno lavorato allo sviluppo di un reattore a fusione nucleare per i viaggi nello spazio

I razzi a fusione sono un tipo di veicolo spaziale che si baserebbe sulle reazioni di fusione nucleare per portarci ai confini dello spazio. La possibilità di sviluppare un razzo di questo tipo è stata esplorata negli anni ’70 dalla British Interplanetary Society nell’ambito del progetto Daedalus.

Questi razzi farebbero affidamento sulle grandi quantità di energia rilasciate durante la fusione nucleare. Il metodo principale che è stato proposto per rilasciare questa energia nei razzi è un metodo chiamato fusione a confinamento inerziale. Questo metodo vedrebbe laser ad alta potenza far esplodere una piccola pallina di combustibile per far esplodere i suoi strati esterni. A sua volta, questo schiaccerebbe gli strati interni del pellet e innescherebbe la fusione.

I campi magnetici verrebbero poi utilizzati per dirigere il flusso di energia dalla parte posteriore del veicolo spaziale per spingerlo in avanti. Un’astronave del genere potrebbe percorrere la distanza di Proxima Centauri in 50 anni. Il problema principale di questo metodo? Nonostante decenni di lavoro, non abbiamo ancora visto un reattore a fusione a razzo funzionante.

La propulsione nucleare a impulsi potrebbe essere la forma più folle proposta per i viaggi interstellari

La forma più spericolata e più folle di viaggi interstellari che abbiamo visto proporre è la propulsione nucleare a impulsi. Questo metodo vedrebbe un veicolo spaziale spinto dal lancio periodico di una bomba nucleare dal retro del veicolo prima di farlo partire alla giusta distanza.

Questo metodo è stato seriamente studiato dall’agenzia tecnologica militare del governo statunitense DARPA, con il nome in codice di Progetto Orion. Un veicolo spaziale che utilizza la propulsione a impulsi nucleari avrebbe bisogno di essere dotato di un gigantesco ammortizzatore, che permetterebbe una pesante schermatura contro le radiazioni che proteggerebbe i passeggeri.

Anche se un tale veicolo spaziale potrebbe teoricamente raggiungere velocità fino al 10% della velocità della luce, il concetto è stato in gran parte abbandonato dopo l’entrata in vigore del divieto di test nucleari negli anni ’60.

Il Ramjet di Bussard fornirebbe una soluzione al problema del carburante pesante

Il Ramjet di Bussard è un’altra soluzione per una delle limitazioni dell’affidarsi alla combustione chimica – cioè il peso del carburante. Con il nostro attuale metodo migliore per i viaggi interstellari, più lontano vogliamo arrivare, più carburante ci serve, più pesante è il veicolo spaziale e più lenta è l’accelerazione.

Il ramjet Bussard, proposto dal fisico Robert Bussard nel 1960, prende il concetto del razzo a fusione (punto 11) e gli dà una svolta; invece di trasportare una scorta di combustibile nucleare, il veicolo spaziale ionizzerebbe idrogeno dallo spazio circostante, e poi lo risucchierebbe usando una grande paletta a “campo elettromagnetico” (come nell’immagine).

Il problema principale di questo come metodo per i viaggi interstellari è che, poiché i livelli di idrogeno sono così scarsi, la paletta potrebbe dover essere larga centinaia di chilometri.

La NASA sta lavorando allo sviluppo di un motore a curvatura reale

Il motore Alcubierre è stato proposto per la prima volta nel 1994 da Miguel Alcubierre, un fisico dell’Università del Galles a Cardiff. L’unità proposta userebbe la “materia esotica”, che sono tipi di particelle che hanno una massa negativa ed esercitano una pressione negativa. Piuttosto importante, la “materia esotica” non è ancora stata scoperta, il che significa che l’unità Alcubierre si basa su una scoperta futura che potrebbe non accadere mai.

Le particelle di “materia esotica” potrebbero distorcere lo spazio-tempo, facendo contrarre lo spazio davanti alla navicella e espandere quello dietro. Questo significherebbe che la navicella era all’interno di una “bolla di curvatura” che potrebbe teoricamente viaggiare più veloce della luce senza rompere le leggi della relatività.

Il problema principale? A parte il fatto che non ci sono prove dell’esistenza di “materia esotica”, il motore Alcubierre, che è fondamentalmente un motore a curvatura reale di Star Trek, avrebbe bisogno di energia pari all’energia totale dell’universo per sostenerlo. Nonostante questo, nel 2012, lo scienziato della NASA Harold Sonny White e colleghi hanno pubblicato un documento, intitolato Warp Field Mechanics 101, che descrive in dettaglio il lavoro sulla possibilità di una propulsione Alcubierre.

Gli astronauti avranno probabilmente bisogno di ecosistemi da viaggio per sopravvivere al viaggio

Per tutte le teorie di propulsori a curvatura e EmDrive che potrebbero permettere di viaggiare a velocità immense, il fatto è che i futuri astronauti dovranno probabilmente essere preparati per viaggi incredibilmente lunghi. Anche se potessimo viaggiare al 99,9% della velocità della luce, ci vorrebbero circa 4 anni per raggiungere il nostro sistema stellare più vicino, Alpha Centauri.

Come ha detto alla BBC la ricercatrice e professoressa di architettura sperimentale Rachel Armstrong, dobbiamo iniziare a pensare all’ecosistema che l’umanità interstellare occuperà tra le stelle.

“Stiamo passando da una visione industriale della realtà a una visione ecologica della realtà”, ha spiegato Armstrong. “Si tratta di abitare gli spazi, non solo di progettare un oggetto iconico.”

Piuttosto che le enormi navicelle metalliche di film come Alien e 2001: Odissea nello spazio, Armstrong immagina habitat con molto spazio per grandi biomi pieni di vita organica che possono sostenere gli esseri umani nei lunghi viaggi interstellari.

Il criosonno è anche considerato per i viaggi incredibilmente lunghi tra le stelle

Prendendo ancora una volta spunto da film e romanzi di fantascienza, l’idea del criosonno è stata seriamente considerata come un modo per permettere agli esseri umani di percorrere enormi distanze senza invecchiare e senza dover essere svegli per viaggi che possono durare mesi.

Nel 2016, la NASA ha finanziato la ricerca su un tipo di animazione sospesa in cui interi equipaggi vengono messi in sonno criogenico per la durata di lunghe missioni spaziali. L’azienda dietro a questo, SpaceWorks, sta lavorando allo sviluppo di un metodo per mettere gli astronauti in uno stato controllato di ipotermia avanzata che permetterebbe loro di ibernarsi durante i lunghi viaggi nello spazio.

Raggiungeremo mai un’altra stella? Gli esperti credono di sì

“Fin dall’inizio dell’esistenza umana abbiamo guardato le stelle e proiettato lì le nostre speranze e paure, ansie e sogni”, ha detto alla BBC la ricercatrice Dr. Rachel Armstrong. Grazie al gran numero di teorie, modelli teorici e metodi che vengono elaborati oggi, spiega Armstrong, il viaggio interstellare “non è più solo un sogno, questo è un esperimento ora.”

Come Carl Sagan ha scritto una volta, “tutte le civiltà diventano o spaziali o estinte”. Ecco perché i viaggi interstellari sono importanti; sia che raggiungiamo oltre il nostro sistema solare tra cento o più di mille anni, il destino della nostra civiltà futura dipende in definitiva dallo sviluppo della tecnologia dei viaggi interstellari che può portarci a distanze che oggi sembrano inimmaginabili, e in luoghi che possiamo solo sognare.

Nota del redattore: Una versione precedente di questo articolo implicava che il progetto Breakthrough Starshot fosse finanziato da un “miliardario russo” chiamato Yuri Milner. Mentre Milner finanzia il progetto, è anche un israeliano, il che significa che è israelo-russo. Questo errore è stato corretto per riflettere il suo stato di doppia cittadinanza come israeliano-russo. IE si rammarica di questo errore.