Referendum: arrivano i primi contributi

Abbiamo ricevuto una interesssante dichiarazione di voto dal dottor Christian Weidemann, un filosofo tedesco della religione e della scienza, che ha attirato l’attenzione della stampa al recente convegno per l’Astronave dei Cent’anni con una relazione intitolata: “Gesù è morto anche per i Klingon?”. Il dottor  Weidemann ha lavorato come professore assistente presso l’Università di Munster in Germania, al Dipartimento di Filosofia,  Centro di Filosofia della Scienza,  Centro di Etica applicata, e al Dipartimento di  Teologia Protestante, sezione Storia della Chiesa. Dal 2009 è professore assistente presso l’Università della Ruhr a Bochum, al Dipartimento di Teologia Cattolica Romana/Filosofia Cristiana. Nel 2007 ha vinto il prestigioso premio “Karl Alber” per la miglior dissertazione filosofica e tesi post-dottorale con il suo libro “L’indispensabilità della Teologia Naturale”. Ecco l’intervento del teologo. (R.F.)

Io sono critico nei confronti della Prima Direttiva, perché rivela un atteggiamento di superiorità verso le altre civiltà. In questo somiglia alla paternalistica linea “lasciamoli in pace” che molti antropologi e attivisti politici moderni raccomandano nei confronti delle cosiddette società “primitive” della terra. Tuttavia, come reazione al brutale colonialismo e al cinico proselitismo del passato, una tale politica è comprensibile: inconsciamente e involontariamente ripropone un assunto imperialistico centrale. I membri delle società meno sviluppate vengono trattati come   bambini immaturi, incapaci di assimilare nuovi tipi di informazione o visioni del mondo discordanti. Però, nascondere di proposito informazioni  importanti a una persona perché la si ritiene dannosa per lei stessa non è altro che una velata forma di mancanza di rispetto. (nella foto: Christian Weidemann)

Ecco alcune regole generali per l’incontro con una civiltà aliena:
1.    In quanto creature razionali, gli individui extraterrestri intelligenti godono dello stesso status etico e legale degli esseri umani. In termini religiosi: devono essere trattati come nostri fratelli.
2.    Le differenze culturali devono essere rispettate e i requisiti che differiscono solo marginalmente dai nostri devono essere osservati . Tuttavia, se le visioni dominanti politiche, legali o etiche differiscono profondamente (per esempio riguardo alla dittatura, al cannibalismo, all’accusa del sangue, allo stupro abituale…) non possono essere considerate vincolanti per i visitatori umani e dovrebbero essere combattute, entro limiti ragionevoli dipendenti dalle situazioni concrete.
3.    Gli umani che stabiliscono un primo contatto dovrebbero mostrare un atteggiamento umile. Non ha senso cercare di imporre la propria visione religiosa, filosofica o scientifica a una specie aliena prima di aver imparato, o addirittura capito, le più basilari caratteristiche di quella società e del suo patrimonio di conoscenza. Non è affatto improbabile che durante il primo contatto venga fuori che gli allievi in realtà siamo noi.
4.    In linea generale, non c’è ragione di nascondere un certo tipo di conoscenza (o pretesa conoscenza) a una civiltà aliena (forse con l’eccezione degli armamenti). Le informazioni particolarmente scioccanti o sorprendenti dovrebbero ovviamente essere rivelate con cautela e buon senso. Se la maggior parte delle specie aliene non sono inclini a comunicare con noi, o se preferiscono non venire a conoscenza di certi aspetti della realtà, questo deve essere rispettato.
5.    Bisogna garantire che qualsiasi tipo di informazione data ai rappresentanti degli extraterrestri sia resa disponibile a tutti i membri della specie.

CHRISTIAN WEIDEMANN

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Prima Direttiva: i motivi di un referendum

Sergio “Doctor Who” Valzania è tornato dal suo più recente viaggio nel tempo con una notizia sensazionale: nel lontano futuro, la Prima Direttiva verrà sottoposta a referendum abrogativo!

Com’è noto questa importantissima norma etica, ispirata alla Carta dell’ ONU, sarà per secoli  uno dei cardini della politica estera della Federazione dei Pianeti Uniti. La Prima Direttiva vieta esplicitamente ogni interferenza con l’autonomo sviluppo di civiltà aliene, con particolare  cura nei confronti di culture tecnologicamente arretrate, che non abbiano ancora sviluppato il motore a curvatura e siano quindi incapaci di realizzare voli interstellari. A tali culture primitive dal punto di vista scientifico, non devono essere trasferite  tecnologie avanzate né rivelate informazioni relative  all’esistenza di altre specie senzienti nell’universo, per timore di uno shock culturale che ne potrebbe alterare irreparabilmente il naturale sviluppo.

Una volta assorbito l’effetto provocato dall’inattesa notizia, in redazione  si è scatenato il confronto tra favorevoli e contrari , ed è continuato, accesissimo, per  parecchie ore. Alla fine siamo giunti alla decisione di coinvolgere nel dibatitto i nostri lettori, indicendo a nostra volta un referendum  sulla Prima Direttiva, anche se solo a carattere consultivo.

Ma c’è dell’altro. Un paio di mesi fa si è tenuto a Orlando, in Florida, il cosidetto Congresso dell’Astronave dei Cent’Anni (100 Year Starship Symposium), dove si è di fatto costituito un movimento che  si dedicherà allo studio del volo interstellare e delle problematiche ad esso collegate in ogni campo e disciplina. Il primo contatto con una specie aliena è evidentemente una di queste,  e la Prima Direttiva è un tentativo di darvi risposta. Il nostro obiettivo è quello di avviare una discussione  sull’argomento, usando come tramite l’universo immaginario di  Star Trek, ormai familiare a tutti, per fornire, in prospettiva, un nuovo contributo al vasto e  frizzante dibattito internazionale attualmente in corso.
Ma lasciamo ora la parola al cronista.

Roberto Flaibani

Dal CORRIERE DELLA SERA del 26 maggio 3051

Entro pochi mesi il volto della Galassia potrebbe cambiare. Poche ore fa infatti la Camera dei Rappresentanti della Federazione dei Pianeti Uniti ha deliberato di sottoporre a referendum abrogativo la Prima Direttiva.
Il processo politico che ha condotto a questo risultato, fino a pochi anni fa assolutamente imprevedibile, è stato lungo e articolato. Con certezza tutto è cominciato quando sulla Terra è stato eletto come rappresentante presso la Federazione un cittadino del più piccolo dei due stati esistenti sul pianeta: un monaco del Monte Athos. L’evento è stato sorprendente dato che la Repubblica Monastica del Monte Athos conta appena duemila abitanti contro gli oltre otto miliardi dell’Unione dei Governi Terrestri. I suoi elettori hanno preferito un monaco ortodosso del Monte Athos a uno qualsiasi dei settemilatrecentodue candidati presentatisi nel collegio Terra. Il sistema elettorale uninominale a un solo turno ha consentito al monaco Epifanio di prevalere sui suoi avversari con poco meno di cento milioni di voti validi, che costituiscono comunque un buon risultato.
Appena entrato in carica il neoeletto ha subito chiarito che il maggiore obiettivo che si prefiggeva nel corso del suo mandato, come del resto risultava dal programma elettorale da lui elaborato e forse letto con poca attenzione da quanti lo hanno votato, consisteva proprio nella cancellazione della Prima Direttiva.

Sergio Valzania

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Le astronavi-arca: un’intervista con Greg Matloff

La prima conferenza dedicata dalla British Interplanetary Society esclusivamente al tema delle astronavi-arca ci è sembrata una buona occasione per fare il punto della situazione con Gregory Matloff, che avevo descritto quando scrivevo Centauri Dreams (il libro) come ‘l’uomo rinascimentale degli studi interstellari.’ Forse più noto per il suo continuo lavoro sulle vele solari, è comunque un uomo dai molteplici interessi. Ha portato a un pubblico più vasto il problema della propulsione nello spazio profondo con il suo libro The Starflight Handbook (1989), che copre l’intera gamma delle opzioni interstellari, ma per oltre trent’anni ha continuato a produrre testi scientifici su temi che spaziano dai Collettori di Bussard alle missioni con propulsione a fasci di microonde. Di recente si è interessato all’espansione della biosfera umana nello spazio, un argomento trattato in libri quali Paradise Regained: The Regreening of Earth (Springer, 2009) e Biosphere Extension: Solar System Resources for the Earth, scritto con C. Bangs, di prossima pubblicazione. Questi ultimi titoli indicano che il suo interesse nei confronti delle astronavi-arca, che Matloff aveva per la prima volta coltivato in studi pubblicati sul  JBIS (Journal of British Interplanetary Society) nei primi anni ’80, continua a essere molto vivo, come l’intervista che segue confermerà (Paul Gilster, 17 agosto 2011).

PG: Greg, so che tu hai un intervento in lista per la conferenza sulle astronavi-arca che la British Interplanetary Society organizza a Londra, anche se non ti è possibile partecipare di persona. E so anche che sei stato scelto dai fratelli  Benford per fare un intervento nel quadro del “100 Year Starship Symposium”. Quando, nel 2004, ho cominciato a fare ricerche in questo campo per il mio libro Centauri Dreams, ho scoperto che sei stato uno dei primi a diffondere questa affascinante nozione, l’idea che una nave spaziale potrebbe diventare un immenso habitat in grado trasportare migliaia, o addirittura centinaia di migliaia di persone tra le stelle. (Nell’immagine: Gregory Matloff).

GM: Sono stato uno dei primi scrittori scientifici ad occuparsi dell’argomento. L’idea in sé risale agli anni ’30 o addirittura prima. Astronavi-arca sono citate in un saggio filosofico di J. D. Bernal, The World the Flesh and the Devil (1929). C’è poi uno straordinario romanzo di fantascienza di Olaf Stapledon intitolato Starmaker (1937). L’autore non solo parla di astronavi-arca, ma lascia intendere che le stelle stesse siano dotate di coscienza.

PG: Gli anni ’30 sono stati un periodo eccezionalmente produttivo sia per la scienza che per la fantascienza.

GM: Estremamente produttivo. C’era un gruppo letterario all’Università di Oxford che è diventato giustamente famoso. Ne facevano parte C.S. Lewis e J.R.R. Tolkien, e il lavoro di Stapledon era spesso oggetto di discussione. Mi sarebbe molto piaciuto esserci e ascoltare quei ragazzi mettere in giro le loro idee poco prima della II guerra mondiale, un periodo in cui tutti sapevano che cosa sarebbe successo da lì a poco. Doveva essere fantastico. L’idea dell’astronave-arca poi scompare, benché Tsiolkovsky la citi parlando di serre spaziali e cose del genere. Ma non la sviluppa veramente e, a quanto ne so, nessuno l’ha mai tirata fuori fino agli anni ’70.

(Nell’immagine John Desmond Bernal, fisico e cristallografo inglese, nel suo The World, The Flesh & The Devil (1929) ha studiato la presenza umana in astronavi-arca e ha esaminato la possibilità delle vele solari molto prima che diventasse pane quotidiano per gli articoli scientifici.)

Prima che Gerard O’Neill entrasse in scena, venne Dandridge Cole che parlava di “macrolife” e della possibilità di scavare asteroidi con lo scopo di creare habitat dove poter lavorare. Lo stesso Gerard O’Neill è importante perché riprende l’idea e la concretizza. O’Neill aveva persone importanti che lavoravano per lui, come per esempio l’astronauta Brian O’Leary, e Thomas Heppenheimer, che divenne un noto scrittore di tematiche spaziali, ed Eric Drexler, che diventò il co-fondatore del campo della nanotecnologia. Erano tutte persone molto brillanti e lavorarono con O’Neill sul tema delle colonie spaziali. Sull’argomento O’Neill ha citato Stapledon, che Arthur Clarke considera un vero e proprio visionario della fantascienza, riferendosi a Starmaker.

PG: Le astronavi-arca rappresentano ancora un tema nella fantascienza d’oggi?

GM: Negli ultimi trent’anni ho trovato riferimenti forse in un paio di brani. In  Heart of the Comet (1986), di Greg Benford e David Brin, c’è gente che  scava nella cometa di Halley per renderla abitabile. Il libro ipotizza inoltre la possibilità di  caricare l’essenza umana in un computer e cose del genere. La fantascienza sembra aver fatto molti passi indietro rispetto a quella degli anni ’20 e ’30. Sì è andati nella direzione di una fantascienza militare da una parte e del fantasy dall’altra. Entro in libreria a cercare fantascienza, ben disposto a comprare, ma difficilmente c’è qualcosa che mi attira, persino da Barnes & Noble. Trovo la cosa piuttosto deprimente.

Guardarsi dentro: prospettive e conseguenze

PG: Tutto questo sembra molto lontano dall’intensa visione degli anni ’30.

GM: Proprio così. Probabilmente ora faremo esplorazione verso l’interno invece che verso l’esterno. Un libro che abbiamo acquistato di recente è How the Hippies Saved Physics, di David Kaiser (2011). Parla di persone che hanno cominciato ad applicare la meccanica quantistica alla coscienza umana. E’ venuto fuori che C (la moglie di Matloff – n.d.e.) e io conoscevamo bene uno di loro, Evan Harris Walker,  scomparso qualche anno fa. Era molto preso da questo approccio. Credo che quello che è successo è che l’esplorazione interiore, probabilmente a causa degli anni ’70, ha sostituito l’esplorazione esterna nella mente di molte persone. Potrebbe avere un senso: infatti negli anni ’70 si pensava che si potesse fare esplorazione prendendo una pillola o qualcosa del genere. In seguito imparare a farlo attraverso la meditazione e lo yoga è sembrato più facile che finanziare un progetto da miliardi di dollari per lanciare un gruppetto di persone nello spazio profondo.

PG: Proprio come è più facile configurare un sistema di realtà virtuale. Forse stiamo andando sempre nella stessa direzione.

GM: Penso di sì. Effettivamente, circa due anni fa, nell’ottobre del 2009, C e io siamo andati a un incontro di singularity people (i seguaci  dello scrittore Vernor Vinge, che ritene l’Umanità muoversi in direzione di una “singolarità digitale”, dove i computer sono diventati così intelligenti che gli Umani non riescono più a capire cosa fanno e le macchine delle prossime generazioni saranno completamente al di là della loro comprensione – n.d.e.). Eravamo ospiti di Greg Benford. Era molto interessante sentire quei brillanti matematici che parlavano di realtà virtuale infilandoci dentro la coscienza umana. E’ un pensiero attraente. Ma è più attraente del SETI? E’ più attraente dell’idea di andare veramente a colonizzare nuovi mondi o di estendere la biosfera al di là della Terra — non saprei! E’ un argomento che affronto continuamente con gli studenti. Alcuni sono molto più interessati all’esplorazione interiore che a quella esterna e io non ho nessuna risposta al problema, tranne che spero che estenderemo la biosfera, perché, a  mio avviso, si tratta di un obiettivo di consapevolezza tecnologica. E’ una cosa che possiamo fare e dovremmo farla piuttosto che lasciare tutti quanti continuare a vivere dentro a una scatoletta. Ma magari verrà fuori che io e te siamo in minoranza su questo argomento.

(Nell’immagine Olaf Stapledon, un punto di riferimento fondamentale per C.S. Lewis e J.R.R. Tolkien. Influenzò le successive opere di Lewis, che infatti furono scritte in parte come risposta alle idee dello stesso Stapledon).

Le ragioni per costruire un’astronave-arca nel breve periodo

PG: Può darsi, ma penso che il concetto di astronave-arca sia in qualche modo l’espansione della biosfera portata alle estreme conseguenze. Perché si tratta di navi gigantesche. Ma quanto sono grandi concretamente?

GM: Ci sono varie stime per quanto riguarda le dimensioni di una astronave-arca. Se parliamo di un’arca interstellare, che è un po’ come vivere in un sottomarino, allora potrebbe avere le dimensioni di un sottomarino. Questo lo diceva Edward Gilfillan negli anni ’70 autore di Migration to the Stars, 1975). Era un professore emerito del MIT. Ma le colonie di O’Neill hanno molto più senso. Le più piccole peserebbero sulla Terra quasi mezzo milione di tonnellate. Potrebbero accogliere intorno a diecimila persone e avrebbe la dimensione massima di circa un chilometro. Volendo costruirne una più grande, in grado di ospitare una popolazione di centomila unità, si parlerebbe di qualcosa con una massa tra i 5 e i 50 milioni di tonnellate. Ho dimenticato il numero esatto, ma si tratta del modello 3 di O’Neill, una cosa di circa dieci chilometri di lunghezza, vale a dire approssimativamente le dimensioni di Manhattan.

PG: Si tratta effettivamente di costruzioni enormi. Ma quali sono le motivazioni che ci potrebbero indurre a realizzarle?

GM: Secondo O’Neill (nell’immagine: Gerard K. O’Neill) il motivo principale sarebbe stato la possibilità di approvvigionare la Terra di energia. Pensava che saremmo dovuti partire per scavare miniere sulla Luna, e anche sugli asteroidi più vicini, per procurarci il  materiale per costruire satelliti dedicati a raccogliere energia solare e spedirla sulla Terra. Ed è proprio quello che farebbe la popolazione di questi habitat spaziali molto prima di migrare altrove. Purtroppo, la tecnologia lo ha in un certo senso superato in questo campo. O’Neill ha progettato i suoi habitat negli anni ‘70, quando i moduli fotovoltaici avevano un’efficienza forse del dieci percento e uno spessore di circa un millimetro o qualcosa del genere. Per realizzarli sarebbe servito un sacco di materiale. Ora l’efficienza è salita al 30 percento e parliamo di circa 10 o 20 micron. Sulla vela solare giapponese IKAROS si stanno mettendo alla prova alcuni di questi moduli fotovoltaici ultrasottili. Qui si parla di qualcosa che è spesso circa 20 micron e ha un’efficienza di certo superiore al 10 percento.

PG: E i test hanno avuto successo.

GM: Sì, un grande successo, e naturalmente si spera che poi non venga fuori che  i materiali si degradano con il tempo. Il capo del gruppo giapponese IKAROS ha fatto un intervento ad Aosta, ma purtroppo non aveva ancora dati sulla degradazione di queste vele. E’ vero che è passato solo un anno, ma finora stanno funzionando alla perfezione. Quindi potrebbero funzionare benissimo in ambiente interplanetario. Dal punto di visto dell’energia questa è un’ottima cosa, perché significa che, in particolare con il Falcon 9 Heavy, se le cifre di Elon Musk sono esatte, potremmo riuscire a lanciare satelliti per raccogliere energia solare in orbita geosincrona persino se sono stati costruiti direttamente qui sulla Terra. E che questi, se hanno una durata considerevole e una buona efficienza, potrebbero addirittura rivelarsi remunerativi. Vedremo come si mettono le cose. Tutto ciò è ottimo dal punto di vista dell’energia terrestre, ma in un certo senso rappresenta una battuta d’arresto per le colonie di O’Neill. Nel frattempo sta nascendo qualcosa di totalmente inatteso: il turismo spaziale. A guardarlo bene è un fenomeno molto interessante. Già qualche migliaio di persone si sono prenotate per la Spaceship II di Richard Branson, spendendo  circa 150.000 dollari a testa per sperimentare dieci o quindici minuti di assenza di peso. Altri, non ho idea di quanti siano, si stanno prenotando, al costo di un milione di dollari, con Robert Bigelow, che vorrebbe costruire un hotel spaziale attraverso la sua Bigelow Aerospace. A questo punto qualcuno potrebbe osservare che se si prende un hotel spaziale e lo si vuole gestire in maniera efficiente ed economica al di sopra dell’orbita bassa, bisogna aggiungerci una serra per coltivare almeno una parte del cibo. E forse bisognerebbe studiare qualche maniera per proteggerlo dai raggi cosmici al di là della magnetosfera, usando campi magnetici oppure schermature massicce. Se così fosse, i moduli gonfiabili di Bigelow o gli hotel dello spazio potrebbero cominciare ad avvicinarsi alle dimensioni di una astronave-arca.

PG: Pensiamo sempre alle astronavi-arca come a una realtà che sarà possibile tra moltissime generazioni, ma quello di cui stiamo parlando in realtà non è poi così distante.

GM: No, tutte queste cose stanno succedendo a notevole velocità. E, secondo me, molti ne sono scontenti perché hanno in mente il vecchio modello di sviluppo spaziale, in cui tutto è in mano al governo, con pochissimi benefici per il volgo. Ma è sempre possibile che un singolo individuo, molto ricco e in cima alla scala economica, decida di finanziare questa impresa così come i ricchi  finanziarono il Rinascimento 500 anni fa.

Trasferirsi nel cosmo

(Nell’immagine: l’interno di Rama, un’astronave-arca aliena, descritta da Arthur Clarke nell’omonimo romanzo. Appare in tutto e per tutto simile al Cilindro di O’Neill modello 3).

PG: E’ un’idea affascinante. E quindi è di crescita organica che stiamo parlando. Quando ci avventuriamo nello spazio per qualsiasi ragione, cominciamo a costruire in piccolo quel tipo di habitat che potrebbe alla fine diventare piuttosto grande, delle dimensioni delle strutture di O’Neill. E poi si giunge a un punto in cui la gente è stata in uno di questi habitat abbastanza a lungo da considerarlo un modo di vita privilegiato. C’è la possibilità allora che qualcuno dica: “restiamocene nel nostro habitat e andiamo a esplorare le stelle”?

GM: Gli studi fatti sulle astronavi-arca nei primi anni ’80 da gente come Alan Bond, Tony Martin, o io stesso, indicano che possiamo parlare di viaggi millennari, che durano un paio di migliaia di anni usando motori a impulso di fusione o vele solari ad alto rendimento che vengono dispiegate vicino ai soli. E forse ci sono altri sistemi da prendere in considerazione, per esempio la vela elettrica. Naturalmente, una volta che c’è una popolazione che abita lassù o è abituata a vivere nello spazio profondo, un gruppo di individui senza legami con la Terra, qualcuno a un certo punto potrebbe anche decidere di traslocare ad Alpha Centauri, o a Tau Ceti o in qualsiasi altro posto. Gli abitanti delle astronavi-arca potrebbero diventare un inedito genere di migranti, che viaggiano tra le stelle e scelgono di non abitare in nessuno dei pianeti con cui entrano in contatto, limitandosi a fare rifornimento e proseguire. E’ uno scenario che ricorda la fantascienza degli anni ’70, per esempio gli Esterni di Larry Niven, una delle razze aliene del suo Ciclo dello Spazio Conosciuto. Gli Esterni fanno esattamente questo: si spostano in astronavi-arca, e trovano poco elegante viaggiare a una velocità superiore di uno o due percento a quella della luce.

PG: Questo mi piace moltissimo, perché è un capovolgimento totale del modo di pensare comune. Cerchiamo tutti di andare più veloci possibile e, al tempo stesso, abbiamo tutti la percezione degli orizzonti a breve termine. Qui invece si dice: perché tanta fretta? Se non ci arriviamo in questa generazione, forse potremo arrivarci nella prossima, o forse tra un centinaio di generazioni.

GM: Proprio così. Ed è quello che fanno. Se ricordo bene, la ragione per la quale i terrestri avevano sviluppato l’hyperdrive in quelle storie, è che si tratta di un oggetto di scambio. Gli Esterni non sono interessati a cose del genere,  ma le scambiano per ottenere quello che veramente desiderano. Indubbiamente l’hyperdrive è una tecnica interessante; permette a chi lo vuole di andare più veloce, ma per noi il viaggio in sé è quello che davvero conta.

PG: Mi piacciono molto le storie di Niven di quell’epoca. Adesso che mi ci fai pensare mi viene voglia di rileggerne alcune.

GM: Certo! Sono fantastiche. E più ci penso e più la fantascienza è signficativa per la scienza. La fantascienza visionaria è molto, molto importante. Gente come Clarke, Asimov, Stapledon. Asimov afferma che le prime migrazioni dalla Terra avvengono grazie alle astronavi-arca, che lui chiama interstellar arks.

PG: In quali libri?

GM: Nel Ciclo della Fondazione dice che le rovine di alcune di queste arche sono scoperte vicino a pianeti in orbita intorno a varie stelle, tra cui uno o due pianeti nel sistema di Alpha Centauri, e non sanno da dove queste provengano. Una delle ipotesi è che fossero originarie di Sol, 50.000 anni prima. Ma la documentazione è andata smarrita.

L’astronave-arca e la vela

(Nell’immagine:: una vela solare fotonica in formato “eliogiro” a sezioni indipendenti)

PG: Greg, anche se non vai a Londra per la conferenza sulle astronavi-arca, so che un vi verrà presentato un tuo articolo sul tema della propulsione a mezzo di vele. Puoi dirci qualcosa sull’argomento?

GM: Per quanto riguarda le vele le cose stanno così: ora sappiamo che le vele solari sono l’unico tra i sistemi di propulsione per i viaggi interstellari suggeriti fino ad ora che può essere usato per accelerazione, decelerazione e schermatura dai raggi cosmici strada facendo, perché le vele semplicemente si possono avvolgere intorno all’astronave. Quindi è uno strumento con triplice funzione, cosa che nessuno degli altri metodi possiede. E nel mio testo passo in rassegna molta della letteratura in cui si tratta di accelerazione e decelerazione e spiego che, al momento, il materiale più studiato per le vele è il berillio. A quelli della NASA proprio non va giù.

Les Johnson [NASA MSFC] era presente alla conferenza di Aosta, non ricordo se è quella in cui c’eri anche tu, e quando ho descritto come funziona una vela al berillio ha fatto una perfetta imitazione di Indiana Jones esclamando, “Oh no, perché proprio il berillio?” E non aveva tutti i torti. Se la NASA vuole costruire una sonda per la Nube di Oort, che sarà una piccola arca del ventunesimo secolo (e da qui a cinquanta o sessanta anni potrebbe realmente costruire un prototipo di veicolo spaziale capace di realizzare tanto un volo interstellare, quanto  l’esplorazione della Nube di Oort) ora come ora il berillio è l’unico candidato come materiale per la vela, ma purtroppo è anche altamente tossico. Secondo Les, se usiamo questo materiale dovremo affrontare enormi perdite e gravissimi problemi di sicurezza. Io ho capito il suo ragionamento, ma la tecnologia cambia molto in fretta. Ci sono oggi materiali come i nanotubi di carbonio e più recentemente il grafene. Sono interessanti perché il loro spessore può essere misurato in nanometri (cioè dell’ordine di un paio di molecole). Vele così costruite avrebbero riflettanza o assorbanza finite, cioè sarebbero molto robuste, anche se di massa minima. Si tratta naturalmente di vele fotoniche, quindi si può certamente immaginare di ridurre il tempo della traversata interstellare con la vela a qualcosa come un millennio, o forse ancora meno. Non so. Esiterei a dire che abbiamo scoperto già tutto.

PG: A dire il vero ricordo che Les diceva questo a proposito del berillio due anni fa ad Aosta. Ma tu sostieni che questi nuovi materiali saranno molto più sottili di tutto quello che si potrebbe fare con il berillio?

(Nell’immagine Les Johnson mostra un campione di materiale al carbonio per le vele solari del futuro)

GM: Penso che saranno al tempo stesso più sottili e più robusti di quello che stiamo facendo con il berillio e che potrebbero non essere tossici durante la lavorazionee . Ora come ora sono costosissimi. Procurarsi la quantità di grafene sufficiente a coprire un francobollo costerebbe qualcosa come 75 milioni di euro. E, di conseguenza, costruire un’intera astronave manderebbe in rovina il pianeta, anche se il pagamento fosse dilazionato per un secolo intero. Quindi il prezzo del grafene deve scendere, e di parecchio. Uno dei partecipanti al congresso di Aosta sosteneva che questo non è impossibile, anzi che è proprio quello che è successo all’alluminio. Quando venne per la prima volta riconosciuto come un metallo con grandi potenzialità commerciali, direi un secolo e mezzo fa, l’alluminio era notevolmente costoso. Ma poi furono sviluppati diversi processi commerciali e il prezzo cominciò a scendere vertiginosamente. E mentre scendeva vennero trovate sempre più applicazioni che contribuirono ad abbassarlo ulteriormente.

PG: Che tipo di missione prevederesti? Possiamo parlare di un passaggio vicino al Sole (per sfruttare l’effetto fionda gravitazionale n.d.e.), ma i nostri colonizzatori non sembrano avere una grande fretta, no?

GM: Effettivamente no. Utilizzando il grafene si potrebbe partire direttamente dall’orbita terrestre per arrivare a destinazione in un migliaio di anni. Perché è molto, molto sottile, dipende da come la sua riflettanza o assorbanza variano con la temperatura. In realtà non sappiamo ancora molto su questo materiale. Ma per il momento non possiamo fare ancora nulla di concreto: è un materiale nuovo di zecca, con cui è molto difficile lavorare. E’ costosissimo e ci sono solo una manciata di laboratori in tutto il pianeta in grado di produrlo. Quindi, ora come ora, è un materiale scientifico e non un materiale ingegneristico.

La vita all’interno del colosso

PG: Quando si parla di viaggi millenari entrano in gioco enormi questioni di ordine sociologico.

(Nell’immagine: Robert Heinlein)

GM: E’ vero: l’equipaggio dovrebbe affrontare interessanti questioni sociologiche. Come diventare una società capace di restare intatta così a lungo? Era interessante che Arthur C. Clarke non fosse ottimista per quanto riguarda la sociologia, mentre lo era per quanto riguarda la tecnologia. In un ciclo di romanzi iniziato con Incontro con Rama (1972), Rama è una astronave-arca aliena che arriva nel Sistema Solare e invita i terrestri a lanciare un’astronave e viverci con alcuni degli alieni. Alla fine alcune migliaia di terrestri accettano e devono decidere come vivranno sulla astronave-arca. Decidono che la loro sarà una società con molti eventi sportivi e quindi costruiscono varie strutture per ospitarli. Ma uno dei giocatori più bravi decide di prendere il potere. E organizza una squadra di individui che lavorano per lui e che riducono in schiavitù o massacrano tutti gli altri maschi mentre le donne diventano giocattoli sessuali, dando vita uno stato fascista di cui diventa il capo. Ma poi una delle donne si ribella e riesce a stabilire un contatto con l’intelligenza che controlla l’astronave-arca, che è l’intelligenza suprema dell’universo, ottiene aiuto e riesce a scatenare una rivoluzione coronata dal successo. Sì, d’accordo. In ogni circostanza quello che ci presenta nei suoi libri è pessimismo nei confronti della sociologia, come d’altra parte anche Heinlein in Universe e Common sense nei primi anni ’40. C’è una astronave-arca che viaggia tra la Terra e Proxima Centauri, ma tutte le strutture sociali si sfasciano, e col passar del tempo i viaggiatori si convincono che l’universo sia l’astronave-arca stessa. Queste due storie sono poi confluite nel romanzo Orphans of the Sky (in italiano Universo N.d.T.), pubblicato con questo titolo nel 1963. E’ una storia molto ben congegnata e quindi a un certo punto i protagonisti riescono a entrare nel sancta sanctorum, la stanza del controllo, vedono che cosa sono le stelle, scoprono la verità riguardo all’universo e proprio mentre stanno attraversando un sistema solare che probabilmente è il sistema di Proxima Centauri dove, guarda caso, c’è un pianeta abitabile. In qualche modo la navetta da sbarco può essere manovrata anche da non addetti ai lavori quindi riescono ad atterrare. Ok, Heinlein stava facendo l’impossibile per dare un lieto fine alla sua storia, ma in ogni caso la sociologia sarà un elemento di grande peso, perché non abbiamo mai avuto piccole comunità umane isolate per un periodo di tempo così lungo. Ci sono arrivate dal passato notizie a proposito di alcune esperienze di questo tipo, che hanno avuto esiti non proprio felici.

Una delle esperienze è stata quella dei Vichinghi che erano arrivati nel Vinland (l’odierna Groenlandia n.d.e.) e vi avevano insediato una piccola colonia (la vicenda è raccontata nella Saga of the Greenlanders). Una delle donne è Freydis, la figlia di Erik il Rosso, che decide che gli inverni sono troppo freddi. Vuole avere più caldo: perché deve avere solo un maschio da cui farsi fare le coccole? Quindi massacra tutte le sue sorelle in modo da avere tutti gli uomini per sé. Vivono in una piccola colonia e non hanno niente a che fare con gli altri abitanti della zona, cioè i nativi americani, che chiamano Skraelings. Questo potrebbe forse essere un esempio di colonia spaziale in cui le cose sono andate male e che si sta trasformando in tragedia.

PG: D’altra parte penso che una potenziale ragione di ottimismo sarebbe che una astronave-arca sufficientemente grande avrà una popolazione piuttosto numerosa, quindi una maggiore diversificazione può forse giocare in favore della sopravvivenza. Ma io credo che la cosa più giusta che hai detto è esattamente in sintonia con la conferenza dell’astronave dei cent’anni, e cioè che, mentre comunemente si pensa al volo interstellare come se fosse un problema di propulsione, un tale campo di ricerca richiede  in realtà un approccio multidisciplinare.

(Nell’immagine, l’interno di un cilindro di O’Neill modello 3, progettato come colonia spaziale per ospitare 100.000 persone).

GM: Verissimo. Hai detto bene, è importante avere una popolazione numerosa e credo che O’Neill ipotizzasse che un habitat spaziale, per essere autosufficiente, dovesse avere una popolazione di circa un centinaio di migliaia di unità, o almeno di svariate decine di migliaia. A questo punto bisogna chiedersi come la gente passerà il tempo. Se abbiamo una popolazione così numerosa, che cosa faranno tutti in mezzo alle stelle? Forse bisogna progettare una nave in modo tale che  la nave stessa non sia mai del tutto finita. Forse l’ecosistema ha sempre bisogno di aggiustamenti per poter funzionare. O forse si potrebbe lanciare una seconda nave piena di materiali da utilizzare al bisogno. Uscire fuori e andare a lavorare sulla seconda nave diventerebbe uno dei periodici episodi eroici di questa cultura chiusa. Penso al fatto che sembriamo sempre aver bisogno di eroi, se non in guerra, almeno nello sport. Guarda il numero di sport che il mondo industrializzato e sviluppato pratica oggi, e solo per mantenersi in salute. Questo potrebbe essere anche un modo per dare un ruolo nella società a coloro che altrimenti rischierebbero di trasformarsi in criminali.

Uno studio multidisciplinare

PG: Tutto ciò ci spinge a tener conto di sociologia, filosofia e storia, per osservare il comportamento umano in scenari ambientati in luoghi remoti.

GM: Sì. Mi piacerebbe moltissimo conoscere la storia degli inizi della civiltà minoica nei luoghi dove si trova la moderna Gaza. O quando  le popolazioni  minoico-micenee colonizzarono Mileto in Asia Minore. Mileto divenne una sorta di progenitore della Russia e di molti paesi dell’Europa dell’est, perché proprio da Mileto, circa dal 1000 a.C. in poi, cominciarono a partire coloni in gran numero, che costruirono insediamenti in tutta l’area del Mar Nero. Vorrei tanto sapere quanti di loro ebbero successo e quanti fallirono, che tipo di interazione c’era. Si facevano la guerra tra di loro? Combattevano contro le popolazioni indigene? Mi affascina molto anche la storia degli antichi Etruschi. Erano, ovviamente, fortemente influenzati dalla civiltà minoico-micenea, ma in che modo questo avveniva? Erano una colonia diretta? Probabilmente non lo sapremo mai. O erano popolazioni indigene che  si davano da fare per cercare di costruire le loro proprie città?

PG: Hai menzionato la possibilità di avere una seconda nave contenente risorse che la prima potrebbe sfruttare. Quella della seconda nave è comunque una buona idea perché proprio la natura umana ci dice che abbiamo bisogno di un vicino, un eventuale “altro da noi”.

(Nell’immagine: un libro da non perdere)

GM: C’è la possibilità di inviare una piccola flotta, invece di singole navi, soprattutto se si sta usando qualcosa come una vela solare fotonica o addirittura una vela elettrica, perchè la propulsione è sempre a costo zero, e la possibilità di partire potrebbe essere garantita a tutti quelli che lo richiedono. Potrebbero commerciare tra di loro, forse potrebbero organizzare competizioni politiche o atletiche, o addirittura alcune forme di guerra fortemente ritualizzate, come sappiamo che succedeva anticamente presso le popolazioni native americane. Potremo mettere alla prova qualsiasi tipo di modello sociale tramandatoci dalla storia.

PG: Questa discussione ci riporta a quella meravigliosa conferenza del 1983 intitolata “Interstellar Migration and the Human Experience” (le migrazioni interstellari e l’esperienza umana), in cui tu gestivi un gruppo multidisciplinare che si radunava per esaminare questo tipo di questioni, per esempio eventi quali la colonizzazione delle isole del Pacifico.

GM: Sì, è proprio quello che ha fatto Ben Finney. Purtroppo io in realtà non ero presente a quella conferenza, tenutasi a Los Alamos a 1983, e mi dispiace moltissimo. Non ho mai incontrato Ben Finney e vorrei molto farlo.

Titolo originale: “Worldships: A Interview with Greg Matloff”  scritta da Paul Gilster e pubblicata in Centauri Dreams il 17 agosto 2011. Traduzione italiana di Beatrice Parisi e Roberto Flaibani. Questo articolo prosegue una fase di collaborazione con Centauri Dreams, che ci auguriamo lunga e fruttuosa.

L’astronave dei cent’anni: nascita di un movimento

Il 2 ottobre scorso si è concluso a Orlando (Florida) il primo congresso pubblico dedicato al volo interstellare. La copertura mediatica in rete è stata buona e perfino testate prestigiose come il New York Times e il Los Angeles Times hanno dedicato ampio spazio all’evento. Noi abbiamo deciso allora di raccogliere quanto più materiale possibile (ma chissà quanto ce n’è sfuggito!) e di rielaborarlo pazientemente per ottenere il colorito collage che offriamo qui ai nostri lettori.

“Su, verso le stelle! Marte ai codardi.” – (Richard Obousy – Icarus Interstellar)

Il congresso sembrava piuttosto una convention di fantascienza, anche se con solidi contenuti scientifici e pervasa da un’atmosfera di grande entusiasmo. Era divertente vedere certe facce da scienziato catalogare i concetti della fantascienza: stargates, motori a curvatura, grandi navi generazionali, grovigli biologici e alieni. Volevano ingegnerizzare le idee a cui abbiamo dato corpo nelle nostre storie. Mi sono divertito un sacco! – ha scritto sul suo blog Gregory Benford, autore di fantascienza, mentre il fratello Jim, un noto fisico, coordinava il più importante dei sette “percorsi” in cui era organizzato il congresso, quello dedicato ai sistemi di propulsione. Paul Gilster, editore e principale firma di Centauri Dreams, il blog che da voce alla Tau Zero Foundation, l’ha definito “la Woodstock dei viaggi interstellari”.

I partecipanti rappresentavano un eterogeneo mix di un migliaio tra ingegneri, scienziati, scrittori di fantascienza, studenti e sognatori. Di solito i festival musicali vengono costruiti sui nomi degli ospiti famosi, e infatti la sessione di fisica “esotica” era diretta da una rockstar degli appassionati dello spazio: Marc Millis, presidente della Tau Zero Foundation, famoso per aver persuaso la NASA a organizzare un programma pluriennale dedicato alla fisica d’avanguardia della propulsione, e per essere l’autore di un massiccio volume sullo stesso argomento in cui un capitolo intero è dedicato a come tener lontana la gente fuori di testa. Molti brontolavano che quell’incontro avrebbe dovuto svolgersi al Lunar Hilton, e non lì, in Florida, dando voce al malumore contro la NASA, accusata di essersi trasformata, dopo trent’anni di Shuttle e ISS, da ente di ricerca ed esplorazione in una specie di ufficio postale. Qualsiasi programma spaziale ha bisogno di un sogno, senza sognatori non si va da nessuna parte – così il dottor J. Breeder, autore di uno scioccante studio sull’uso della fionda gravitazionale per raggiungere velocità relativistiche.

Gli organizzatori devono anch’essi pagare un tributo alla fantascienza. Lo ha ammesso David Neyland della DARPA, l’agenzia governativa che fa capo al Pentagono ed è l’organizzatrice, insieme alla NASA, non solo del congresso, ma anche dello studio che l’ha preceduto. E’ inoltre l’erogatrice del premio di 500.000 dollari che verrà assegnato tra pochi giorni al gruppo che fornirà le migliori garanzie di essere in grado, da qui a un secolo, di produrre un piano particolareggiato che preveda effetti collaterali e ricadute non solo tecnologiche del volo interstellare, oltre al progetto vero e proprio dell’astronave che materialmente lo porterà a termine. Neyland considera Jules Verne e Robert Heinlein suoi ispiratori, il primo per aver pubblicato “Dalla Terra alla Luna” poco più di 100 anni prima della missione Apollo 11, il secondo come autore del romanzo “Time for the Stars”, in cui si narra di un’organizzazione chiamata “Long Range Foundation” che si era assunta il compito di ispirare a una nuova generazione di ingegneri e scienziati il sogno del volo interstellare. Ma la DARPA ha anche obiettivi più pragmatici, e si aspetta che un tale sforzo collettivo produca strada facendo una forte ricaduta di nuovi “prodotti” immediatamente fruibili, anche se non di natura materiale. Per esempio un nuovo algoritmo informatico, nuovi principi fisici e matematici, nuove tecniche per le culture idroponiche, nuove architetture filosofiche e religiose e, naturalmente, nuove applicazioni militari. Al termine del congresso, Neyland ha dichiarato di ritenersi molto soddisfatto, e di considerare i suoi obiettivi pienamente raggiunti.

L’agenda del congresso era quanto mai eclettica, per riflettere il numero e la profondità dei problemi sollevati da un tema come quello dei viaggi interstellari. I lavori erano organizzati su sette percorsi: soluzioni per i problemi di tempo e distanza; habitat e scienze ambientali; biologia e medicina dello spazio; educazione e considerazioni sociali, economiche e legali; destinazioni; considerazioni filosofiche e religiose; comunicazione della visione. L’agenda completa è molto interessante e può essere scaricata dal sito ufficiale del congresso. A questo punto anche un reportage mirato solo ai temi più importanti discussi al congresso sarebbe comunque troppo lungo, così questa volta ci occuperemo esclusivamente dell’argomento più importante e gettonato: tempo, distanze e sistemi di propulsione. Agli altri “percorsi”, seppure interessantissimi, ci dedicheremo più in là, magari quando saranno disponibili gli atti del congresso.

Tempo, distanze e sistemi di propulsione : ai fini del volo interstellare, è stato bocciato senza riserve il razzo a propellente chimico, che però rimarrà chissà per quanto tempo ancora l’unico sistema per liberarsi del pozzo gravitazionale terreste e raggiungere l’orbita bassa a 400 km d’altezza, da dove è possibile utilizzare i sistemi di propulsione per lo spazio profondo. Sono stati proposti svariati tipi di propulsori per equipaggiare le navi che faranno servizio nel Sistema Solare e quelle che tenteranno i primi voli interstellari, e alla fine il dibattito si è polarizzato intorno a due categorie: i razzi a propulsione nucleare e le vele solari.

I razzi a propulsione nucleare. Geoff Landiss del Glenn Center della NASA ha dichiarato che il loro programma di sviluppo di un motore a fissione, iniziato negli anni ’60 con il reattore NERVA, e continuato con il Timberwind, è giunto ora al modello di terza generazione, e ha aggiunto: lo spazio è un posto bellissimo per usare il nucleare, perché è già naturalmente radioattivo. Peccato che ancor oggi nessuno sia riuscito a controllare il processo di fusione nucleare: la reazione è sempre di tipo esplosivo. Considerato questo, i fisici hanno proposto una nuova idea, la propulsione nucleare a impulsi, cioè un metodo per sfruttare l’energia prodotta da micro-esplosioni nucleari innescate bombardando con raggi laser delle minuscole palline di materiale da fusione. Questo tipo di innesco è già stato utilizzato con successo per altri studi. Ma parecchi funzionari della NASA sono convinti che qualsiasi proposta di utilizzo del nucleare nello spazio incontrerebbe oggi un’isterica opposizione popolare. Non convinto, Greg Benford ha chiesto ad alcuni di loro se erano stati fatti sondaggi per conoscere esattamente l’opinione del pubblico. Gli hanno risposto di no….

Vele Solari. Le tradizionali vele fotoniche diventano inutilizzabili oltre l’orbita di Giove. A quella distanza, infatti, la luce del Sole è così fioca da non poter trasmettere alla vela nemmeno l’energia necessaria a governare la nave. Ma se, al posto della luce del Sole, per gonfiare la vela si potesse disporre di un gigantesco laser da 10¹⁶ watt, e di una vela con una superficie dell’ordine di parecchi chilometri quadrati, allora sussisterebbero le condizioni per inviare un’astronave di 500 tonnellate fino ad Alfa Centauri con un volo di una trentina d’anni. Un’ipotesi del tutto irrealistica dal punto di vista economico, ma sostituendo il laser con fasci di microonde, e diminuendo drasticamente la stazza grazie alle nanotecnologie e sopratutto rinunciando a un equipaggio umano, i costi crollerebbero e si potrebbe puntare alla costruzione di un esploratore robotizzato.

La scienza “esotica”. Richard Obousy di Icarus Interstellar, un gruppo di studiosi che già da un paio d’anni sta autonomamente lavorando al progetto di una nave interstellare, ha affermato che Icarus non dovrebbe avere dimensioni e peso superiori a quelli della Nimitz, una delle più grandi portaerei americane. In effetti siamo capaci di costruire grandi oggetti, ma non di metterli in orbita – ha dichiarato. E questo infatti è il problema: abbiamo una conoscenza approfondita della fisica della fusione nucleare, del laser e delle vele solari, ma anche un forte deficit di competenze ingegneristiche. Questi ostacoli, però, potrebbero  forse essere superati entro la fine del secolo grazie a oculati finanziamenti, ma il problema del volo interstellare rimarrebbe almeno parzialmente irrisolto. Infatti razzi nucleari e vele solari possono garantirci il controllo del Sistema Solare, e aldilà di esso, una lenta esplorazione dei sistemi stellari entro una quindicina di anni luce intorno a noi: questo è quanto si può sperare di ottenere muovendosi a velocità sub-luce. Molti dei convenuti a Orlando cercavano risposte diverse e si sono affollati alle sessioni di ”fisica esotica”, dove uomini come Millis, Kramer, White e altri hanno spiegato in che modo stanno cercando i presupposti teorici per superare, o aggirare, il limite imposto dalla velocità della luce. Per farlo, stanno ripartendo dai concetti base della Fisica, reinterpretandone o addirittura riscrivendone intere parti. E’una sfida intellettuale impervia ma esaltante. Marc Millis ha detto: Non coltivate nessuna aspettativa, il nostro compito è veramente molto duro: ciò che dovete fare è affrontare proprio quelle sfide che mettono a disagio i vostri colleghi. Questi territori di ricerca sono pieni zeppi di gente fuori di testa, bisogna tenerla lontana. Ricordate, la differenza tra loro e voi è che loro sono convinti che l’idea che hanno in mente sia assolutamente corretta, mentre voi siete *quasi* certi che la vostra sia sbagliata.

Per le conclusioni lasciamo volentieri la parola a Paul Gilster:

Quello che io chiamo “il piacere della possibilità estrema” ha animato gli studi sui viaggi interstellari fin dai tempi di Robert Forward. Funziona così: noi sappiamo bene che le distanze tra le stelle sono così grandi da superare ogni immaginazione. Invece la maggior parte del pubblico lo ignora e vede una missione interstellare solo come una tappa successiva all’esplorazione del Sistema Solare esterno. Ma gli scienziati e gli ingegneri che lavorano in questo campo hanno realizzato quanto questi viaggi siano realmente fuori dalla portata dell’attuale tecnologia, perciò non hanno timore di fare congetture fino al limite del plausibile e spesso anche oltre. Leggete da cima a fondo documenti sui viaggi interstellari come quelli presentati al congresso e sarete presi in un brainstorming vivace e contagioso. E’ quel tipo di continua rielaborazione mentale di un’idea che un John Coltrane e un McCoy Tyner fanno con un tema musicale.

E’ bello veder riapparire ancora il congresso tra le notizie diffuse dai media. Forse un giorno questi concetti non sembreranno più così esoterici. Mi  balza agli occhi proprio ora che il mio word processor segnala la parola ”starship” come errore di ortografia. Abbiamo bisogno di mettere radici più profonde nella cultura. Possiamo incominciare facendo quello che Neyland ha detto al New York Times di voler fare, cioè iniziare a proporre alla gente qualcuno di questi difficili problemi, senza dimenticare che la natura ci ha posto di fronte il problema più arduo, in termini di tempi e distanze, che il genere umano abbia mai affrontato. Solo il piacere della possibilità estrema accende lo spirito, quando si è pronti a mettere in discussione qualsiasi cosa e la sfida è immensa.

ROBERTO FLAIBANI

Fonti principali

1. The Los Angeles Times
   The research-and-development arm of the U.S.military is launching
   a 100 -Year Starship Study to find the technologies necessary for
   interstellar travel. – By Anna Khan
2. The New York Times
   Not Such a Stretch To Reach for the Stars – By Kenneth Chang
3. The Space Review
   The journey of 100 years begins with a single Weekend – By Jeff Foust
4. Centauri Dreams
   The Joy of Extreme Possibility – by Paul Gilster
5. Slate
   DARPAS’s 100-year starship symposium: alien religion , solar propulsion – By Konstantin Kakaes
6. The Gregory Benford’s Blog
   The First Hard Science Fiction Convention – By Gregory Benford

Fonti secondarie

Space com – http://www.space.com/13135-100-year-starship-symposium-darpa-nasa.html

Space com – http://www.space.com/13152-aliens-religion-impacts-extraterrestrial-christianity.html

Space com – http://www.space.com/13165-interstellar-travel-starship-destinations.html

Popular Mechanics – http://www.popularmechanics.com/

TOPIX – http://www.topix.com/

Silobreaker -http://www.silobreaker.com/

 Stardrive – http://www.stardrive.org/

 Today in scope – http://todayinscope.com/

 Newsplurk – http://technology.newsplurk.com

 Portal to the Universe – http://www.portaltotheuniverse.org

 Zmescience – http://www.zmescience.com/

 KurzweiL accelerating intellingence – http://www.kurzweilai.net/

 Mail online – http://www.dailymail.co.uk/home/index.html

 International businees times – http://www.ibtimes.com/

 Grand Strategy: The View from Oregon – http://geopolicraticus.wordpress.com/

 Starship Reckless – http://www.starshipnivan.com/blog/?p=5295

 Innovation news daily  – http://www.innovationnewsdaily.com/

 Next big future – http://nextbigfuture.com/

 Smithsonian.com – https://www.smithsonianmag.com/

Contattare civiltà aliene: i pro e i contro del METI

Il giornalista di Tau Zero  Larry Klaes si è appassionato al SETI — e alla sua diramazione METI (Messaging to Extraterrestrial Intelligence) — già da molto tempo. Qui fa un passo indietro per esaminare il METI nel suo insieme, offrendoci un esame dei vantaggi che comporta inviare segnali verso le stelle e dei rischi corrispondenti. Sulle  pagine di Centauri Dreams, dal suo esordio on line nel 2004, abbiamo potuto leggere diverse opinioni sull’argomento. Ma forse Larry è riuscito a trovare la chiave che permette di rispondere sia alle argomentazioni dei favorevoli che a quelle dei contrari. C’è qualcosa nella natura umana che rende il METI più o meno inevitabile? (Paul Gilster)

Il SETI – Search for Extraterrestrial Intelligence (Ricerca di Intelligenza Extraterrestre) – è stato gestito da una serie di scienziati, professionisti e dilettanti, a partire dal 1960, o dal 1924 se vogliamo contare una campagna di quell’anno che cercava di captare eventuali messaggi radio lanciati da presunti marziani. L’attività principale del SETI consiste nell’ascolto passivo o nella ricerca di trasmissioni provenienti da civiltà aliene. Gli ultimi programmi del SETI hanno avuto anche l’obiettivo di rilevare le attività tecnologiche di società molto avanzate all’interno della nostra galassia e fuori di essa, o l’eventuale presenza di sonde che si aggirerebbero  furtivamente  nel  Sistema Solare per tenere sotto controllo il genere umano.

Immagine: Il radiotelescopio e radar planetario RT-70 nel Centro per le comunicazioni nello Spazio Profondo di Eupatoria, Ucraina. Fonte: S. Korotkiy.

Il nostro attuale livello di tecnologia spaziale non ci consente di esplorare direttamente neppure il sistema stellare più vicino.  I numerosi, seppure saltuari, programmi del SETI attuati qua e là sul nostro pianeta e addirittura al di là di esso negli ultimi cinquant’anni, trovano giustificazione nella possibilità che una società aliena ci invii deliberatamente  segnali o che noi si riesca per caso a  captare una  loro trasmissione. Considerato infine che la Via Lattea è composta da centinaia di miliardi di sistemi stellari, alcuni scienziati sono diventati fautori di un approccio meno passivo alle indagini per scoprire se la Terra è o non è l’unico pianeta con vita intelligente nel Cosmo.

Battezzato METI (da Messaging to Extraterrestrial Intelligences) ma conosciuto anche come “Active SETI”, questo concetto implica la trasmissione di nostri messaggi e segnali nella galassia, per avvisare le società aliene della presenza degli esseri umani, per aiutarli a trovarci, a rispondere e contraccambiare più facilmente. Come è ovvio, è molto discutibile se il METI sia il modo giusto per l’umanità di trovare intelligenze aliene o se servirà solo a informare una specie malvagia dell’esistenza della Terra come obiettivo di conquista e distruzione. Per chiarire se il METI è la via che permetterà di far diventare l’umanità una parte produttiva e progredita della comunità galattica o l’inizio della nostra rovina, esaminiamone ora i pro e i contro.

La natura dell’universo

La Via Lattea è un’immensa galassia a spirale che contiene 400 miliardi di sistemi solari disseminati su 100.000 anni luce e la maggior parte degli ipotetici residenti stellari di questa isola cosmica si trovano mediamente a molti anni luce di distanza uno dall’altro. Per dare al lettore l’idea della vastità della Via Lattea, se tutta la nostra galassia si riducesse in scala al punto in cui una persona potesse tenere l’intero  Sistema Solare nel palmo della mano, la Via Lattea sarebbe comunque grande come l’America del Nord.

Immagine: Il centro stesso della galassia, a lunghezze d’onda visibili, è completamente coperto dalla striscia di polvere che divide la Via Lattea per gran parte della sua lunghezza. La pista  di polvere è visibile soltanto perché oscura le stelle che si trovano in secondo piano. Incastonate nella polvere si vedono molte regioni dove si formano nuove stelle, che appaiono come nebulose a emissione color rosso vivo. (Fonte: Anglo-Australian Observatory).

Oltre al gran numero di stelle e all’incredibile distanza che le separa, i ricercatori del SETI si devono anche confrontare con il naturale brusio radio di sottofondo del cosmo, che soffoca tutti i segnali artificiali tranne i più forti. E anche la polvere interstellare, che si insinua nella nostra galassia, nasconde molti segnali elettromagnetici e intere regioni della Via Lattea alla nostra vista.
Al momento l’umanità non ha reali capacità di realizzare il volo interstellare. Le poche sonde spaziali che sono state inviate  su rotte dirette al di fuori del nostro sistema solare impiegherebbero 77.000 anni a raggiungere il meno distante dei vicini stellari della Terra, il sistema di Alfa Centauri. Nessuno degli esploratori robotici attualmente attivi funzionerebbe per più di una semplice frazione di tutto questo tempo prima di esalare l’ultimo respiro. Ora è vero che la nostra civiltà sta producendo da oltre un secolo una “bolla” di segnali elettromagnetici artificiali, che ha formato nella galassia una sfera ampia 200 anni luce, con la Terra al centro. Ma la maggior parte di queste trasmissioni erano dirette solo ai residenti del nostro pianeta e perciò spesso avevano come involontario obiettivo, per breve tempo,  zone casuali del cielo. Si trattava in genere di segnali piuttosto deboli, che avrebbero richiesto un ricevitore molto grande e sofisticato per essere rilevati anche solo a pochi anni luce dalla Terra. In breve, l’umanità non occupa un ruolo di spicco nel grande schema cosmico delle cose.

Perché il METI aiuterà l’umanità

Per combattere tutto quello che potrebbe impedire il successo del SETI, noi umani dobbiamo cominciare a trasmettere la nostra parola nello spazio, prendendo come obiettivo specifico particolari sistemi solari e altri luoghi della Via Lattea in cui riteniamo più probabile trovare qualche vicino spaziale. Potremmo usare trasmissioni molto semplici, per esempio un segnale che appaia chiaramente artificiale o una presentazione dettagliata di noi e del nostro mondo. O, in alternativa,  si potrebbero trasmettere, con continuità  e per lunghi periodi, segnali interstellari in grado di coprire la maggior porzione del cielo possibile, dal momento che ignoriamo del tutto la posizione di eventuali società aliene e da quanto tempo potrebbero aver messo in atto i loro personali programmi SETI.

Immagine: Aleksandr Leonidovich Zaitsev, sostenitore del METI e radioastronomo, autore delle ‘Cosmic Calls’ inviate nel 1999 e 2003 da Evpatoria. Fonte: Wikimedia Commons.

Un’intelligenza extraterrestre in grado di trovarci attraverso i nostri programmi METI e di risponderci sarebbe molto probabilmente più avanzata di noi, avrebbe maggiori conoscenze e sarebbe in grado di intraprendere attività attualmente fuori della portata della nostra specie. Potremmo quindi imparare nuove cose in molti campi e progredire sia socialmente che tecnologicamente. Anche le civiltà aliene, a loro volta, potrebbero trarre beneficio dalle informazioni che condivideremmo con loro.

Per quanto riguarda il timore di rendere nota la nostra presenza a specie che potrebbero nuocerci,  Carl Sagan ha affermato una volta  di ritenere molto probabile che le società ostili si distruggano o degenerino prima ancora di scoprire il volo interstellare. Questo significherebbe che gli ETI in grado di individuarci e di mettersi in contatto con noi sarebbero amichevoli o quanto meno neutrali, con l’ulteriore garanzia di sicurezza data dalla loro enorme distanza da noi.

Se ci fossero ETI minacciosi per la nostra esistenza e in grado di viaggiare tra le stelle,  potremmo individuarli attraverso le prove delle loro attività e le loro trasmissioni, o tramite altri ETI al corrente della minaccia. Essi metterebbero in guardia le società con cui sono in contatto contro i pericoli galattici ai quali sono esposte. E, una volta avvisati, potremo avere la possibilità di difenderci o magari di elaborare un piano di salvataggio in collaborazione con questi nostri nuovi alleati, per combattere la minaccia imminente e gettare le basi per future relazioni tra i rispettivi mondi.
I viaggi interstellari, soprattutto quelli che possono raggiungere velocità relativistiche, potrebbero essere ancora più difficili di quanto pensiamo. E certo non sarebbe evidente dalla Terra se ci fossero flotte di grandi navi spaziali che sfrecciano regolarmente attraverso la galassia. L’enorme distanza tra i  vari sistemi stellari quanto meno  dovrebbe offrirci una qualche protezione. E il METI rappresenterebbe il sistema per metterci in contatto con le sofisticate culture della Via Lattea e comunicare, conoscersi, esplorare e commerciare, ciascuna dalla relativa sicurezza del suo mondo natale.

Perché il METI potrebbe distruggere l’umanità

Il principale aspetto negativo del METI è noto anche ai non addetti ai lavori grazie ai mezzi di comunicazione più popolari: segnalare la nostra presenza nella galassia a un’intelligenza aliena avanzata potrebbe indurre quest’ultima a interagire con noi in modi dannosi o distruttivi per la nostra società e la nostra specie. Gli storici e gli altri studiosi citano i molti esempi nella storia dell’umanità in cui l’incontro tra due culture con livelli tecnologici diversi ha portato alla riduzione o alla distruzione della società meno sofisticata, anche se dotata di una popolazione numericamente molto superiore all’altra.

Immagine: Lo scrittore di fantascienza David Brin, uno dei più irriducibili critici del METI. Nel suo articolo  “The Great Silence” del 1983 offre una delle prime analisi del paradosso di Fermi e delle sue implicazioni per il SETI. Fonte: Contrary Brin.

Anche quando l’incontro storico non si è risolto in una conquista o in uno sterminio,  altri fattori hanno comunque contribuito alla fine della popolazione nativa. Un esempio per tutti: in molti casi le malattie sconosciute introdotte tra gli indigeni hanno fatto più vittime delle stesse armi. Le iniziative dei missionari e la loro diffusione casuale hanno alterato le società interessate e, anche se non le hanno eliminate, le hanno assimilate alla cultura dominante al punto da snaturarle quasi completamente.
Sono questi, tra gli altri, gli scenari che vengono evocati e temuti quando si parla di rendere nota la presenza dell’umanità nella galassia. L’affermazione che qualsiasi ETI dotato di sufficienti strumenti astronomici  potrebbe già essere informata dell’esistenza della Terra e dei suoi occupanti attraverso la dispersione elettromagnetica o addirittura le nostre firme biologiche, è stata confutata dal fatto che la maggior parte dei nostri segnali radio televisivi è troppo debole su scala stellare e può essere captata solo da apparecchiature estremamente potenti. Persino gli apparati radar militari e i radartelescopi,  che emettono segnali molto più potenti, non sono diretti verso punti specifici dello spazio al di là del nostro sistema solare, il che riduce la possibilità che vengano notati dagli ETI.
Mentre ci agitiamo al pensiero dei potenziali pericoli provenienti dall’universo, c’è anche la possibilità che i nostri sforzi METI possano causare un danno simile a intelligenze aliene che potrebbero non essere pronte a gestire quello che abbiamo da dire o addirittura la nostra stessa esistenza. Speriamo che un ETI capisca che siamo una società relativamente giovane, ancora alle prese con i suoi problemi interni, con molte questioni ancora da risolvere, e ci lasci in pace finché non saremo abbastanza maturi da poter interagire adeguatamente con altri abitanti della galassia. Ma è comunque possibile che una mente aliena non sia in grado di riconoscerci come una specie ancora ingenua e in via di espansione e sfrutti le nostre debolezze o ci complichi la vita cercando di “aiutarci”.

L’inutilità di combattere la natura umana

C’è una cosa certa, che si ripete già da diverso tempo: benché sarebbe prudente pensarci due volte prima di spedire nella Via Lattea qualsiasi tipo di informazione su di noi, c’è sempre chi sfida le regole anche solo per il gusto di farlo.
Ci sono attualmente cinque sonde spaziali (e l’ultimo stadio dei loro razzi vettori) che  si stanno dirigendo verso la galassia profonda, oltre il nostro sistema solare.

Immagine: la famosa targa installata a bordo di Pioneer 10 e 11. Fonte: Wikipedia.

Quattro di questi veicoli automatici hanno a bordo un set adeguato di informazioni, mentre l’ultimo membro di questo esclusivo club, New Horizons, porta oboli meno sofisticati da offrire all’Universo, con l’eccezione di una parte delle ceneri di Clyde Tombaugh, l’uomo che nel 1930 scoprì Plutone, il pianeta nano di cui  la sonda tenterà un breve flyby nel  2015. Le targhe incise e i cd  realizzati in oro e pieni di informazioni sulla Terra piazzati a bordo rispettivamente delle sonde gemelle Pioneer e Voyager, sono stati voluti e costruiti da persone in gran parte esterne alle istituzioni spaziali, colmando così il vuoto di lungimiranza dimostrato da progettisti e costruttori. Il team del New Horizons, invece, ha evitato accuratamente qualsiasi progetto del genere, trattando gli oggetti  imbarcati sulla sonda come se fossero destinati al cassettone dei ricordi di una piccola città.
Per quanto riguarda il METI nel campo delle onde radio, messaggi intenzionali sono stati inviati verso la galassia a partire dal 1962 con una breve trasmissione in alfabeto Morse da parte dell’Unione Sovietica, quindi nel 1974 con il più noto messaggio di Arecibo, indirizzato verso l’ammasso globulare M13. Da allora sono state messe in atto diverse imprese METI del genere. Un certo numero di esse, tra cui una serie di trasmissioni dal complesso di Eupatoria, in Crimea, erano cose serie, ma altre sono state più che altro delle trovate pubblicitarie. La maggior parte delle persone coinvolte in questi progetti non ha mostrato grande preoccupazione riguardo alle possibili conseguenze del rivelare al cosmo la nostra presenza. Questo atteggiamento è ancora più marcato quando si parla della dispersione elettromagnetica che la nostra civiltà produce ormai da oltre un secolo, per quanto di debole intensità a livello cosmico.
Alcuni gruppi e singoli individui, sentendosi poco o per nulla rappresentati dai messaggi e dalle precedenti imprese METI, hanno lanciato messaggi personali nella galassia, suscitando un gran numero di proteste. Uno dei più noti tra loro è Aleksandr Zaitsev, che ha sfruttato la propria posizione di scienziato capo dell’Institute of Radio Engineering and Electronics della Russian Academy of Science per inviare trasmissioni dettagliate verso diversi sistemi stellari vicini attraverso il radiotelescopio di Eupatoria. Zaitsev continua a effettuare e a sostenere queste azioni METI a dispetto delle proteste che hanno provocato in vari settori. Ad esse Zaitsev controbatte che  tali azioni sono proprio quello di cui l’umanità ha bisogno se vuole sopravvivere e maturare come specie.
In conclusione, anche se dobbiamo essere prudenti sul se e come presentare noi stessi a quel vasto ignoto che  è il resto dell’universo, ci sarà sempre chi sfiderà leggi e regole, che sia per senso del dovere nei confronti dell’intera umanità o semplicemente come atto di ribellione contro la società. La domanda successiva è: esiste qualcuno nella galassia che pensi e agisca allo stesso nostro modo? Una trasmissione di questo genere è già in viaggio verso la  Terra? E, se così fosse, quali sarebbero le conseguenze? Ci farebbe finalmente crescere come specie o causerebbe panico e distruzione? Qualsiasi vostra riflessione su questo importante tema sarà bene accetta.

Titolo originale: “The Pros and Cons of METI”  scritto da Larry Klaes e pubblicato in Centauri Dreams il 6 maggio 2011. Traduzione italiana di Beatrice Parisi e Roberto Flaibani. Questo articolo prosegue una fase di collaborazione con Centauri Dreams, che ci auguriamo lunga e fruttuosa.

I primi passi verso l’industrializzazione dello Spazio

Con questo articolo Canio Di Turi fa il suo ingresso nella redazione del Tredicesimo Cavaliere e nella cosidetta blogsfera. Canio ha dalla sua due armi potenti: un solido curriculum universitario in Ingegneria Aerospaziale, e un’età inferiore alla metà dell’età media dell’attuale redazione. Non mi pare poco, e di più su Canio non voglio dire, anche se argomenti ce ne sarebbero parecchi, per esempio la sua passione per la scherma, che coltiva fin da bambino. Ma sarà lui stesso a parlarne, se vorrà, nella sua futura pagina personale. Nell’articolo seguente, che vale anche come introduzione alla sua tesi di laurea triennale, Canio affronta un tema cruciale per l’astronautica, ossia lo sfruttamento delle abbondanti risorse che lo Spazio ci offre.

Il metodo più diretto per ridurre il costo di una missione spaziale consiste nel ridurre la massa iniziale lanciata dalla Terra, che è costituita dalla struttura del vettore, dal carico utile e, per la maggior parte, dal propellente contenuto nel vettore stesso. Nelle missioni pilotate, in cui è previsto anche il ritorno di parte del vettore, sarà necessario portare una maggiore quantità di propellente, che costituirà gran parte della massa di carico utile nel viaggio di andata. Se il combustibile e l’ossidante per la fase di ritorno della missione potessero essere prodotti sul corpo celeste di destinazione, allora la massa totale al momento del lancio da Terra si potrebbe ridurre significativamente.

fig.1 – 2008 -L’astronauta operaio: Garrett Reisman impegnato nella manutenzione dei pannelli solari della Stazione Spaziale Internazionale. Credits: NASA/JPL and “The Year in Space”

Il concetto di in situ propellant production (ISPP) fa parte di una più grande categoria: in situ resources utilization (ISRU). Tale approccio prevede l’utilizzo di risorse locali per provvedere alle più varie necessità, quali il supporto vitale di un’eventuale missione pilotata, la fornitura di energia per gli impianti di un avanposto, e appunto la produzione di propellente. Si potrebbe infatti pensare di ottenere l’ossigeno per permettere la sopravvivenza di un equipaggio di astronauti su un certo pianeta, oppure di produrre ossidanti e/o combustibili, sempre tramite il trattamento di risorse locali. Ecco quindi che l’approccio ISRU/ISPP diventa una chiave indispensabile per effettuare viaggi di ritorno, o anche per consentire spostamenti sul corpo celeste di arrivo.

È ovvio però che per poter parlare di ISRU, e quindi di ISPP, è necessario avere una conoscenza approfondita del luogo di arrivo e permanenza, nonché dei corpi celesti che possano fare da tappe intermedie di un’eventuale missione spaziale. Non sono solo gli elementi reperibili in situ (come ad esempio l’anidride carbonica nell’atmosfera marziana) a determinare se l’approccio ISPP può essere praticabile o meno: bisogna tenere in conto anche l’intensità del campo gravitazionale del corpo celeste, le condizioni in cui si trovano gli elementi chiave (dispersi nell’atmosfera, nel sottosuolo, ghiacciati ai poli, ecc.); la quantità di energia solare disponibile, che diminuisce con l’allontanarsi dal Sole. Il primo esempio di ISRU è proprio l’energia solare che è utilizzata in diverse applicazioni, tra le quali l’alimentazione delle batterie, dei rover e altre apparecchiature, il riscaldamento e la propulsione elettrica.

Numerosi studi sono stati effettuati sull’ISRU/ISPP fino a oggi e, anche se ancora in via del tutto teorica, hanno dimostrato che questo tipo di strategia potrà sia ridurre la massa iniziale di lancio, e con essa i costi e i rischi associati alle missioni robotiche e pilotate, sia migliorare o estendere gli obiettivi scientifici e il raggio delle esplorazioni.

Marte e l’anidride carbonica

fig.2 – un particolare della superficie di Marte, fotografato dal Mars Reconnaissance Orbiter. Credits: NASA/JPL and “TheYear In Space”

L’atmosfera marziana è costituita per la maggior parte di anidride carbonica (95.5%), quindi di azoto (2.7%) e argon (1.6%). Il restante 0.2% è costituito prevalentemente da ossigeno (0.15%), vapore acqueo e monossido di carbonio.

Sembrerebbe dunque naturale tentare di trasformare la grande quantità di anidride carbonica in qualcosa di più utile, per esempio del propellente: combinandola infatti con l’idrogeno è possibile produrre metano/ossigeno (dove la prima voce indica il combustibile e la seconda l’ossidante). In alternativa è possibile ottenere monossido di carbonio/ossigeno, senza bisogno in tal caso dell’idrogeno, che se trasportato dalla Terra comporterebbe difficoltà di immagazzinamento dovute alle basse temperature necessarie e agli enormi volumi dei serbatoi, considerata la sua bassa densità. In alternativa è anche possibile sfruttare la CO₂ marziana direttamente come ossidante per motori a combustibile metallico (Magnesio o Alluminio).

Altra risorsa di cui tener conto è l’acqua, la cui presenza è ormai accertata ai poli, nella regolite (la miscela di polveri sottili e di detriti rocciosi prodotta dagli impatti dei meteoriti) e nel sottosuolo. Purtroppo però il suo utilizzo comporterebbe gravi problemi, in quanto bisognerebbe trasportare gli impianti necessari all’estrazione e le tubazioni dalla Terra. Queste ultime sono necessarie soprattutto se si atterra lontano dai poli, l’unico luogo dove l’acqua, sotto forma di ghiaccio, è presente in superficie. Sarebbe invece del tutto inefficiente prelevare l’acqua dall’atmosfera, perchè è presente in piccolissima percentuale e la pressione atmosferica sul pianeta è molto bassa (circa 8-13.3 millibar). In queste condizioni servirebbe moltissima energia per trasformare una piccolissima parte di vapore acqueo.

Nell’ipotesi di poter disporre di idrogeno, i vari tipi di propellente ottenibili troverebbero differenti applicazioni, e, a seconda della missione, sarebbe possibile selezionare di volta in volta l’opzione più vantaggiosa, sia dal punto di vista propulsivo che da quello economico. La più utile è di sicuro la propulsione dei veicoli destinati a uscire dal campo gravitazionale di Marte, e in genere metano e metanolo sono i combustibili migliori per i vettori.

Per quanto riguarda i propellenti con impulso specifico più basso, un utilizzo interessante può essere l’alimentazione degli hopper (l’alternativa ai rover), veicoli che, in modo simile alle cavallette da cui prendono il nome, saltano da un punto all’altro del pianeta, percorrendo distanze variabili dalle centinaia di metri ai chilometri, grazie all’uso di motori a razzo alimentabili con monossido di carbonio/ossigeno (CO/O₂). Per ottenere questo tipo di propellente non è necessario nessun rifornimento dalla Terra, anzi, secondo alcuni, l’hopper dovrebbe avere direttamente con sé un impianto di produzione di propellente e delle celle solari per alimentarlo (il peso dell’impianto costituirebbe circa la metà del peso del razzo a vuoto). Ovviamente più propellente sarà disponibile al momento del lancio più il salto dell’hopper sarà lungo, ma più tempo ci vorrà per ricostituire le scorte.

Inoltre, portando dalla Terra una riserva di metalli polverizzati, o riuscendo ad estrarli in situ, è possibile utilizzare dei motori CO₂-breathing, consentendo quindi l’uso di aerei. Quest’ultima opzione però ha lo svantaggio che la bassa pressione di Marte porta a scarsa spinta, o, in modo equivalente, a largo consumo di combustibile o a grandi dimensioni di presa d’aria e ugello. Altrimenti si può aumentare la spinta dei motori a razzo: esperimenti recenti dimostrano che delle particelle di magnesio bruciano nella CO₂ anche a pressioni basse come 10 millibar, rendendo possibile l’uso di motori ramjet su Marte come ausiliari degli endoreattori.

Altri esperimenti sono stati condotti per calcolare le prestazioni di turbojet che hanno evidenziato come tali motori richiedano prese d’aria e ugelli molto grandi, unitamente al fatto che la presenza di compressore e turbina aumenterebbe il peso. Inoltre la turbina subirebbe presto l’accumularsi di carbonio sulle pale, il che ne diminuirebbe l’efficienza fino all’arresto del motore. Ciò porta a scartare l’opzione di motori turbojet sul pianeta rosso.

Ghiaccio lunare

fig.3 -Come potrebbe essere una  futura base sulla Luna

Il grande vantaggio della Luna come sede di risorse naturali consiste nella sua vicinanza e dal fatto che è il corpo celeste che conosciamo meglio. La Luna o in alcuni casi lo spazio circumlunare (vedi Le geometrie invisibili del Sistema Solare), potrebbero ospitare in un futuro prossimo un avanposto da dove osservare l’universo (vedi PAC), e imparare a vivere e lavorare nello Spazio. In seguito, il nostro satellite potrebbe ospitare una base permanente dove costruire gli impanti per lo sfruttamento delle risorse disponibili in situ e fornire servizi alle futture missioni interplanetarie.

La Luna è ricca di risorse: è stata infatti accertata la presenza di ghiaccio ai poli in quantità notevole (oltre 3×10¹⁰ tonnellate per ciascun polo) nelle zone in ombra permanente. La regolite è la seconda fonte di minerali lunari: essa infatti è ricca di ossidi di ferro, presenti questi ultimi specialmente nell’ilmenite, che costituisce il 15-33% della regolite lunare. Inoltre nella regolite si trovano una grande varietà di minerali metallici, soprattutto sotto forma di silicati e ossidi di ferro, e anche acqua per meno dell’uno percento.

Data l’accertata presenza di acqua, la scelta più naturale è sottoporla a elettrolisi per ottenere il propellente H₂/O₂ liquido. Per quanto riguarda la regolite è possibile estrarre solamente ossigeno dall’ilmenite. Bisognerebbe dunque portare dalla Terra l’idrogeno o qualsiasi altro combustibile che bruci con l’ossigeno e non abbia un impulso specifico troppo basso, operazione questa non vantaggiosa; mentre è possibile estrarre ghiaccio tramite diversi procedimenti, quindi riscaldarlo ed elettrolizzarlo, ottenendo sempre idrogeno/ossigeno.

D’altra parte, se si estraessero dalla regolite i vari metalli (tra i quali ferro, titanio, alluminio, magnesio e silicio), questi potrebbero essere utilizzati come combustibile insieme all’ossigeno. Purtroppo però il trattamento della regolite al fine di ottenere i metalli non è semplice: la regolite è un composto omogeneo di diversi metalli, quindi una prima difficoltà si riscontra nell’ottenere un’efficiente separazione del metallo che interessa. Nonostante sia a disposizione la tecnologia necessaria (alcuni metodi sono più conosciuti ed efficienti di altri) l’assenza di atmosfera lunare crea difficoltà di lubrificazione e raffreddamento dei macchinari, che quindi diventano più costosi dei loro corrispettivi terrestri perchè richiedono una progettazione ad hoc. Tali dispositivi peraltro consumano parecchia energia per estrarre il metallo dalla regolite, in particolare nel caso del titanio. Infine sono stati effettuati esperimenti in laboratorio per calcolare gli impulsi specifici dei propellenti metallo/ossigeno, quando interamente prodotti in situ. I risultati però sono stati deludenti: l’impulso specifico massimo è pari a circa 300 secondi per il gruppo alluminio/ossigeno.

Come nel caso di Marte, il propellente fabbricato sulla Luna potrebbe essere utile per uso locale, o per rifornire vettori per il ritorno, consentendo quindi di partire dalla Terra con un peso minore.

I ghiacci di Europa, gli idrocarburi di Titano, asteroidi, comete

fig.4 – Titano, polo nord: i famosi laghi di metano, fotografati dalla sonda Cassini – Huygens. Credits to Wikipedia

Nel Sistema Solare sono numerosi i corpi celesti adatti all’approccio ISPP, citerò i più importanti. Dei 63 satelliti di Giove, Europa è il sesto per vicinanza al pianeta, e presenta una superficie costituita da ghiaccio, duro come il granito a causa delle bassissime temperature, che possono arrivare anche a -220 C. Titano, satellite di Saturno, presenta un’atmosfera più densa del nostro pianeta, con una pressione superficiale di circa 1,5 bar, composta di azoto (98.5%) e, più importante, di idrocarburi: metano ed etilene (1.5%) e ci sono tracce di idrocarburi più pesanti. Sono state fotografate infatti vere e proprie nuvole di metano sul satellite, e ciotoli di acqua ghiacciata erosi da pioggia di metano sulla sua superficie (missione Cassini-Huygens). Titano è composto da roccia e ghiaccio e presenta nei crateri generati dagli impatti di asteroidi dei laghi di idrocarburi, prevalentemente metano, la cui presenza è stata segnalata nel 2007.

Qualche volta comete ricche di ghiaccio e metano allo stato solido, passano nei pressi della Terra, e numerosi sono gli asteroidi che circolano nel nostro Sistema Solare, sulla cui superficie è presente la regolite, ricca di materie prime. Anche questi piccoli corpi potrebbero essere industrializzati e poi usati come tappe intermedie per spedizioni a lungo raggio.

È noto infine che lo Spazio non è completamente vuoto. Specialmente quando si è nell’orbita bassa di un pianeta si possono trovare numerosi elementi chimici, anche se molto rarefatti. Prendendo in considerazione la Terra per esempio, in un’orbita a 300 km di altitudine è possibile trovare piccole quantità di idrogeno, elio, ossigeno atomico e molecolare, azoto e argon. Si potrebbe pensare dunque a un largo collettore conico che raccoglie, a mo’ di presa d’aria, questi residui mentre descrive la sua orbita attorno alla Terra: così facendo si potrebbero recuperare chili di ossigeno atomico ogni giorno!

Fonte: La Sapienza, Università di Roma – Facoltà di Ingegneria. Tesi di laurea  in Ingegneria Aerospaziale:  “Impiego di propellenti raccolti in situ nell’esplorazione spaziale” di Canio Di Turi.

Questo articolo segna la nostra partecipazione al Carnevale della Fisica #23

Il catalogo degli asteroidi

Il telescopio spaziale WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), è stato lanciato dalla NASA nel dicembre del 2009, e da allora percorre un’orbita polare a circa 500 km d’altezza. Il suo compito è di mappare l’intera sfera celeste come si presenta alle lunghezze d’onda dell’infrarosso. Da allora WISE ha scattato migliaia di fotografie che, una volta analizzate, hanno portato al riconoscimento di oltre 500 nuovi NEO, sia asteroidi che comete. Alcune sequenze fotografiche sono state realizzate in circostanze e con angolature difficilmente ottenibili da terra, e grazie ad esse sono stati scoperti due nuovi corpi celesti finora sfuggtti al rilevamento con strumenti al suolo perchè osservabili quasi esclusivamete nel cielo diurno. Si tratta di due asteroidi all’incirca delle dimensioni del famoso Apophis (diametro massimo 300 metri), battezzati 2010_SO16 e 2010_TK7, che ruotano intorno al Sole seguendo la stessa orbita della Terra. Il primo percorre una bizzarra traiettoria a ferro di cavallo, mentre 2010TK7 è stato riconosciuto come un satellite troiano che si libra intorno al punto L4 del sistema Sole – Terra, precedendo quest’ultima nel suo moto.

WISE, con la sua strumentazione sensibile agli infrarossi, ha fatto davvero un figurone nella ricerca dei NEO e ha portato credito a coloro che, fin dai primi tempi, hanno creduto alla necessità di un catalogo generale di questi piccoli corpi celesti, e di uno strumento dedicato con il quale realizzarlo. Emily Lakdawalla, la blogger della Planetary Society, la più grande ONG dello Spazio, in un recente articolo fa notare che due importanti gruppi di lavoro, SBAG (Small Bodies Analysis Group) e il “Target NEO” convergono sulla richiesta di realizzare al più presto un telescopio spaziale per la ricerca di corpi asteroidali, che potrebbe facilmente coinvolgere varie agenzie spaziali straniere e la NASA a diversi livelli direttivi. Una tale sintonia non è usuale, perchè i due gruppi affrontano il problema degli asteroidi da punti di vista piuttosto lontani. Il primo, sponsorizzato dalla NASA, si occupa genericamente di piccoli corpi celesti, dovunque si trovino nel Sistema Solare, mentre l’altro, che fa capo alla George Washington University, ha come scopo individuare possibili bersagli per le future  missioni pilotate di esplorazione, e quindi è interessato solo ai NEO. Al di là della generale convergenza sul piano strategico, tali differenze di approccio alla fine si fanno sentire a livello tecnico, sfociando nella presentazione di progetti differenti, anche se con molti aspetti comuni. Eccone una descrizione sommaria:

LSST (foto a). Dovrebbe arrivare a riconoscere il 90% dei NEO superiori ai 140 metri nei 12 anni di servizio previsti. Si tratta di un telescopio ottico con uno specchio di 6,4 m, basato a terra, che sarebbe operativo nel 2019, a costi ridotti rispetto a qualsiasi telescopio spaziale.

NEOCam (foto b). Usa uno specchio primario di 50cm di apertura, e andrebbe posizionato intorno al punto di librazione L1 del sistema Sole – Terra. Da lì riuscirebbe a individuare il 70% dei PHO nei 4 anni previsti di vita operativa, lavorando nel medio infrarosso. E’ un progetto del Jet Propulsion Laboratory.

NEST (foto c). E’ un telescopio ottico che può operare per un minimo di 2 anni, e scoprire fino al 40% dei NEO di dimensioni superiori ai 140 metri, se operante dal punto di librazione L2. Se invece fosse lanciato in orbita intorno al Sole alla distanza di 0,70 UA (più o meno quella di Venere), sarebbe in grado di individuare anche oggetti da 50m in su. E’ un progetto della John Hopkins University Applied Physics Laboratory.

NEO Survey (foto d). Con una strumentazione operante nel medio infrarosso, nei primi due anni e mezzo della sua vita operativa, trascorsi in orbita “venusiana” (vedi NEST), questo osservatorio spaziale dovrebbe riuscire a catalogare più del 50% dei NEO superiori ai 60m, pari al 70% se fossero anche adatti a essere visitati da una missione pilotata. In un tempo triplo, potrebbe catalogare il 90% dei NEO superiori ai 140m. E’ un progetto della Ball Aerospace e & Technologies Corp.

I progetti si trovano in stadi di approfondimento diversi, sono stati ideati autonomamente da differenti istituzioni, e nessuno si è azzardato ancora a tentare un’analisi comparata delle prestazioni e dei costi. Diamo pure per acquisito il fatto che osservare da L1 o L2 è più economico (ma meno efficiente) che farlo da un’orbita “venusiana”, e che un sistema per l’osservazione nell’infrarosso costa di più (ma offre migliori risultati) di un analogo sistema per l’osservazione nel visibile. Ciononostante, la sensazione è che tutti e tre i progetti possano rientrare nel profilo della tipica missione classe “Discovery”, la classe minore tra quelle previste dalla burocrazia della NASA, ma che comunque annovera missioni di grande prestigio come Kepler, Mars Pathfinder, Lunar Prospector e altre.

Fonte: “Target NEO: Open Global Community NEO Workshop Report”

Il lungo cammino verso le stelle

DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), nota nella sua storia anche come ARPA, è stata costituita nel 1958, non a caso l’anno dopo il lancio dello Sputnik, per evitare che iniziative del nemico a livello strategico potessero cogliere di sorpresa gli Stati Uniti, e, all’opposto, creare iniziative a livello strategico che potessero cogliere di sorpresa i nemici del’America. A questo scopo la DARPA si è dotata di un gruppo non numeroso, ma composto di esperti di grande valore in molte branche del sapere umano, per individuare e sostenere studi e progetti che potrebbero portare cambiamenti rivoluzionari non solo per la sicurezza degli Stati Uniti, ma per l’intera società, americana e mondiale. Infatti il suo più grande successo è stato intuire, negli anni 60, che l’informatica e in partcolare il network computing sarebbe diventato, negli anni seguenti, il settore trainante dell’economia mondiale, e decidere quindi di costruire ARPANET, la prima grande rete di computer per collegare le università e i centri di ricerca americani, il nucleo originario del futuro Internet. Insomma, si può ben dire che, quando DARPA si muove, lo fa a ragion veduta.

E DARPA ha fatto la sua mossa nel gennaio scorso, quando David Neyland, direttore per la tecnologia tattica, di concerto con Peter Worden, direttore dell’Amos Research Center della NASA, ha convocato, con molta riservatezza, una trentina tra imprenditori e scienziati di grosso calibro, e anche qualche outsider, per discutere a livello informale di un argomento che oggi è considerato dalla scienza ufficiale totalmente tabù: il volo interstellare. L’iniziativa, denominata 100-Year Starship Study, deve il suo nome non tanto alla durata del volo vero e proprio, ma piuttosto al lasso di tempo necessario per la progettazione dell’astronave. Un piano a lunghissima scadenza della cui utilità DARPA è convinta, specialmente nei settori della propusione, dell’immagazzinamento dell’enegia e dei sistemi di supporto vitale, dove si otterranno benefici non solo per il Dipartimento della Difesa e la NASA, ma anche per il settore commerciale e privato.

Lo studio si è concluso, e per renderne pubblici i risultati DARPA e NASA hanno realizzato il sito ufficiale e convocato per il 30 settembre prossimo a Orlando (Florida) un congresso aperto, dove tutti coloro che hanno idee innovative in merito al volo interstellare potranno incontrarsi, avere voce e ottenere ascolto. La multidisciplinarietà è incoraggiata al massimo, tant’è che dagli organizzatori stessi vengono suggerite ben sette strategie di approccio al problema, che possiamo velocemente illustrare con qualche esempio:

• Soluzioni inerenti al prolema del tempo e della distanza: tipi di propulsione, manipolazione e/o distorsione dello spaziotempo, navigazione, osservazione, percezione a velocità prossime o superiori a quella della luce

• Considerazioni a carattere sociale, economico e legale: profit o no-profit, l’economia nello spazio, telecomunicazioni con la Terra, possibili sviluppi politici

• Considerazioni filosofiche e religiose: perchè il volo interstellare , aspetti etici e morali, implicazioni nel caso vengano trovati mondi abitabili, oppure forme di vita

• Biologia e medicina: fisiologia e psicologia nello spazio , sospensione criogenica della vita umana , tecnologia medica nello spazio

• Habitat e scienza dell’ambiente: ricreare una gravità fittizia o farne a meno, effetti delle radiazioni spaziali, tossine ambientali , raccolta dell’energia e suo uso , agricoltura, dimensioni ottimali dell’habitat , ambienti che si auto-mantengono

• Destinazioni: criteri per la scelta della destinazioni , quante destinazioni per ogni missione

• Comunicazione del messaggio: come usare i media per rendere familiari la ricerca e i viaggi a lungo termine.

Il prossimo 11 novembre una apposita commissione sceglierà il miglior progetto complessivo tra i lavori ufficialmente presentati alla segreteria del congresso, e l’organizzazione che l’ha elaborato verrà premiata dalla DARPA con un contributo di 500.000 dollari. L’esiguità della cifra di fronte a un compito così immane non deve trarre in inganno: si tratta infatti di una patente di credibilità rilasciata da una prestigiosa agenzia governativa, cioè un ottimo strumento per dare inizio a una capillare raccolta di fondi. L’uomo della DARPA, David Neyland, sottolinea che il premio non viene dato perché si inizi a costruire l’astronave interstellare, ma per ottenere un buon business plan che permetta di progettarla. Si cerca un’organizzazione, probabilmente privata, in grado di sviluppare il concetto di volo interstellare senza aiuto da parte del governo, di portarne il peso per i prossimi cento anni, e di sviluppare eventuali ricadute tecnologiche allo stesso modo in cui investire nel network computing ha reso possibile la nascita di Internet. Oggi nessuno ha un’idea precisa di cosa veramente potrebbe uscir fuori dal progetto di una nave interstellare, sarebbe ingenuo perfino credere di conoscere le domande giuste da porre.

 “Se nel 1910 qualcuno avesse chiesto ad Einstein e a Marconi – conclude Neyland – di definire un sistema di comunicazione mondiale accessibile all’uomo della strada, cosa credete che avrebbero risposto? IPhone?”

Fonti:

• The New York Times: “Offering Funds, U.S. Agency Dreams of Sending Humans to Stars”, by Dennis Overbye – August 17, 2011
• 100-Year Starship Study website

Le geometrie invisibili del Sistema Solare

Nel sistema Terra – Luna esistono cinque punti chiamati L1, L2, L3, L4, L5, ma più noti col nome di punti di librazione o di Lagrange. Il nome indica la caratteristica che li rende interessanti: in quei cinque punti, infatti, le forze gravitazionali e rotatorie esistenti tra la Terra (corpo principale), la Luna (corpo secondario) e un terzo corpo si bilanciano, in modo che quest’ultimo possa “librarsi” immobile nello spazio rispetto ai primi due. Il terzo corpo deve avere massa trascurabile su scala planetaria, quindi può benissimo essere un’astronave, una stazione spaziale o anche un asteroide. Si tratta di una versione semplificata del “prolema dei tre corpi”, che si ripropone ovunque, per esempio tra il Sole e ciascuno dei suoi pianeti, e tra un pianeta e ciascuno dei suoi satelliti. E’ più facile mantenere in librazione un oggetto facendogli seguire un’orbita ad aureola intorno al punto L (halo orbit), che ha una ulteriore funzione stabilizzatrice, e riduce ancora il già basso dispendio di carburante necessario a mantenere la posizione. Questo è il motivo principale per cui tali punti sono considerati locazioni privilegiate nello spazio. Ma non il solo. Nell’articolo precedente “Il Grande Risiko Lunare è incominciato” abbiamo analizzato L2 e il suo valore strategico, ora ci occuperemo degli altri punti di librazione.

Prossima destinazione: L1

L1 si trova a circa 60.000 km sopra al centro della faccia visibile della Luna, una posizione ideale per ospitare una infrastruttura abitabile dove svolgere una quantità di utili operazioni, tra cui l’assemblaggio delle future missioni verso i NEO e Marte, e il coordinamento delle attività sulla superfice della Luna. Da L1, infatti, è possibile interagire in telepresenza (cioè in tempo reale) con dei robot operanti sulla superfice della Luna, mentre ciò non è fattibile dalla Terra a causa del ritardo-luce di circa 3 secondi, dovuto alla maggiore distanza che intercorre tra i due corpi celesti, mentre è ormai un fatto assodato che lavorare in telepresenza in ambienti estremi è più efficiente e meno costoso che eseguire un intervento umano diretto. Ma considerato il fatto che passare da LEO a GEO costa più di un viaggio L1 – GEO – L1 in termini di consumo di carburante, si apre la possibilità di eseguire svariate operazioni in orbita geostazionaria venendo proprio da L1: in GEO infatti orbitano in gran numero satelliti molto sofisticati per le telecomunicazioni, la meteorologia, lo spionaggio, che rappresentano investimenti per milardi di euro. Manutenzione, riparazione dei guasti, riciclo dei componenti ed eliminazione dei rottami sono operazioni che potrebbero essere eseguite periodicamente da veicoli pilotati, o da robot, magari guidati in telepresenza da un operatore a terra.

Dalla fine degli anni ’90 la progettazione di una infrastruttura da posizionare in orbita halo intorno a L1 è all’attenzione di coloro che si occupano di pianificare il volo umano nello spazio, e di mettere a frutto l’eredità della ISS. Il primo progetto, elaborato dalla NASA e chiamato  TransHab, viene presentato nel 2001, è  bocciato dal governo americano e subito acquistato dalla Bigelow Aerospace, una società che si occupa di turismo spaziale, ma serve se non altro a fare scelte definitive in merito a tecnologie e materiali, e ad alcune specifiche tecniche. In pratica si vuole una stazione di transito, in grado di rimanere operativa per almeno 15 anni, e di ospitare gruppi di 3-4 astronauti per periodi di qualche settimana, ma capace di condurre automaticamente una vasta serie di compiti. Infine, per contenere il peso, la parte abitabile della struttura verrebbe costruita utilzzando una resistentissima fibra gonfiabile. Nel 2004 l’amministrazione Bush presenta la sua “Visione per l’Esplorazione dello Spazio”, da cui prende vita il programma Constellation, che rimette, dopo 40 anni, la Luna al centro della strategia spaziale americana. Nel 2006 il neonato FISO (Future In-Space Operations) trasforma il TransHab alla luce della nuova architettura Constellation, chiamandolo “Gateway 2006”, ma la NASA lo boccia temendo di distrarre fondi dal progetto di esplorazione del polo sud lunare e del Bacino di Aitken. Ma nel 2009 il “Comitato per il riesame dei piani per il volo umano nello Spazio” presieduto da Norman Augustine elabora una nuova strategia chiamata “Percorso Flessibile” che tenta di armonizzare varie proposte in un unico progetto propedeutico alla missione verso Marte e promuove finalmente la costruzione di “Gateway 2010”, una nuova versione ridotta dell’originario TransHab, sempre su proposta FISO. Le principali specifiche tecniche sono riassunte nella tabella che appare all’inizio del paragrafo, dove i dati di TransHab figurano in seconda colonna, in terza quelli di Gateway 2006 e in quarta quelli di Gateway 2010, a cui si riferisce anche l’immagine qui sotto.

L1, L3: potenziare la Difesa Planetaria contro gli asteroidi pericolosi

La rete di rilevamento e controllo dei NEO, nota col nome di Spaceguard e parte del nascente sistema Difesa Planetaria, ha avuto un preoccupante “lato cieco” nel suo campo di osservazione fino al 2010. Ciò dipende dalle caratteristiche delle traiettorie seguite dai NEO per avvicinarsi al nostro pianeta. Infatti, se la traiettoria di un NEO in avvicinamento è esterna all’orbita della Terra, l’oggetto sarà visbile nel cielo notturno e il suo corso prevedibile con largo preavviso. Se, al contrario, la traiettoria di avvicinamento è interna, l’oggetto apparirà, per così dire, nel cielo diurno, cioè sarà del tutto invisibile ai telescopi ottici basati a terra, mentre rimarranno operativi solo i radar e i radar-telescopi, che però possono garantire solo brevi tempi di preavviso. Questa preoccupante situazione è stata affrontata nel 2010, quando a Spaceguard è stata assegnata una parte del tempo di lavoro di alcuni telescopi spaziali, per i quali, dato che operano fuori dall’atmosfera, il cielo è sempre nero senza distinzione tra cielo diurno e notturno. Ma si tratta d una soluzione di ripiego: tra gli addetti ai lavori si auspica il lancio di un vero e proprio “cacciatore di asteroidi”, uno strumento specializzato che potrebbe essere vantaggiosamente posto in orbita halo intorno a L1, da dove si può ottenere la scansione completa dello spazio interno all’orbita terrestre.

Se L1 ospiterà il quartier generale di Spaceguard, allora L3 potrebbe ospitare il braccio armato del sistema di Difesa Planetaria: batterie di missili intercettori capaci di deviare asteroidi di piccole dimensioni, ma non per questo innocui. Il progetto è stato presentato in ambito IAA dal dott. Claudio Maccone, ne abbiamo parlato in “Difesa Planetaria: come deviare un asteroide in rotta di collisione“.

L1, L2 e la Superautostrada Interplanetaria

L1 e L2 sono di diretto interesse per capire la cosidetta Superautostrada Interplanetaria, perché rappresentano accessi speciali per destinazioni lontane. Il moto di un’astronave nelle vicinanze di questi punti è influenzato da una delicata interazione tra la sua velocità e il campo gravitazionale locale. Un’astronave può entrare in orbita intorno a L1 o L2 (o a qualsiasi altro punto di librazione), sebbene questi siano meri punti nello spazio ai quali non corrisponde nessun corpo celeste.

Dalle orbite attorno ai punti di librazione hanno origine superfici a forma di tubo. Per esempio, un’astronave con la appropriata velocità iniziale può essere lanciata lungo un traiettoria che la porterà in orbita attorno al punto di librazione SEL2 del sistema Sole-Terra (la traiettoria è segnata in verde nella figura qui accanto). L’insieme di tutte le traiettorie simili a questa forma un unico tubo della Superautostrada Interplanetaria. La proprietà fisica importante dei tubi è che qualsiasi cosa si sposti da un’orbita intorno a un pianeta a un’orbita di allontanamento da esso, deve percorrere quel determinato tubo. Un’astronave che percorre una traiettoria dentro questo tubo passerà attraverso SEL2 dirigendosi verso l’esterno del sistema solare (in blu nella figura), mentre una che percorre un’orbita esterna quel tubo si dirigerà verso il Sole (in rosso nella figura). Da notare che i tubi esistono sempre in coppia: per ogni tubo composto da traiettorie di avvicinamento ne esiste uno composto da traiettorie di allontanamento.

Le astronavi possono viaggiare lungo i tubi ma possono anche cambiare rotta entrando in un altro tubo, grazie a una piccola manovra effettuabile con un comune motore a razzo. Ma c’è un modo per farlo senza alcun dispendio di carburante, usando i naturali punti di scambio della Superautostrada Interplanetaria. Una traiettoria che va da un tubo a un altro senza usare carburante viene definitta “eteroclinica”, a significare che può condurre da un’orbita a un’altra naturalmente. Nella pratica, per entrare in una traiettoria eteroclinica, l’astronave usa abitualmente un po’ di carburante per eseguire piccole correzioni di rotta rese indispensabili dalla nostra imperfetta conoscenza della sua posizione e velocità. Esistono anche traiettorie eterocliniche che connettono tubi di due differenti sistemi e le intersezioni funzionano nei due sensi. Le intersezioni eterocliniche possono sembrare difficili da individuare perché richiedono una perfetta scelta dei tempi: quando sei nel tubo di partenza, devi trovarti al posto giusto al momento giusto ( e alla giusta velocità ) per poter saltare dentro un tubo di avvicinamento. Ma esistono procedure di calcolo per trovare tali traiettorie perfettamente calibrate, e il risultato può essere spettacolare.

Il sistema gioviamo è un buon posto per mettere alla prova queste idee perché ci sono quattro lune di grandi dimensioni che orbitano attorno a Giove: Io , Europa, Ganimede, Callisto, proprio come un piccolo sistema solare. Le lune si muovono lungo le loro orbite a differente velocità portando con se i propri tubi, ed è possibile programmare una rotta che porti l’astronave a orbitare intorno a ciascuna delle quattro lune “saltando” di tubo in tubo, e consumando una quantità irrisoria di carburante. Questo nuovo approccio alla progettazione delle missioni spaziali ha comunque il suo lato debole: le rotte eterocliniche devono essere percorse a velocità molto basse e spesso sono tutt’altro che dirette. I tempi di percorrenza si allungano a dismisura e ciò limita molto il campo di applicazione di questo metodo.

L4, L5: fantastici habitat spaziali

I cilindri di O’Neill, gigantesche strutture capaci di ospitare intere biosfere e migliaia di uomini, avrebbero dovuto librarsi in orbita halo proprio intorno a questi due punti. Non cercherò di descriverli, ci sono riusciti bene Arthur C. Clarke in Incontro con Rama e Wikipedia, e questo breve video vale più di mille parole….

FONTI

• da  THE SPACE REVIEW:

K. Murphy: ML-1, the next logical destination

H.Thronson, D. Lester, T. Talay: Human operations beyond LEO by the end of the decade, an affordable near-term stepping stone

H.Thronson, T. Talay: “Gateway” architectures: a major “flexible path” step to the Moon and Mars after the International Space Station?

• Da WHY DO MATH?

Shane Ross: Space travel, mathematics uncovers an interplanetary superhighway

• il video “A 3D view of Rama object” è di Delfwaren
• the Future In-Space Operations (FISO) working group

Il Grande Risiko Lunare è incominciato

Il direttore tecnico dell’ International Academy of Astronautics, dott. Claudio Maccone (il primo da destra nella foto), ìl 10 giugno 2010 ha presentato a Vienna, presso la Commissione delle Nazioni Unite sull’uso pacifico dello spazio extra-atmosferico (UNCOPUOS) il Progetto PAC (Cerchio Antipodale Protetto) per proporre che una zona della Luna, situata sulla faccia nascosta esattamente agli antipodi della Terra, una ben determinata zona di spazio ad essa sovrastante (detta cono di radio quiete), e il punto di librazione L2 del sistema Terra-Luna, vengano dichiarati al più presto zona protetta e garantita dall’ONU, che vi imporrà il totale silenzio radio. Lo scopo del progetto è di formalizzare l’istituzione di una zona di radio quiete per evitare che qualcuno, stato o società privata, si arroghi il diritto di installarsi in quella che domani dovrebbe diventare l’ultima spiaggia, ma anche il paradiso dei radioastronomi. Ulteriori informazioni in: “Il Progetto PAC e il futuro della Radioastronomia” e “Storia e numeri del PAC”.

Qualche mese dopo, alla fine di novembre del 2010, la Lockheed Martin Corporation, un’importante società aerospaziale, ha fatto circolare un documento di presentazione delle cosidette missioni “L2 – Farside”, da svolgerrsi a partire dal 2016 – 2018. Queste missioni permetterebbero di raggiugere due importanti obiettivi scientifici:

• l’esplorazione del polo sud lunare e del circostante Bacino di Aitken, una zona di primario interesse esogeologico

• l’inizio della costruzione di un grande radiotelescopio sulla faccia nascosta della Luna, nel cratere Daedalus

Nella tipica missione ”L2 – Farside”, della durata di 35 giorni, la fase esplorativa e ogni altra attività sul suolo lunare, sarà affidata a un nuovo robot molto sofisticato, telecomandato in tempo reale da tre astronauti ospitati in un modulo Orion (costruito dalla stessa Lockheed Martin Corporation) orbitante intorno al punto L2. Un numero ancora imprecisato di missioni “L2 – Farside” costituirà l’occasione per collaudare apparecchiature, procedure e mezzi, nonché acquisire nuove conoscenze sopratutto in campo medico, in previsione di ben più lunghe e ambiziose missioni, come l’abbordaggio di un asteroide o la spedizione su Marte. Questo, in estrema sintesi, è quanto viene comunicato dalla Lockheed Martin Corporation. I lettori possono facilmente reperire in linea il documento originale, denominato “LMFarsideWhitepaperFinal.pdf”. A questo punto si impongono alcune considerazioni:

1. la costruzione di un grande radiotelescopio sulla faccia nascosta della Luna è certamente uno dei più affascinanti tra i progetti a lunga scadenza attualmente allo studio. Ma gli alti costi e i problemi di ingegneria che comporta ne rimandano la realizzazione a fine secolo, se non oltre. Allora perché la Lockheed indica questo progetto tra gli obiettivi primari delle missioni “L2 – Farside”?

2. La stessa attenzione non è però riservata al Progetto PAC, che pure è propedeutico alla realizzazione del radiotelescopio, ed è un’iniziativa ufficiale di livello mondiale. Nell’intero documento della Lockheed non se ne fa parola.

3. Il punto L2 appare profondamente immerso nel cono di radioquiete che sovrasta il PAC, e di sicuro non ha una linea di vista diretta con la Terra, checché ne dicano gli esperti della Lockheed. Maccone chiede che L2 venga considerato off-limits, per garantire la piena radioquiete del PAC sottostante. Ma dove è previsto che dovrebbe posizionarsi il modulo Orion per condurre al meglio le operazioni durante le missioni “L2 – Farside”? Proprio in orbita intorno a L2, guarda caso!

Abbiamo allora ritenuto indispensabile rivolgerci direttamente al dottor Maccone, che ha così commentato:

“Io la intendo cosi`: che la Halo orbit attorno a L2 di Terra-Luna e`(debba essere, ndr) CIRCOLARE DI RAGGIO COSI` GRANDE DA VEDERE SIA TERRA CHE MOON FARSIDE (contemporaneamente, ndr)

In quanto al PAC, certo che sarebbe inondato da onde elettromagnetiche, ma di frequenze sperabilmente DIVERSE da quelle ascolate dal (futuro, ndr) radiotelescopio (che sorgerà,ndr) nel cratere Daedalus.

………..

In conclusione, anche con (nonostante, ndr) Orion, si protrebbe comunque fare della buona radio astronomia da Daedalus perche` l’enorme quantita` di noise (rumore, ndr) CHE VIENE DALLA TERRA e` comunque schermata, e il poco noise di Orion su bande note non dovrebbe costituire un problema. “

Di fronte a tanta diplomazia e a parole così sagge ed equilibrate, anche dei ruvidi e sospettosi freelance come noi devono chinare il capo e scendere a più miti consigli. Ci auguriamo quindi che il messaggio moderato di Maccone convinca gli uomini della Lockheed a rinunciare a eventuali atteggiamenti arroganti o prepotenti, e a comportarsi con maggior rispetto per la comunità scientifica internazionale e per le sue iniziative.

ROBERTO FLAIBANI