Progetto Icarus: pericoli e obiettivi del volo interstellare simulato

Se si vuole creare un’astronave virtuale e poi lanciarla in un volo interstellare simulato, bisogna creare anche l’ambiente in cui si svolgerà l’azione, cioè riprodurre lo spazio interstellare in tutte le sue caratteristiche, sopratutto in quelle potenzialmente pericolose per l’astronave. Gli scienziati del Progetto Icarus (si veda Avverrà nel Ciberspazio il primo volo interstellare) sanno bene che lo spazio profondo in realtà non è completamente vuoto, ma che si può parlare di un vero e proprio medium interstellare, seppure estremamente tenue, composto per il 90% da atomi di idrogeno, con la densità di un atomo per centimetro cubo, l’uno per cento di polvere e per il resto atomi di elio. Il che potrebbe sembrare ben poca cosa, se non fosse che Icarus filerà “virtualmente” tra le stelle alla bella velocità di 45.000 km/sec per decenni, sottoponendo così le parti esposte dello scafo a un processo di surriscaldamento ed erosione. Fortunatamente il Sistema Solare, nel suo moto di rivoluzione attorno al centro della Via Lattea, sta attualmente attraversando la cosidetta “Local Bubble”, una zona larga circa 300 anni luce, dove la densità del medium interstellare risulta drasticamente ridotta, facendo probabilmente rientrare qualsiasi allarme [se non fosse per la perdurante presenza di polveri di varia natura, il vero pericolo nel volo a velocità relativistica - addendum 03/12/10]. C’è infine la minaccia rappresentata dagli onnipresenti raggi cosmici, com’è impropriamente definita quella pericolosa radiazione composta quasi esclusivamente da protoni ad altissima energia, che pervade l’intero universo. I timori non sono tanto per lo scafo dell’Icarus, quanto per i computer e per le altre apparecchiature elettroniche, perchè queste particelle sono responsabli del cosidetto “bit flips”: di tanto in tanto, del tutto a caso, capita che in qualche sistema informatico della nave dei bit cambino di valore, obbligando il sistema a operazioni di salvataggio dati molto estese.

Gli immediati dintorni del Sistema Solare sono mostrati nella figura qui accanto. All’interno della più vasta Local Bubble, il Sistema sta ora attraversando una nuvola interstellare locale di scarsa densità (Courtesy Linda Huff  and Priscilla Frisch). Una delle specifiche di base del Progetto Icarus è che il viaggio dell’astronave non deve durare più di 100 anni, possibilmente molti di meno. La velocità massima prevista, cioè il 15% della velocità della luce, non potrà verosimilmente essere raggiunta e mantenuta che durante la traversata interstellare vera e propria. Tenuto conto di questo, e calcolato il tempo necessario per uscire dal Sistema Solare a velocità crescente e per effettuare una manovra di decelerazione una volta raggiunto il sistema stellare di destinazione, lo staff di Icarus ha fissato in 15 anni luce il raggio dell’area di operazioni dell’astronave. Per la verità, il panorama nei pressi del Sistema Solare appare tristemente privo di obiettivi interessanti, almeno per quanto riguarda la ricerca della vita. Ci sono infatti solo 2 stelle di classe G (come il Sole), cioè Alpha Centauri A e Tau Ceti, nonché 5 stelle di classe K, tra cui Epsilon Eridani. Le altre, escluse Sirio e Procione, sono nane rosse. Epsilon Eridani ha un pianeta gigante tipo Giove, del tutto inabitabile, e si attende conferma di un secondo, dello stesso tipo. La nana rossa GJ674 ha un pianeta roccioso di massa pari a 5 volte quella della Terra, ma orbita troppo vicino al suo sole per poter ospitare la vita come noi la conosciamo. Ma la sonda Kepler, l’ormai famoso telescopio spaziale cercatore di esopianeti, potrebbe rovesciare la situazione: stime ottenute in base alle sue prime, clamorose osservazioni, indicano che almeno il 30% delle stelle sia accompagnato da pianeti, il che porterebbe da 2 a 16 o 17 il totale dei sistemi planetari alla portata di Icarus. Speriamo che la mappatura dei dintorni del Sistema Solare venga completata nei prossimi anni.

Fonte: Project Icarus

Avverrà nel Ciberspazio il primo volo interstellare

Icarus non va confuso con Ikaros, la sonda giapponese a vela solare, attualmente in rotta verso Venere, nell’universo reale. Icarus non volerà mai se non nel Ciberspazio, perchè si tratta di uno studio puramente teorico volto alla progettazione, di una sonda automatica capace di compiere voli interstellari della durata di 50-100 anni a velocità “relativistiche”, pari cioè a frazioni rilevanti della velocità della luce. A lavori conclusi, il team di Icarus si propone però di allestire una vera e propria missione virtuale, riutilizzando i modelli matematici computerizzati di tutti i sistemi di bordo, e altro software, che sarà prodotto a vario titolo per esigenze di progettazione. Servirà quindi un programma di Intelligenza Artificiale che coordini il funzionamento delle singole parti, ma, fatto questo, l’astronave virtuale sarà completa e pronta a essere assemblata in orbita.

Comunque sarà necessario creare molto altro software per simulare i differenti ambienti interplanetari in cui la sonda si muoverà nella fase iniziale e finale del volo, e per mantenere la simulazione al passo col crescere delle nostre conoscenze. Sarà in effetti “solo” una simulazione, ma avverrà in tempo reale, e avrà quindi una durata non inferiore ai 40 anni! Così, tra gli addetti ai lavori, sta prevalendo l’opinione di dichiarare l’intero codice sorgente di Icarus di pubblico dominio, una volta conclusa la progettazione, aprendo così la missione nel Ciberspazio al contributo volontario di un gran numero di esperti indipendenti. Ci sono ottimi motivi per far decollare veramente la missione: prima di tutto costituirebbe il migliore e il più completo dei test per tutti i sistemi e sottosistemi in cui il Progetto Icarus è articolato. In secondo luogo, se presentata ad un pubblico di giovani e studenti, avrebbe un notevole valore didattico. Per consentire al pubblico di interagire con l’astronave, verrà programmata un’interfaccia utente la cui schermata base assomiglierà a quella riprodotta qui sotto.

Descrizione figura – da destra verso il basso:

display con i dati generali della missione: tempo trascorso, velocità, distanza dalla Terra, ecc.

mappa stellare, da cui ottenere rotta e posizione

pannello di controllo: cliccando opportunamente i bottoni e le icone disponibili si possono ottenere i grafici delle prestazioni dei vari sistemi e sottosistemi

in basso a sinistra: il display  mostra l’attività in cui Icarus è impegnato in quel momento

Il Progetto Icarus è un’iniziativa della Tau Zero Foundation in collaborazione con la British Interplanetary Society, nel cui ambito era stato organizzato, negli anni 70, il progetto Daedalus, il primo studio relativo a una sonda robotizzata capace di raggiungere la Stella di Barnard, distante 5,9 anni luce dal Sole, in un arco di tempo non superiore alla durata di una vita umana. Icarus rappresenta un aggiornamento di Daedalus e un approfondimento di notevole portata, basti pensare che il team di Daedalus lavorò dal ’73 al ’78 per complessive 10.000 ore/uomo, mentre il ben più numeroso team di Icarus, nello stesso lasso di tempo, prevede di superare le 35.000 ore/uomo.

Oltre alla durata massima della missione e alla capacità di raggiungere velocità relativistiche, Icarus dovrà rispettare un certo numero di specifiche di base, per esempio avere la capacità di trasmettere alla Terra dati scientifici relativi al sistema planetario di destinazione e al mezzo interstelllare; impiegare solo tecnologie d’uso corrente, o che potebbero essere ragionevolmente sviluppate in un futuro prossimo; far fronte a eventuali guasti o danneggiamenti, autoriparandosi. Sono ormai oltre 400 i pianeti extrasolari (esopianeti) individuati con certezza, e la sonda Kepler ha recentemente inviato le coordinate di 750 nuovi possibili esopianeti, raccolte in soli 43 giorni di osservazione! Di fronte a dati come questi, è stato deciso che Icarus dovrà essere in grado di operare correttamente in una varietà di sistemi planetari differenti, e non più solo in quello scelto come obiettivo primario della missione. Come già per Daedalus, anche per Icarus il sistema principale di propulsione dovrà essere un motore a fusione nucleare; mentre, a differenza di Daedalus, una volta arrivato a destinazione, Icarus dovrà essere in grado di compiere una manovra di decelerazione, per avere più tempo da dedicare agli esperimenti scientifici e alla raccolta dei dati.

La progettazione di Icarus è stata suddivisa in 20 moduli, e di alcuni di essi non abbiamo potuto nemmeno accennare, mentre parecchi temi tra quelli qui affrontati meriterrebbero un approfondimento. Ritorneremo presto a parlare del Progetto Icarus.

Fonte: Project Icarus