Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Star Trek, scienza e tecnologia ai limiti dell’immaginazione (1)

Marc MillisUn altro film di Star Trek è da poco transitato nei cinema, con la venerabile astronave interstellare Enterprise, i suoi generatori di gravità e i motori a curvatura, vere e proprie icone tecnologiche. Marc Millis, fondatore e architetto della Fondazione Tau Zero (e prima dirigente del progetto NASA chiamato “Fisica della Propulsione Avanzata”) esamina la scienza e la tecnologia che abbiamo visto nel recente film di Star Trek e riflette su cosa bisognerebbe fare perchè almeno una parte di quelle meraviglie diventasse reale. Quanto siamo vicini alla realizzazione di una tale fantastica nave interstellare ? Come paragonare quelle visioni ad altre ricerche sui veicoli spaziali? E, infine, cosa è stato fatto fino ad oggi al riguardo?

Sfide e possibilità dei viaggi interstellari

Inviare un veicolo spaziale verso il sistema stellare a noi più vicino (Alpha Centauri, che si trova a oltre 4 anni luce di distanza ) entro la durata di una vita umana richiederebbe una velocità 1.000 volte maggiore di quella di una sonda Voyager. Le due sonde Voyager sono state lanciate dalla NASA circa trent’anni fa, e solo ora stanno attraversando il bordo del nostro sistema solare, a una distanza di circa 1/500mo di un anno luce.

Aumentare la velocità di un fattore 1.000 richiederebbe almeno 1.000.000 di volte più energia, e quindi almeno due volte di più per fermarsi, quando arrivati a destinazione. Pensiamo inoltre al personale specializzato rimasto sulla Terra, cioè coloro che hanno costruito la nave stellare stessa e il suo equipaggiamento di bordo. Considerando una durata della vita umana di circa 100 anni, essi sarebbero in grado di seguire una missione di solo 80 anni luce, anche se la nave viaggiasse ad alte velocità relativistiche. Mentre questo potrebbe essere sufficiente per raggiungere un pianeta abitabile (la cui distanza stimata è tra i 25 e i 200 anni luce ), le stime provvisorie per raggiungere le civiltà più vicine (se ce ne sono) si aggirano tra i 500 e i 6000 anni luce (clicca qui per maggiori informazioni ). Per raggiungere queste mete più lontane, rimanendo all’interno del ciclo di vita dei costruttori della nave stellare rimasti a casa, bisogna muoversi a velocità superiori a quella della luce, o avere una aspettativa di vita molto maggiore .

Enterprise_The-Light_Works(nell’immagine accanto: la nave interstellare “Enterprise” in Star Trek, icona della propulsione a curvatura. Si ringrazia The Light Works)

Nell’incapacità di realizzare il volo FTL (Faster Than Light), la maggior parte dei ricercatori progetta missioni per sonde automatiche basate su svilluppi tecnologici prevedibili. Con un occhio alle stime di quello che potrebbe essere, in ultima analisi, fattibile per la fisica esistente, determinano quali ulteriori progressi tecnologici sarebbero necessari per consentire missioni significative. Le prime proiezioni indicano che solo le missioni con durata di qualche decennio potrebbero essere possibili. Sviluppare le relative tecnologie e preparare i sistemi di supporto per raccogliere l’energia per lanciare tali missioni, tuttavia, potrebbe richiedere diversi decenni, perfino secoli. Le stime variano molto a seconda di quale conclusione viene preferita.

Quando si considera il volo umano interstellare, la visione predominante è quella delle autosufficienti astronavi-arca in grado di supportare molte generazioni di esseri umani nel loro lento viaggio per raggiungere e colonizzare pianeti abitabili, attraversando lo spazio come sacche isolate di umanità. Non ci sono stati molti progressi in questa direzione , dal momento che ancora non abbiamo informazioni sul numero minimo di coloni richiesti e sul supporto vitale minimo indispensabile per tenerli in vita durante il viaggio … e anche la creazione di una struttura sociale idonea per sostenere in pace una vita soddisfacente in tale isolamento per così tanto tempo.

Infine, per coloro che vogliono raggiungere “nuovi mondi, nuove forme di vita e nuove civiltà” entro tempi brevi, sono necessari rivoluzionari progressi nella fisica teorica. Ciò include il volo FTL e altre innovazioni tipiche delle visioni di Star Trek.

Emerge il desiderio di inaugurare una nuova era di grandi progressi scientifici e tecnologici, anche se alcuni hanno bollato questi comportamenti come se fossero il frutto della mente di uno zio pazzo e sognatore.

In questa fase è troppo presto per decidere oggettivamente quale di queste ricerche sia ‘migliore’, sopratutto perchè non esiste una definizione di “migliore”. Le motivazioni pro e contro sono così varie, e i fatti reali ancora così incerti, che la scelta è più che altro basata su preferenze personali. I miei conoscenti che lavorano su queste ipotesi sembrano scegliere la disciplina che, come individui, possono contribuire di più a far realizzare .

Nota – il sito web Costruire l’Enterprise non tratta di una vera nave stellare, ma piuttosto di qualcosa che sembra proprio l’Enterprise, ma con capacità molto, molto minori.

Requisiti per un fantastico volo spaziale

Star Trek ha fatto sembrare facile il volo spaziale e altre fictions hanno alimentato le nostre speranze. Jeff Greenwald, nel suo libro del 1999 Future Perfect, su come Star Trek ha colpito persone in tutto il mondo dice: “… si soddisfa un bisogno profondo ed eterno per qualcosa in cui credere: qualcosa di vasto e potente, ma razionale e contemporaneo. Qualcosa che abbia un senso “.

Un elemento importante di Star Trek, che va al di là della tecnologia, è la sua organizzazione sociale (e la sua etica – n.d.e.), cioè la creazione di una cultura cooperativa che possa sfruttare l’energia necessaria per realizzare i viaggi spaziali senza autodistruggersi nel processo. In realtà, quando si considera il livello dell’energia necessaria per un vero viaggio interstellare, questo è un argomento estremamente importante. Potrebbe essere un argomento a sé, poichè gli aspetti sociali e umani sono parte integrante nel contemplare l’idea di un viaggio interstellare. Personalmente, io sono preoccupato che questa sfida potrebbe rivelarsi più difficile di quanto non sia la creazione di una nuova fisica che ci dia i motori a curvatura e i generatori di gravità.

Torniamo ora alla fisica relativa al volo spaziale. Per divertimento e per fare appello a una più ampia base di fan, qui c’è una raccolta di alcuni dei velivoli di più grande ispirazione visive per il volo interstellare, il nostro “2001 Millennium Enterprise, C57-D”.

Aldo-Spadoni-2001_Millennium_Enterprise_C-57D(Nell’immagine accanto: Il “Millennium 2001 Enterprise, C57-D”, ispirato a molti famosi veicoli immaginari : uno scafo (con capacità di trasporto FTL) ispirato dal film 2001 Odissea nello spazio, dall’Enterprise di Star Trek del 1966; dal Millennium Falcon (Star Wars del1977) , e dalla nave piattino C57-D del 1956 da “il pianeta proibito”. Cortesia grafica di Aldo Spadoni 2013, sulla base di uno schizzo di Millis.)

Indipendentemente dal tipo di fantascienza preferito, quando si tratta di rendere possibile questo fantastico volo interstellare, ecco quello che ci serve:

  1. I motori FTL: rispetto alle distanze tra le stelle, la luce è in realtà lenta, impiega anni a percorrere distanze interstellari. Il nostro più vicino sistema stellare (Alpha Centauri) si trova a più di 4 anni di distanza alla velocità della luce. Il pianeta abitabile più vicino potrebbe essere ovunque tra i 25 e i 200 anni luce di distanza. E per poter incontrare ogni volta nuovi alieni per l’episodio televisivo della settimana, la nostra Enterprise avrebbe bisogno di una “ingenua” velocità di crociera di almeno 25.000 volte quella della luce. La parola ingenua è usata qui per ricordarci che noi non sappiamo veramente cosa succede al tempo e allo spazio a velocità ultra-luminali. Per un volo a velocità sub-luminale, invece, la Teoria della Relatività Speciale ci dice cosa aspettarsi che accada alle nostre percezioni di tempo e spazio, che cambiano quando ci avviciniamo alla velocità della luce.

  2. Il controllo delle forze gravitazionali e inerziali: Questa è una caratteristica estremamente importante che spesso viene trascurata a vantaggio del FTL. E ‘così onnipresente nella fantascienza che molte persone non si rendono nemmeno conto che esiste e ha implicazioni rivoluzionarie – in più non ha ancora un nome evocativo, in grado di interpretarne il significato. Immaginatevi nella vostra astronave preferita – dove l’equipaggio vive e lavora normalmente – come se foste sulla Terra. Questo significa che la nave sta fornendo un campo gravitazionale per il comfort e la salute dell’equipaggio, nel mezzo dello spazio profondo dove non esiste niente del genere. Questa sarebbe un’enorme conquista scientifica! Ma aspettate, c’è di più. Tenuto conto di questa capacità di creare forze di accelerazione (per l’appunto un campo gravitazionale artificiale) all’interno di un veicolo spaziale, non è molto difficile pensare che tali forze di accelerazione potrebbero essere create al di fuori del veicolo creando la possibilità di generare una spinta. Sarebbe cioè un vero motore spaziale non a razzo che chiameremo semplicemente space drive, una svolta epocale! E ancora: la fisica necessaria per manipolare le forze gravitazionali e inerziali implica anche la possibilità di ottenere “raggi traenti” per lo spostamento di oggetti a distanza, e la capacità di percepire proprietà dello spazio-tempo che non riusciamo ancora a intravedere.

  3. Produzione, accumulo e consumo di energia senza precedenti: l’ultimo sulla nostra lista dei principali requisiti è quello di avere abbastanza energia a bordo per alimentare i nostri magici motori FTL e gli space drive. Su Star Trek, usano la materia-antimateria per fornire l’energia, attraverso la piena conversione di materia in energia, fenomeno teorizzato in fisica ed espresso dalla formula di Einstein E = mc2. Il nostro fantastico veicolo spaziale avrà bisogno di molta energia.

(la seconda e ultima parte sarà pubblicata  lunedì 5 agosto 2013)

titolo originale: “Star Trek – Star Tech” pubblicato su Centauri Dreams il 24 maggio 2013

traduzione di MARCO RADICI

editing ROBERTO FLAIBANI

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29 luglio 2013 - Posted by | Astronautica, Fantascienza, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , , , ,

1 commento »

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