Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Icarus, il figlio di Daedalus

Salutiamo e ringraziamo Luigi Fontana, noto ed esperto divulgatore di cose di spazio, che per la prima volta ci gratifica firmando le pagine di questo blog.(RF)

EneaFrascatiLaserNo, nulla a che fare con i noti personaggi mitologici, padre e figlio, che con ali costituite di cera e piume d’uccello fuggirono dal labirinto del Minotauro (e Icaro fece la ben nota brutta fine volando troppo vicino al Sole). Icarus è il nome di un interessante progetto sovranazionale, iniziato nel 2009, e volto alla progettazione “realistica” di una sonda robotica interstellare, adatta ad esplorare un sistema stellare vicino, nell’arco di tempo di una vita umana (qualche decennio), raggiungendo velocità dell’ordine dell’8% della velocità della luce.

Il termine “realistico”, a essere onesti, è usato molto generosamente. Le regole del progetto, è vero, ammettono solo tecnologie esistenti, o ragionevolmente prevedibili nel prossimo futuro, ma fanno assunti decisamente ottimistici sui prossimi sviluppi tecnologici, e soprattutto si astraggono completamente da problemi assai concreti come il reperimento dei fondi e l’esistenza o meno di una volontà politica di realizzare poi in pratica un’opera simile.

L’organizzazione che conduce questo studio, Icarus Interstellar, è formata da scienziati e tecnici di varia estrazione, da professionisti di NASA e ESA, a docenti universitari, magari in pensione, sino a semplici entusiasti. Il nome Icarus è stato scelto proprio perché il progetto è un po’ il “figlio” del celebre progetto Daedalus, già trattato in questo blog, un analogo think tank supportato dalla British Interplanetary Society tra il 1973 e il 1978. Al contrario di Daedalus, quasi esclusivamente anglosassone e tutto sommato poco approfondito, Icarus raccoglie collaboratori da tutto il mondo, e soprattutto è molto più dettagliato e sfrutta appieno gli ultimi 40 anni di sviluppo tecnologico per “fare il punto” circa la nostra (alquanto ipotetica, per ora, come vedremo) capacità di costruire una sonda in grado di esplorare, nell’arco di tempo di una vita umana, un sistema stellare vicino.

Longshot spaceship(nell’immagine l’astronave Longshot) È importante sottolineare che Icarus è in buona e serissima compagnia, e non è il frutto di eccessive visite al pub da parte di nerd troppo cresciuti. Anche se la prima sonda interstellare è probabilmente molto lontana nel nostro futuro, pensarci oggi è un utile esercizio, per la comunità scientifica, anche solo per elencare tutti i problemi che dovranno essere risolti, stabilire delle priorità, stendere le specifiche dei software necessari, eccetera.

È un po’ come chiedersi se Dalla Terra alla Luna di J. Verne abbia contribuito al progetto Apollo. La risposta, ragionevolmente, è sì, almeno come fonte di ispirazione per le generazioni di scienziati e tecnici che in poco più di un secolo avrebbero tradotto in pratica i sogni del grande romanziere francese.

Basti pensare che negli ultimi decenni istituzioni serissime, a partire dalla NASA, hanno supportato questi progetti. Proprio la NASA, nel 1987/88 ha progettato con una certa completezza una sonda interstellare interamente realizzabile con la tecnologia disponibile all’epoca (o con sue prevedibili maturazioni, valutate però abbastanza prudenzialmente). E soprattutto con un budget “misurabile”, se non proprio ragionevole. Il progetto Longshot. Per i curiosi, un esteso report è disponibile online a questo indirizzo.

La sonda Longshot peserebbe 396 tonnellate alla partenza, ovvero poco meno della stazione spaziale internazionale (450 tonnellate) che ad oggi è di gran lunga il più pesante manufatto inviato in orbita. Longshot è simile a Icarus per il metodo di propulsione, che descriveremo in seguito, ma si propone di mettere una sonda in orbita attorno ad una stella vicina – il supposto obiettivo è alfa Centauri B – mentre Icarus prevede solo un “flyby”, ovvero un rapido passaggio vicino al corpo celeste di interesse, per poi perdersi nello spazio. C’è una ovvia enorme differenza tra i due profili di missione. Per entrare in orbita bisogna rallentare una volta arrivati in prossimità della destinazione, e per rallentare bisogna portasi dietro il carburante per farlo, carburante che pesa e che va accelerato all’inizio della missione. A conti fatti ne consegue una velocità di crociera più bassa, e quindi un viaggio più lungo, ulteriormente allungato dalla fase di “frenata” finale. Nello specifico, Longshot manderebbe i primi dati a Terra dopo un secolo abbondante dal lancio (ma poi potrebbe studiare il sistema solare bersaglio per anni) mentre Icarus fornirebbe risultati molto più in fretta – 40 o 50 anni – ma solo per alcuni giorni. Le rispettive velocità di crociera sarebbero 4,5% della velocità della luce (13000 km/s circa) contro il 7-8%.

Daedalus(nell’immagine l’astronave Daedalus) Entrambi i progetti si basano su un sistema di propulsione che ad oggi non è ancora stato realizzato nemmeno come prototipo, anche se è una tecnologia molto studiata per la produzione di energia. La fusione a confinamento inerziale. Persino l’idea di base non è tanto semplice. Il combustibile della sonda sarebbero delle “palline” (“pellets“) di una miscela di deuterio e trizio, con un guscio di Litio e altri elementi leggeri. Ognuno di questi pellet viene sganciato nella camera di reazione, dove viene colpito con enorme precisione, da una serie di laser ad alta potenza, che vaporizzandolo ricreano per un istante le condizioni di temperatura e pressione per provocare la fusione nucleare del deuterio e del trizio, un sottoinsieme delle reazioni di fusione che hanno luogo nel nucleo del Sole. Il plasma così formatosi, opportunamente direzionato da campi magnetici, sarebbe espulso ad enorme velocità, fornendo quindi la spinta alla sonda. Icarus prevede di ricavare l’energia per il funzionamento dei laser e del campo magnetico dalla reazione di fusione stessa, in modo però ancora alquanto nebuloso. Longshot, al contrario, prevede di avere a bordo un piccolo reattore nucleare convenzionale, a fissione, di potenza relativamente limitata (300 kW) ma sufficiente per le necessità del volo.

Le sfide tecnologiche di entrambi i progetti, al di là dell’ovvia necessità di costruire almeno un dimostratore funzionante del sistema di propulsione (e già non è poco!) sono formidabili. I principali problemi sono quattro.

  1. Ridondanza e affidabilità. L’idea di un macchinario estremamente complesso in grado di funzionare in modo affidabile per svariati decenni fa tremare qualsiasi ingegnere. Se da un lato l’elettronica ha già dato notevoli prove in questo campo (si pensi alle sonde Voyager, lanciate nel 1977 e ancora in buona parte operative) dall’altro Icarus o Longshot dovrebbero necessariamente avere migliaia di parti mobili, dai sistemi per puntare i telescopi a pompe per il controllo della temperatura. E indovinate cosa si è rotto su uno dei Voyager? L’unica parte mobile, la piattaforma orientabile per sostenere le videocamere… È vero che la tecnologia aerospaziale è ormai alquanto matura e la ridondanza dei sistemi potrebbe sopperire al cedimento di quasi qualsiasi sistema, ma resta l’incubo che tutta la missione possa fallire per un guasto che potrebbe essere facilmente riparato con un cacciavite… se ci fosse qualcuno per azionarlo.

  2. E qui si aggancia il secondo problema. Bisognerebbe sviluppare dei robot di servizio in grado di operare piccole riparazioni, eventualmente dopo un “consulto” col comando missione (consulto che a grande distanza potrebbe richiedere anni, ma è comunque praticabile se non nelle fasi cruciali della missione). La tecnologia in questo campo però è ancora immatura, per non dire embrionale. Basti pensare che sistemi del genere erano stati previsti per la stazione spaziale, dove in realtà operano gli astronauti. Non si è ancora riusciti a costruire un robot che abbia la flessibilità di un operatore umano nelle operazioni “meccaniche”. E non parliamo nemmeno del farlo autonomamente…

  3. Comunicare con la Terra. Ovvio che arrivare sino ad un altro sistema solare e non riuscire poi a comunicare a Terra le scoperte effettuate sarebbe una beffa atroce. Purtroppo trasmettere segnali a qualche anno luce di distanza è tutt’altro che banale. Vero è che avendo già a bordo laser potentissimi per la propulsione, si può usarli anche per comunicare. Ma a conti fatti non si potrebbero trasmettere più di un migliaio di bit per secondo, che è una quantità di informazione davvero modesta. Una singola fotografia ad alta risoluzione richiederebbe circa sei ore di trasmissione. Tanto per fissare le idee, molte sonde scientifiche in orbita intorno alla Terra trasmettono diversi miliardi di bit di dati al giorno!

  4. Viaggiare ad una significativa percentuale della velocità della luce è ovviamente irrinunciabile per realizzare l’esplorazione di un altro sistema solare entro qualche decennio, ma viaggiare a migliaia di chilometri al secondo implica che anche la polvere interstellare sarebbe un rischio significativo in caso di urto. Sia Icarus che Longshot prevedono degli scudi ablativi contro la polvere più fine, ma anche un granello di sabbia, a quelle velocità, potrebbe facilmente danneggiare o addirittura mettere fuori uso qualcosa di vitale. E non c’è modo di difendersi da questo in modo efficiente. Da questo punto di vista Longshot, prevedendo di rallentare in prossimità del bersaglio, abbassa leggermente la percentuale di rischio, ma non di molto.

A monte di tutte questi problemi tecnici possiamo mettere ancora tre considerazioni, due positive ed una negativa.

  1. La prima positiva è presto detta. Il primo pianeta extrasolare è stato scoperto solo una ventina di anni fa (1992). Già oggi se ne conoscono più di 1000. E’ quindi sicuro che quando (o se?) si lancerà una sonda interstellare come quelle qui descritte, lo si farà verso un sistema solare che contiene certamente almeno un pianeta ritenuto interessante dal punto di vista della possibilità dei sviluppo della vita (anche in una possibile ottica di successiva colonizzazione).

  2. Pure positivo è il fatto che la miniaturizzazione ha compiuto passi da gigante, impensabili ai tempi di Dedalus e forse anche ai tempi di Longshot. Forse la nostra prima sonda interstellare potrebbe avere le dimensioni di un furgone, non quelle di una nave, con conseguente abbattimento dei costi.

  3. Quella negativa non è una considerazione tecnica, ma “sociale”. L’umanità ha perseguito per quasi tutta la sua storia progetti che chiaramente non avrebbero potuto essere portati a termine nel corso di una generazione. Basti pensare alle piramidi egizie, ai castelli medioevali oppure alle grandi cattedrali. Oggi non più. L’ultimo progetto di questo tipo (la chiesa della Sagrada Familia di Barcellona, iniziata nel 1882 e considerata a metà strada nel 2010) incontra notevoli problemi di finanziamento, e comunque, quando la si cominciò, si sperava di finirla entro qualche decennio.

Icarus(nell’immagine l’astronave Icarus) Forse, come società, abbiamo perso la capacità di pensare sui tempi lunghi, e personalmente reputo molto improbabile che qualche governo, o insieme di governi, che comprensibilmente mira soprattutto a farsi rieleggere, approvi finanziamenti colossali per un progetto che, se va tutto bene, darà i suoi frutti tra 100-120 anni (ammettendo un ottimistico intervallo di soli trent’anni tra l’avvio del progetto e il lancio). Lo spirito di chi lavorava ad una cattedrale sapendo che solo il suo bisnipote l’avrebbe vista finita mi sembra perduto nella moderna frenesia.

A meno che telescopi di prossima generazione – questi sì molto realistici e in parte già in costruzione o in studio – non ci mostrino attorno a qualche stella vicina un pianeta particolarmente attraente. Questo, forse, costituirebbe uno stimolo potentissimo per realizzare la prima sonda interstellare, che come detto sopra potrebbe essere più semplice e leggera di Longshot o Icarus. Sempre che nel frattempo non salti fuori qualche rivoluzione tecnologica nel campo della propulsione che renderebbe di colpo obsolete tecnologie per ora ancora futuribili. Non ci resta che aspettare.

LUIGI FONTANA

 

Credits: ENEA Frascati,  NASA, British Interplanetary Society, Icarus Interstellar.

 

25 marzo 2014 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , | Lascia un commento

La scienza della fantascienza

Nel 1998 l’Editore Bompiani pubblicava un libro che potremmo definire irresisitibile per qualsiasi operatore, autore o lettore di fantascienza. Si tratta de “La scienza della fantascienza”, un saggio le cui caratteristiche vengono presentate qui di seguito dall’autore stesso nell’Introduzione e nell’Indice. In chiusura si trova il nostro appello all’editore. Ce n’è abbastanza per capire che di questo libro non se ne può più fare a meno. Ed ecco l’idea fulminante: proporre ai lettori del Tredicesimo Cavaliere di dare vita a una campagna di pressione sull’Editore Bompiani per convincerlo a dare di nuovo alle stampe quel titolo. Come? Semplicemente registrandosi con il proprio nome, cognome e recapito email dove richiesto e cliccando sul bottone “spedizione via email”: entro pochi secondi la casa editrice riceverà il vostro appello. Partecipate numerosi, in questo sta la nostra forza! (RF)

La scienza della fantascienza di Renato GiovannoliIntroduzione a “La scienza della fantascienza”

Questo non è un libro di storia della fantascienza, né un’enciclopedia fantascientifica, né un libro sull’attendibilita scientifica della fantascienza.
Semplicemente questo libro fa un catalogo delle principali “idee” fantascientifiche, e finisce col mostrare che:

(i) La fantascienza produce teorie autonome rispetto alla scienza “ufficiale”: per esempio quelle, convenzionalmente accettate (o comunque discusse) dalla comunità degli scrittori di fantascienza, implicate dalle idee di “iperspazio” e di “macchina del tempo”.

(ii) Queste teorie tendono a interagire e a formare di conseguenza un sistema (fanta)scientifico abbastanza coerente e omogeneo. Per esempio, la teoria degli “universi paralleli” puo essere considerata una soluzione dei paradossi cui conduce l’idea di un viaggio nel tempo. In generale, temi fantascientifici in apparenza dissimili possono rivelarsi casi particolari di una stessa “teoria unificata” (per non parlare della semplice compatibilita di due teorie i cui effetti narrativi vengono sommati in uno stesso racconto).

(iii) Il sistema della fantascienza non è chiuso; ferma restando la sua sostanziale autonomia, la fantascienza non cessa di riciclare frammenti di dibattito scientifico e filosofico (e anche, spesso, frammenti di cultura pseudoscientifica e di cattiva filosofia), e viceversa le scienze “vere” non sembrano del tutto immuni dall’influenza dell’immaginario fantascientifico.

(iv) La logica del sistema della fantascienza si sviluppa nel tempo attraverso vere e proprie rivoluzioni (fanta)scientifiche e una teoria (un”‘idea”) puo essere abbandonata e sostituita da una teoria piu efficace. Tale “efficacia” sembra potersi definire, in genere, per mezzo di criteri formali (coerenza logica, economia concettuale…), anche se talvolta pno essere rilevante l’influsso di una nuova teoria o scoperta scientifica. Mai, comunque, la verifica sperimentale ha l’ultima parola in fantascienza. Anche per questa ragione, spesso le rivoluzioni fantascientifiche restano irrisolte e due paradigmi alternativi continuano a fronteggiarsi.

Così in molti casi ho registrato più soluzioni di uno stesso problema, distribuibili da un asse che separa un’epistemologia “neopositivista”, tipica della fantascienza dell”‘eta d’oro” (1938-1950) e degli autori che hanno esordito in quel periodo (Asimov, Heinlein), da un’epistemologia “critica” e tendenzialmente scettica, che si interroga sui limiti e sui rischi del “metodo scientifico”, affermatasi a partire dagli anni Cinquanta (Sheckley, Dick).

Questo, dunque, non è un libro di storia della fantascienza, né un’enciclopedia fantascientifica, né un libro sull’attendibilita scientifica della fantascienza. Tuttavia, poiché la logica della fantascienza si sviluppa nel tempo attraverso vere e proprie rivoluzioni fantascientifiche, assumerà talvolta una prospettiva storica. (E, in un certo senso, aspirerebbe a essere una storia astratta e formale della fantascienza.) Poiché intende fornire una cartografia delle teorie immaginarie che costituiscono il genere letterario “fantascienza”, tenderà ad assomigliare all’enciclopedia di un mondo fantastico. Ma gli somiglierà soltanto, dal momento che l’elenco di esempi che ho scelto per condurre questa immagine è lungi dall’essere completo. D’altra parte è sensato supporre che la fantascienza, proprio in quanto genere, sia un processo ergodico, tale cioè che “ogni campione ragionevolmente ampio tende ad essere rappresentativo dell’intera sequenza”. Spero insomma di aver predisposto una sorta di casellario nel quale altri potranno inserire i racconti che non ho letto, con facoltà di aggiungere nuove caselle.

Poiché, infine, la fantascienza ingloba spesso frammenti di dibattito scientifico reale e, viceversa, le scienze “vere” non sembrano del tutto immuni dall’influsso dell’immaginario fantascientifico, questo libro sconfinerà spesso nel territorio di quelle discipline scientifiche i cui metodi e risultati appaiono più simili a quelli della fantascienza. E se non riuscirà a essere un libro sull’attendibilita scientifica della fantascienza, perlomeno mostrerà qualche esempio della fantascientifica inattendibilità della scienza.

Ringrazio tutti gli amici che con suggerimenti e spiegazioni mi hanno aiutato a scnvere questo libro: Roberto Bergamini, Riccardo Capovilla, Antonio Caronia, Angelo Fabbri, mia sorella Manoela, soprattutto Ettore Panizon e Sandro Vaienti che di alcuni paragrafi sono veri coautori. Un grazie particolare a mia moglie Maria Sole.
(Renato Giovannoli)

Breve biografia dell’autore

Renato Giovannoli, nato nel 1956, si è laureato nel 1979 con una tesi in semiotica. Oltre a una primitiva edizione di questo libro ( 1982), che ora appare completamente riscritto, ha pubblicato come curatore Hic Sunt Leones, Viaggi Straordinari e Geografia Fantastica ( 1983, con Omar Calabrese e Isabella Pezzini) e Saggi sul Nome della Rosa (Milano, Bompiani, 1985). Presso Bompiani ha pubblicato anche, nel volume collettivo Leggere i Promessi Sposi (1989, a cura di Giovanni Manetti), il saggio L’Innominato Vampiro, dove vuole dimostrare che il romanzo di Manzoni appartiene al genere “gotico”.

Indice

I. ROBOT, CYBORG, ANDROIDI
I. 1 La sindrome di Olimpia e il morbo di Frankenstein
I.2 Robopsicologia matematica
I.2. 1 Le tre leggi della robotica e i dilemmi insolubili
I.2.2 Il dilemma insolubile della robopsicologia
I.2.2. 1 Primo corno: robot troppo ubbidienti
I.2.2.2 Secondo corno: robot troppo liberi
I.3 Le evoluzioni biomeccaniche
I.3.1 Dalla macchina all’organismo, e ritorno
I.3.2 Il cyborg
I.3.3 Gli androidi, o i Simulacri

II. ALIENI E MUTANTI
II. 1 L’alieno come rompicapo biologico
II. 1.1 “Trovare il punto debole”
II.1.2.1 Sesso e riproduzione. Elementi di genetica venusiana
II.1.2.2 Simbiosi e parassitismo
II.1.2.3 Organismi collettivi, o”gestalt”
II.1.3 Fantascienza ed evoluzionismo
II.1.3.1 I1 darwinismo di Wells
II.1.3.2 L’uomo, l’alieno e la legge della predazione
II.2 I mutanti
II.3 L’alieno come forma informe
II.3.1 La Cosa, ovvero l’Innominabile
II.3.2 L’alieno metamorfico
II.3.3 Fantascienza e “divenire”
Appendice a II.3. I1 caso Solaris
II.4 L’alieno come rompicapo linguistico
Appendice a II.4. Alcune lingue aliene

III. L UOMO E IL SUPERUOMO
III.1 I1 trapianto dell’anima
III.1.1 Scambio mentale. – Psionica e quantistica psiconeurologica
III.1.2 Pluralita di anime in un unico corpo
III.2 I1 superuomo, o il Signore del Linguaggio
III.2.1 La grammatica del mondo
III.2.2 Dalla Semantica Generale alla dianetica
III.3 Linguaggio e società
III.4 L’homo gestalt e i superlinguaggi sistemici

IV GEOMETRIE CONGETTURALI E METAFISICHE
I Altre dimensioni dello spazio
IV.I.1 La quarta dimensione
IV.1.2 Mondi a due dimensioni
IV.1.3 I mondi a due dimensioni come propedeutica alla quarta dimensione
IV.1.4 Kant, Wittgenstein e la mano del signor Plattner
IV.1.5 Una casa a quattro dimensioni. L’ipercubo, o tessaratto
IV.1.6 Piu’ di quattro dimensioni
IV.2 La forma sbagliata. Fantascienza e architettura
IV.3 “La magia è una geometria”

V. BREVE STORIA DELL’ASTROGAZIONE
V.1 I1 problema dei viaggi interstellari. Soluzioni provvisorie
V.1.1 Astronavi “generazionali”, “animazione sospesa”
V.1.2 Gli effetti temporali della relatività ristretta: il paradosso dei gemelli
V.2 I presunti effetti endocronici della tiotimolina
Appendice a V.2. La tiotimolina: aspetti tecnici e bibliografia
V.3 La soluzione definitiva: l’iperspazio
V.3.1 L’iperspazio in fantascienza
V.3.2 L’iperspazio in fisica: i “ponti di Einstein-Rosen” o wormholes spazio-
temporali
V.3.2.1 Come costruire un ponte di Einstein-Rosen
V.3.2.2 Un “censore cosmico” chiude l’accesso ai ponti?
V.3.3 I wormholes in fantascienza
V.3.4 “Pieghe”spazio-temporali
V .4 Viaggi FTL. – I tachioni

VI 1. LE MACCHINE DEL TEMPO
VI.1 I fondamenti fisici dei viaggi nel tempo
VI.1.1 II tempo come quarta dimensione
VI.1.2 I1 “cono di Minkowsky” e come rovesciarlo. – Ancora sui wormholes
VI.1.3 L’antimateria nei “diagrammi di Feynman”
VI.2 Antitempo
VI.3 Tempo fermo
VI.4 Paradossitemporali
VI.4.1 Formulazione debole: il paradosso del fiore
VI.4.1.1 I1 raddoppiamento del cronoviaggiatore
VI.4.1.2 Macchina del tempo e filosofia: i viaggi temporali sono “logicamente possibili”? Catene causali chiuse
VI.4.1.3 Topologia dei viaggi nel tempo. Viaggi nel tempo senza raddoppiamento del viaggiatore
VI.4.1.4 I1 raddoppiamento del cronoviaggiatore come germe di una moltiplicazione infinita
VI.4.2 Formulazione forte: il paradosso del nonno
VI.4.2.1 Inevitabilita dei paradossi causali
VI.4.2.2 L”‘accettazione del paradosso”. Cambiare il passato
VI.5 Verso una soluzione dei paradossi temporali
VI.5.1 Eternità e onnipotenza
VI.5.2 Tempo a più’ dimensioni

VII. UNIVERSI PARALLELI
VII. 1 Preistoria degli universi paralleli. Mondi subatomici
VII.2 La teoria standard degli universi paralleli
VII.2.1 Gli universi paralleli come metafisica combinatoria
VII.2.2 L’albero dei mondi. – L’ucronia
VII.2.3 Aspetti particolari della teoria
VII.2.3.1 Mondi adiacenti e diffcoltà che comporta il distinguerli
VII.2.3.2 Comunicazione tra mondi con leggi fisiche diverse
VII.3 Universi paralleli, letteratura, logica dei mondi possibili
VII.4 Gli universi paralleli in fisica
VII.5 Universi paralleli, percezione, psichiatria

VIII. IL DIO DEL PIANO DI SOPRA
VIII. 1 Fantascienza “teologica”
VIII.2 Variazioni sul tema del sogno
VIII.2.1 Teologia e psicopatologia
VIII.2.2 Fantascienza e idealismo
VIII.3 Variazioni sul tema del demiurgo
VIII.3.1 Dalla congiura universale agli universi artificiali
VIII.3.2 Fantascienza e gnosticismo

IX. ONNIPOTENZA DELLA LOGICA, IRRIDUCIBILITA’ DEL CAOS
IX. 1 Storiografie predittive
IX. 1.1 II controllo della storia attraverso le scienze sociali
IX. 1.1. 1 Psicostoriografia
IX.1.1.2 Altri esempi: sociologia computerizzata, sociodinamica, antropologia culturale interplanetaria
IX.1.2 Spazioanalisi
IX.1.3 Algebra escatologica
IX.2 Giochi e guerre
IX.2.1 Una teoria matematica del Partito rivoluzionario
IX.2.2 Fantascienza e Teoria dei Giochi
IX.2.2.1 Strategia minimax
IX.2.2.2 La teoria della ricerca e i giochi di coordinazione
IX.2.2.3 Il gioco ideale
IX.3 Metalogica e calcolo modulare
IX.4 Due paradigmi a confronto
IX.4.1 La fantascienza neopositivista
IX.4.2 La fantascienza critica

Renato Giovannoli
La scienza della fantascienza
PREZZO: lire 19.000
CODICE ISBN: 45217035
EDITORE: Bompiani
COLLANA: Strumenti
EDIZIONE: 1998

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18 marzo 2014 Posted by | Fantascienza, News, Senza categoria | , , , , | 8 commenti

Dall’apocalisse atomica allo spazio profondo

La ricerca di sistemi di propulsione spaziale è da sempre oggetto di accesi dibattiti scientifici e fantascientifici. Dall’inizio dell’era atomica, a partire dalle bombe sganciate su Hiroshima e Nagasaki, il mondo fu testimone e vittima della più potente fonte di energia di cui l’uomo abbia mai potuto disporre. L’energia atomica entrò nella storia in maniera tragica e dirompente, tanto che nell’immaginario collettivo divenne sinonimo di distruzione. In realtà portò con sé anche il presupposto di un grande sviluppo energetico per scopi civili, nell’ambito dei quali si vennero a trovare i viaggi nello spazio: i veicoli predisposti per affrontarli necessitano di grandi quantità di energia per coprire enormi distanze, anche solo nel sistema solare, nei confronti delle quali le fonti d’energia chimica risultano del tutto inadeguate.

Fig. 1 Sequenza del test con navetta Orion in scala ridotta.Il primo a proporre la fusione atomica quale possibile tecnica di propulsione per i viaggi interstellari fu Edward Teller, il padre della bomba H e uno degli scienziati che contribuirono al progetto Manhattan. Egli ebbe questa intuizione durante i primi test atomici nel deserto del Nevada nel 1945, ma il primo a progettare un sistema di propulsione atomica ad impulso fu Stanislaw Ulam nel 1946. Solo due anni dopo l’impiego delle bombe atomiche sulle due città giapponesi, Ulam era già convinto che si potesse utilizzare quella nuova forma di energia per muovere una navicella dalla terra allo spazio profondo. Così, assieme al collega Evrett, diede il via, attraverso un memorandum redatto a Los Alamos nel 1947, al progetto Orion, che tra 1950 ed il 1963 venne sviluppato in collaborazione con la General Atomics e con il sostegno della DARPA.

L’idea originale consisteva nell’utilizzo di astronavi da 40 t, che trasportassero un gran numero di bombe a fissione (con potenza da 5 a 10 chilotoni) da far detonare dietro la nave, per il decollo da terra verso lo spazio. Alcuni test per provare la bontà del progetto Orion vennero realizzati nel deserto del Nevada, utilizzando una riproduzione in scala ridotta della navicella ed esplosivo convenzionale (Fig.1). Dal 1955 fino al 1963 i test proseguirono con esito positivo. La navicella sperimentale assomigliava ad un imbuto rovesciato (Fig.2): una parte più larga alla base ospitava una piastra di spinta circolare, che fungeva anche da schermo protettivo contro le radiazioni e dalla quale venivano sparati gli ordigni atomici, attraverso un’apertura centrale e l’uso di gas in pressione. La piastra di protezione assorbiva le radiazioni e l’onda d’urto dell’esplosione, trasferendone l’energia a degli ammortizzatori a gas, che erano connessi direttamente alla sezione della nave che ospitava l’equipaggio e le attrezzature. L’esterno della piastra doveva essere composta da materiale carbonaceo, protetto dall’erosione con olio lubrificante distribuito da appositi spruzzatori. Per stabilizzare l’assetto della nave tra una deflagrazione e l’altra, si pensò di impiegare degli appositi razzi, ipotizzati ad acqua ossigenata (H2O2) posti sulla parte frontale del veicolo: questi avrebbero dovuto spingerla lateralmente, per evitare che si capovolgesse o uscisse dalla propria rotta. I test avevano appurato che non vi erano ostacoli tecnici per la realizzazione né pericoli per l’equipaggio.

Fig.2La propulsione atomica ipotizzata in questo progetto venne sviluppata anche con il contributo dello scienziato britannico Freeman Dyson, secondo il quale si sarebbero potute coprire enormi distanze interplanetarie e interstellari, grazie allo sviluppo di velocità molto elevate. La grandezza delle navi progettate variava da 10 metri – 20 metri, in quelle pensate per poter essere lanciate da un Saturn-V, a 40 metri, nella versione che sarebbe partita direttamente dalla superficie terrestre, fino ad una massima di 400 m. Prese così corpo l’idea di missioni spaziali per un tempo compreso tra i 150 giorni per Marte e 910 per Giove, con una velocità media di 63,740 m/s (fig.3).

Fig.3 Possibile evoluzione OrionLe testate atomiche impiegate da Orion erano a fissione, molto simili a quelle sganciate durante la fine della seconda guerra mondiale. Le bombe dovevano avere dei serbatoi di idrogeno in modo da utilizzarne la spinta aggiuntiva che questo gas avrebbe sviluppato quando l’esplosione atomica l’avrebbe trasformato in plasma. Bisogna tener presente che l’idrogeno è l’elemento più leggero della tavola periodica degli elementi, quindi anche la sua molecola è particolarmente piccola e ciò le permette di raggiungere altissime velocità. È questa la ragione per cui l’idrogeno viene spesso immaginato come propulsore di “motori” spaziali: maggiore è la velocità che può raggiungere un oggetto e maggiore sarà la spinta che riuscirà ad imprimere. L’unico difetto di questo gas è che non viene prodotto da alcuna reazione chimica, anzi molte lo utilizzano come combustibile, liberando molecole molto più complesse: il che significa molto più pesanti e di “dimensioni maggiori”.

Fig.4 Struttura dell'OrionÈ evidente che con queste premesse si sarebbe messa la parola fine su uno dei progetti più avveniristici, e contemporaneamente più pericolosi, della storia dell’astronautica. Ad oggi alcuni studi relativi ad esso (soprattutto la descrizione tecnica degli ordigni atomici e la loro miniaturizzazione) non sono stati ancora resi pubblici dalle autorità statunitensi.

La lezione del progetto Orion non cadde definitivamente nel dimenticatoio: tra il 1973 ed il 1978 venne ipotizzata ancora una propulsione nucleare ad impulso nell’ambito di un nuovo progetto, il DAEDALUS, portato avanti da un team di scienziati guidati da Alan Bond e promosso dalla British Interplanetary Society. Il progetto DAEDALUS era pensato per un viaggio interplanetario e prevedeva, abbandonando l’uso di ordigni atomici a fissione, la costruzione di un razzo a fusione atomica ad impulso che sarebbe stato utilizzato solo nello spazio. La nave DAEDALUS sarebbe stata formata da una camera di combustione a forma di campana, all’interno della quale sarebbero stati lanciati pallet di deuterio ed elio 3, fatti detonare da un fascio di elettroni: il plasma generato avrebbe accelerato la nave. Un razzo di questo tipo avrebbe raggiunto un peso complessivo di 54.000 t, dei quali 50.000 t solo di carburante e il restante costituito da carico scientifico. La velocità raggiungibile da questo mezzo era stimata superiore a quella del progetto Orion. Erano previsti due stadi nei quali si sarebbero utilizzate due camere di combustione differenti. Nel primo stadio la velocità massima avrebbe raggiunto il 7,1% di quella della luce per almeno due anni fino all’arrivo al secondo stadio, che avrebbe incrementato la velocità del mezzo fino al 12% della velocità della luce per almeno 1,8 anni; dopo di che la navicella avrebbe viaggiato per inerzia nello spazio per 46 anni.

Fig.5 httpwww.daviddarling.infoimagesDaedalus_diagram.jpgIn questo progetto si ideò una nave per un viaggio interstellare verso la stella Barnard, con un tempo di viaggio di circa 50 anni, durante i quali si sarebbe iniziata una prima esplorazione dello spazio profondo attraverso due telescopi ottici da 5 m di diametro e due radiotelescopi da 20 m, puntati verso la stella di destinazione. Si era pensato persino di equipaggiare la nave di 12 sonde autonome, che sarebbero state sganciate nelle vicinanze della stella Barnard. Queste ultime avrebbero avuto un sistema di propulsione ionica alimentata dal generatori elettronucleari, equipaggiate con telecamere, spettrografi e altri sensori. Mentre sulla nave si era ipotizzato di utilizzare dei robot per riparare malfunzionamenti della nave madre e delle sonde d’esplorazione (Fig.5).

L’ambizioso progetto DAEDALUS registrò numerosi problemi per la sua attuazione: l’elio 3, che sarebbe stato il principale combustibile era molto raro sulla terra. Si pensò allora di organizzare delle missioni verso Giove allo scopo di reperire abbastanza elio 3 per il viaggio, operazione che avrebbe richiesto un grande dispendio di energia e nuovi problemi tecnici. Inoltre, ancora non si possedeva una tecnologia così avanzata da indurre una fusione atomica attraverso i raggi elettromagnetici.

Fig.6 Principio di funzionamento del LongshotLe problematiche emerse nel progetto DAEDALUS spinsero a ricercare nuove strade per la propulsione dei veicoli spaziali. Così la NASA, a metà degli anni 80, iniziò lo studio del sistema denominato Longshot che abbandonava l’idea di una propulsione a fusione nucleare ad impulso per adottare un più convenzionale reattore a fissione. Questa scelta comportava comunque un aumento dei costi, dovuto al maggior peso complessivo della nave, quindi alla necessità di una maggiore energia per poterla accelerare, e registrava una riduzione dell’accelerazione e dell’efficienza generale del sistema. Nonostante gli inconvenienti la nave poteva raggiungere il 4,5% della velocità della luce, sufficienti a coprire un viaggio tra la Terra ed Alpha Centauri in circa 100 anni.

Degno di nota è anche il progetto Vista, supervisionato negli anni 80 dall’équipe scientifica del Lawrence Livermore National Laboratory, che prevedeva la costruzione di una nave a forma di cono rovesciato (Fig.6): al vertice avrebbero trovato posto l’equipaggio e le attrezzature necessarie per il viaggio, mentre dietro era alloggiata la parte di cono aperto destinata alla fusione atomica di deuterio e trizio, innescate da raggi laser concentrati con appositi specchi, sfruttando il principio del confinamento inerziale (Fig.7). Un ipotetico viaggio verso Marte con questo sistema di propulsione sarebbe durato 60 giorni. Anche per questo progetto, però, valgono alcune delle limitazioni tecniche evidenziate precedentemente, quale ad esempio la reale fattibilità dell’innesco di una reazione atomica attraverso le raggi laser: reazione possibile dal punto di vista teorico ma ancora lontana dall’essere tecnicamente realizzabile oggi.

Dagli anni ‘90 in poi si è centrata l’attenzione sui sistemi che potessero risolvere i problemi incontrati in Orion e DAEDALUS, cercando di recuperare i vantaggi offerti da entrambi. Sulla scia di ciò hanno preso il via tre diversi progetti: il progetto Medusa della British Interplanetary Society; il Mag Orion della Andrew Space e il Mini Mag Orion.

Fig.7 Principio del confinamento inerzialeIl progetto Medusa venne presentato agli inizi degli anni ‘90 e riprendeva l’idea di usare bombe H nello spazio ma, invece di utilizzare una piastra di metallo per sfruttare l’energia della detonazione, proponeva l’uso di una vela di grandi dimensioni. Diversamente da Orion, inoltre, non prevedeva l’utilizzo di ordigni atomici nell’atmosfera terrestre ma solo nello spazio. L’uso della vela doveva permettere esplosioni a distanze maggiori che avrebbero richiesto piastre di scrematura più leggere, con una maggiore leggerezza complessiva della nave. Anche in questo caso, però, resta la difficoltà tecnica di realizzare una vela abbastanza grande e resistente (Fig.8).

Fig.8 Principio funzionamento MedusaSe il Medusa prevedeva l’utilizzo di una vela fisica, il progetto Mag Orion (Magnetic Orion) ipotizzava l’utilizzo di una vela elettromagnetica e la sostituzione della piastra di protezione, prevista nell’originale Orion, con un anello super conduttore di 2 km di diametro. Ovviamente anche in questo progetto esistono numerose difficoltà tecniche: la realizzazione di un anello super conduttore di così grandi dimensioni e un sistema per espellere le cariche esplosive ad alta frequenza lontano dal veicolo pongono problemi tecnici di difficile soluzione.

Il Mini Mag Orion (Miniature Magnetic Orion) nasce dall’idea di progettare una nave spaziale partendo dal Mag Orion, apportando le varianti necessarie per l’applicazione della tecnologia in uso (Fig.9): sostituzione delle cariche esplosive con materiale fissile come il curio e sostituzione dell’anello di 2 km di diametro con bobine disposte all’ugello magnetico di diametro 5 m. Il sistema teorico di propulsione prevede il Fig.9 Le parti del Mini Mag Orion(MMO)confinamento inerziale della massa critica necessaria all’esplosione atomica tramite un campo elettromagnetico simile a quello usato da vista. La velocità massima della nave potrebbe raggiungere i 100.000 Km/s. Anche quest’ultimo progetto appare solo un’ipotesi, in quanto ancora non è stato condotto un vero e proprio studio di fattibilità.

In conclusione, nonostante la varietà dei progetti successivi all’Orion, ad oggi il sistema che risponde ad un possibile criterio di fattibilità resta ancora l’originale, ovviamente da rimodulare in conseguenza dei vigenti trattati in materia di armamenti nucleari nello spazio, magari rendendo realizzabile l’assemblaggio di una nave come l’Orion in orbita ed utilizzando le più efficienti bombe H al posto di quelle a fissione.

LUCA DI BITONTO

Bibliografia

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British Interplanetary Society, Journal (ISSN 0007-094X), vol. 46, no. 1, p. 21-26( http://adsabs.harvard.edu/abs/1993JBIS…46R..21S)

http://ralph.open-aerospace.org/PDF/2003.01.23%20-%20MMO%20Final%20Report%20Summary.pdf

12 marzo 2014 Posted by | Astronautica, Volo Interstellare | , , , , , | Lascia un commento

Quando i robot rimangono soli

Scavando in quel pozzo senza fondo che è l’archivio  De Turris, abbiamo trovato una copia del documento del WWF a cui si accenna in seguito. Partendo da lì è stato facile per Gianfranco riscrivere un suo vecchio testo dell’epoca, aggiornandolo dove opportuno. Il risultato è questo divertente articolo che vi proponiamo.  Ma prima vorrei segnalare una pellicola che dovrebbe entrare, secondo me, nell’elenco proposto da Gianfranco: è AI – Intelligenza Artificiale (2001), un film difficile, dalle molte letture,  voluto da Kubrick e poi passato alla sua morte nelle mani di  Spielberg. A parte ogni altra considerazione, sono memorabili le sequenze della “fiera della carne” e il personaggio di Gigolò Joe, il robot seduttore con musica romantica incorporata, magistralmente interpretato da Jude Law. (RF)

Robot GigolòIl settimo rapporto Living Planet Report del WWF Internazionale non è meno catastrofico dei sei che lo hanno preceduto dal 1998: “Se la nostra pressione sulla Terra continuerà a crescere ai ritmi attuali, intorno al 2035 potremmo avere bisogno di un altro pianeta per mantenere gli stessi stili di vita”, ha affermato il presidente James Leape. Di apocalittiche previsioni di questo genere se ne sono avute a bizzeffe a partire dagli anni Settanta, però regolarmente fallaci. Non che non ci sia da preoccuparsi, ma gli allarmismi esagerati e soprattutto con date ben precise sono stati tutti smentiti negli ultimi quarant’anni, che non son pochi. Peraltro, per quale motivo ci dovremmo preoccupare del 2035 se le previsioni dei millenaristi e di svariate profezie indicano la fine del mondo assai prima? Anch’esse regolarmente smetite, come quella famosa, o famigerata, dei Maya che lo prevedeva nel 2012.E sappiamo tutti come è finita, altrimenti non staremmo qui a scrivere…

Ma, se per ipotesi, secondo quanto prevede il WWF Internazionale nel 2035 “potremmo avere bisogno di un altro pianeta”, vuol dire che la superstite umanità emigrerà verso le stelle e lascerà quindi alle sue spalle dei piccoli robot-spazzini per tentare di sgomberare il nostro povero pianeta di tutta l’immondizia che vi avremmo lasciato? Una specie di Napoli all’ennesima potenza? Ma guarda un po’ è proprio questo il tema di un gustosissimo film della Disney-Pixar, Wall-E di Andrew Stanton (2008), un vero e proprio capolavoro che sorprese molti ma che ha alle spalle tutta una serie di storie fantascientifiche, racconti e romanzi, imperniati su robot abbandonati a se stessi, volontariamente o casualmente, e che ne combinano di tutti i colori nel bene e nel male. A dimostrazione che una vita non umana può continuare lo stesso, sia per seguire l’impulso iniziale dato dall’uomo, sia per realizzare scopi a noi imperscrutabili, sia per adempire un compito che, per seguire alla lettera il comando originario dei suoi creatori, si rivela alla fine deleterio.wall-e

Sin dal 1935, uno degli scrittori più geniali della fantascienza degli esordi, John W. Campbell, in Notte immaginava che gli automi continuassero a fare il lavoro per cui erano stati programmati nonostante che l’umanità si fosse estinta. Lo stesso tema, ma con un tono molto più dolente e “umanistico” lo ritroviamo in alcuni capitoli di due romanzi famosissimi, formati entrambi dalla unione di storie pubblicate in origine separatamente: Anni senza fine di Clifford D. Simak e Cronache marziane di Ray Bradbury (che Mondadori potrebbe ripubblicare finalmente con traduzioni riviste e aggiornate). Qui i servomeccanismi (come allora erano definiti) o veri e proprio androidi continuano ad obbedire più o meno consapevolmente ai loro “padroni”, portano avanti il loro compito, si sostituiscono ad essi e, diciamo così, li perpetuano su una Terra che ne è ormai priva.

I robot, in quanto prolungamento degli uomini, fanno però anche la guerra. Come ad esempio in Automation (1950) di A.E.Van Vogt, o per conto terzi, cioé degli uomini stessi che qui non sono scomparsi come nel pubblicatissimo I difensori (1952) di Philip K.Dick. Il che può avvenire anche su un altro pianeta: è quel che succede in Avventura su Marte di John Wyndham che risale addirittura al 1932, dove la prima spedizione terrestre sul pianeta rosso lo scopre abitato da robot in guerra fra loro! L’idea della lotta fra soli robot venne ripresa negli anni Settanta da un disegnatore, bravissimo quanto assai bizzarro, Vaughn Bodé, che pubblicò una storia a fumetti su Wizend: dai ricordi che ne ho, proprio a quei disegni potrebbero essersi ispirati i creatori del robotino Wall-E, il piccolo spazzino innamorato.

dick difensoriI robot lasciati soli possono avere uno scopo (inconsciamente) positivo o negativo. Possono, tanto per dire, ricreare l’uomo ormai scomparso che però li aveva creati illo tempo (Istinto di Lester del Rey, 1952), o al contrario, quando si tratta di robot-guerrieri abbandonati nello spazio, dare la caccia ottusamente a qualsiasi essere vivente e mobile per distruggerlo (è la saga dei Berserkers – il nome è quello dei guerrieri teutoni invasati da cieco furore – cui Fred Sabheragen ha dedicato molti romanzi e racconti fra il 1967 e il 1975).

Il piccolo “elevatore di carichi di rifiuti, classe terrestre” (questo vuol dire il complicato Waste Allocation Load Lifter Earth-class = Wall-E) non è stato altro, quindi, che l’ultimo simpatico erede di un classico topos della fantascienza dell’Età d’Oro, ingegnosamente riveduto e corretto e adattato alla sensibilità ecologica degli spettatori degli anni Duemila, con in più una spruzzatina “romantica”, dato il colpo di fulmine che scocca fra lo sparuto e acciaccato robot-spazzino e la ipertecnologica e levigata Eve (che sta per Extraterrestrial Vegetation Evaluator), il cui simbolismo è ovvio, e fece all’epoca venire in mente a qualche critico di essere di fronte ad una versione avveniristica e robotizzata della classica vicenda di Romeo e Giulietta. Abbastanza giustamente, direi. Scomparsa l’umanità nel 2800 chi mai si dovrebbe innamorare se non gli eredi meccanici di essa? E così la storia continua….

GIANFRANCO DE TURRIS

3 marzo 2014 Posted by | by G. de Turris, Fantascienza, News | , , , | Lascia un commento

   

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