Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

ALLA VIA COSI’, YURI !

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Yuri Milner e Stephen Hawking presentano Breakthrough Starshot

L’imprenditore e filantropo russo Yuri Milner nemmeno un anno fa aveva messo in subbuglio la comunità astronomica mondiale offrendo tramite la società Breakthrough Listen (consociata della capogruppo Breakthrough Initiatives), un finanziamento di 100 milioni di dollari perché venisse risolto uno degli interrogativi più profondi e complessi che l’uomo si è posto da quando ha cominciato ad esplorare lo Spazio: “Siamo soli nell’Universo? Se non lo siamo, dove sono gli Altri?”.

Ora, attraverso un’altra consociata, la Breakthrough Starshot, e con un secondo finanziamento di 100 milioni di dollari, Milner si propone di realizzare uno studio completo per l’attuazione di un volo interstellare fino ad Alfa Centauri della durata di 20 anni, che costerà tra i cinque e i dieci miliardi di dollari. L’iniziativa è stata presentata il 12 aprile a New York ed è stata seguita da un animato brainstorming per addetti ai lavori che si è appena concluso a Palo Alto, in California.

 

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Una vela fotonica laser-assistita in assetto di volo

 

Da brillante stratega qual’è, nella nuova Breakthrough Starshot Milner ha voluto personaggi di prim’ordine: nel consiglio di amministrazione ha confermato Stephen Hawking e cooptato Mark Zuckerberg, fondatore e presidente di Facebook, mentre ha dato l’incarico di direttore a Pete Worden, che per questo ha rinunciato a un analogo incarico presso l’Ames Research Center della NASA. Milner si avvale inoltre di un gruppo di consiglieri di chiara fama, tra i quali da Harvard l’astronomo Avi Loeb, dall’Inghilterra l’Astronomo Reale Martin Rees, da Berkeley il Nobel Saul Perlmutter, da Princeton Freeman Dyson, matematico ed esponente di primo piano del SETI, e Ann Druyan, vedova di Carl Sagan e produttrice della serie televisiva “Cosmos, a Spacetime Odissey”.

 

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La batteria laser in procinto di fare fuoco

 

Prima di passare a un primo approfondimento, facciamo un po’ di storia. Si era nei giorni a cavallo tra settembre e ottobre 2011 e a Orlando (Florida) si svolgeva il congresso di formazione del 100YSS, il primo movimento di opinione che si proponeva di realizzare il volo interstellare. Era composto di professori e studenti universitari e da una moltitudine colorata di space-enthusiast mobilitati da dozzine di gruppi e associazioni, in un’atmosfera degna di Woodstock. In realtà la convention era frutto dell’intuizione di alcuni pezzi grossi della NASA e sopratutto della DARPA, l’agenzia per la tecnologia avanzata del Pentagono, che aveva fornito all’operazione copertura finanziaria e mediatica, con una formula tutta americana impensabile nel nostro paese. Non è dunque Milner, bensì sono i militari del Pentagono i primi ad avere intuito la potenzialità di mercato e la capacità di innovazione scientifica e tecnologica che un rinnovato interesse allo spazio in questi termini potrebbe destare. Le iniziative di Milner, e degli altri Paperoni che speriamo ne seguano l’esempio, nonostante le differenze rappresentano il logico sviluppo e coronamento della strategia targata DARPA.

 

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Ricordiamo ai lettori che un’informazione sommaria sui particolari tecnici e organizzativi dell’impresa è già stata trasmessa dai media. Ci limiteremo quindi a elencare i punti caldi, fornendo però un’accurata lista di link per chi vuole approfondire.

La tecnologia di base

Le Nanotecnologie e il loro turbinoso sviluppo, sono alla base della proposta della Breakthrough Starshot. Infatti Alpha Centauri, lontana 4,3 anni luce, non sarà raggiunta da una singola astronave, ma da uno sciame di centinaia di nanosonde spaziali di cui esistono già modelli sperimentali chiamati Sprite, ma qui conosciuti come “Starchip”. Trattandosi di una missione di fly-by senza equipaggio, non sono possibili manovre di rientro: dopo aver raggiunto Alpha Centauri, le nanosonde superstiti si perderanno nello spazio.

 

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Nanotecnologie in azione: un prototipo dello Sprite

 

La navigazione

La tecnica della vela fotonica laser-assistita. Questa tecnica è stata allo studio per molti anni sopratutto ad opera del fisico americano  Robert Forward, ma è stata sempre giudicata irrealizzabile fino alla nascita delle nanotecnologie.

Per muoversi, ogni nanosonda sarà abbinata a una vela fotonica di forma quadrata e di 4 metri per lato, costruita con materiali di nuova concezione  estremamente leggeri e robusti, e, una volta raggiunta l’orbita terrestre verrà accelerata da un impulso laser lanciato dal suolo in direzione di Alfa Centauri fino alla velocità di 60.000 km/sec,  pari al 20% della velocità della luce.

La propulsione

La batteria di laser che farà da propulsore sarà riutilizzabile per varie missioni. Nella sua configurazione principale, quella Starshot, la batteria dovrà essere in grado di emettere almeno una volta al giorno un impulso della potenza di 100 gigawatt e della durata di 2 minuti, e poi ricaricare. Ma si potrebbe usare per spedire sciami di starchip ovunque nel Sistema Solare e verso le stelle più vicine con compiti diversificati. Potrebbe essere utilizzata come arma di Difesa Planetaria , ma purtroppo anche come super-arma in conflitti sulla Terra.

 

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La missione FOCAL

 

Le telecomunicazioni a lungo raggio

Mantenere telecomunicazioni efficienti tra le nanosonde e la base a terra, probabilmente il  Deep Space Network (DSN) della NASA, è indispensabile per il successo della missione. Ma Claudio Maccone, Presidente del Comitato Permanente SETI in seno all’ International Academy of Astronautics di Parigi e autore di profondi studi su questo tema, dice:

Se usiamo il Sole come una lente gravitazionale possiamo mantenere i contatti con le nostre sonde anche a distanze interstellari. Questa è la chiave per esplorare i dintorni del Sistema Solare nei secoli a venire. Anche civiltà aliene potrebbero avere scoperto questo metodo per comunicare a lunga distanza. Se cosi fosse, potremmo entrare a far parte di un vero e proprio Internet interstellare.

Il nostro Sole potrebbe effettivamente rivelarsi il migliore dispositivo possibile per le telecomunicazioni, se la sua gravità potesse essere usata per creare una sorta di radiotelescopio gigante in grado di mandare e ricevere segnali enormemente amplificati. L’astronomo Slava Turyshev del Caltech ha parlato di un “guadagno d’antenna” dell’ordine di 1011 per radiazioni nella gamma ottica. Questa enorme “magnificazione” potrebbe essere sfruttata con radiazioni di qualsiasi lunghezza d’onda, per esempio nella gamma radio. Anzi, si potrebbe creare una rete ancora più potente posizionando delle sonde relais vicino ad altre stelle per formare ponti radio attraverso il grande vuoto interstellare.

Ponti radio “gravitazionali”

Per crearne uno si dovrebbe cominciare piazzando una sonda relais in corrispondenza del fuoco più vicino della lente gravitazionale del Sole, situato alla distanza di 550 Unità Astronomiche (UA) da esso. Quindi all’altro capo del ponte, continuando con l’esempio di Alpha Centauri, deve essere piazzata una seconda sonda relais per potenziare i segnali in entrata e uscita.
Con questi relais in posizione, la percentuale d’errore nelle trasmissioni tra i due capi del ponte crollerebbe da 1 su 2 , a 1 su 2 milioni, pari all’accuratezza raggiunta dal DSN della NASA nell’ambito del Sistema Solare. Sorprendentemente, la potenza di trasmissione richiesta è davvero minima, appena un decimo di milliwatt, come dire svariati ordini di grandezza in meno delle antenne del DSN.
Tuttavia la realizzazione di un sistema radio interstellare basato su lenti gravitazionali darebbe un gran da fare agli ingegneri. Tanto per cominciare, i ripetitori dovrebbero restare precisamente allineati uno rispetto all’altro e ai loro amplificatori stellari anche su distanze estreme, afferma Maccone. Ciò richiederebbe un sistema rivoluzionario di navigazione celeste e orientamento, una sorta di GPS galattico basato sulle pulsar. Ma anche se effettivamente questi ponti radio potrebbero consentirci di tenere i contatti, il limite universale della velocità della luce (e quindi dell’informazione) scoperto da Einstein, implica che il dialogo avrebbe comunque tempi lunghissimi. Data la distanza, una conversazione con una colonia su un ipotetico mondo abitabile (tipo “Avatar”), nel sistema di Alpha Centauri, avrebbe un ciclo domanda–risposta di quasi nove anni.

Attualmente non c’è soluzione al problema del ritardo nelle telecomunicazioni- dice Maccone -Ma la buona notizia è che adesso abbiamo un modo affidabile per comunicare attraverso distanze interstellari.

 

 

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Il Sole a confronto col sistema di Alpha Centauri

 

Concludiamo qui il primo articolo dedicato a Breakthrough Starshot sapendo già che torneremo spesso ad occuparcene.

ROBERTO FLAIBANI

27 aprile 2016 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Difesa Planetaria, missione FOCAL, News, Scienze dello Spazio, SETI, Volo Interstellare | , , , , , , , , , , , , | 2 commenti

Sulla rotta di Rama

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Interstellar è ancora in proiezione nelle sale di tutta Italia e a qualcuno potrà sembrare strano che noi si esca con un articolo come questo, che descrive la visione della storia futura dell’uomo nello spazio di cui si è fatto alfiere  Stephen Ashworth (BIS). Tale visione é infatti radicalmente diversa da quella di Christofer Nolan, ma, proprio grazie ad Interstellar, questo è un momento di grande dibattito, favorevole anche per far conoscere le idee di Ashworth, e noi ne vogliamo approfittare.

Ma prima facciamo un po’ di storia recente: …
Nell’ottobre del 2011, a Orlando in Florida, ha preso vita il progetto One Hundred Years Starship (100YSS), ribattezzato da noi “L’astronave dei Cent’Anni”, con l’obbiettivo di creare entro un secolo le condizioni necessarie per poter pianificare la costruzione della prima astronave interstellare. L’iniziativa è stata direttamente ispirata e finanziata dal Pentagono, tramite l’agenzia DARPA, sostenuta entusiasticamente dalla parte meno ortodossa della comunità scientifica e dai cosiddetti space enthusiasts, e un po’ timidamente dalla NASA. Nonostante il programma fosse ambiziosissimo e proiettato su un arco temporale di secoli, la classe politica americana ha dimostrato di capire le enormi potenzialità del programma nella ricerca avanzata che potrebbe portare grandi benefici all’umanità come ricaduta degli investimenti effettuati.

rotta rama 5A quattro anni da quel fatidico 2011, si può assistere negli USA a due congressi annuali organizzati l’uno dal 100YSS stesso con taglio multidisciplinare,  l’altro dalla Icarus Interstellar, ONG dedicata a tematiche di ingegneria aerospaziale, astronautica e fisica esotica. Numerose altre iniziative minori si svolgono localmente. In Europa la British Interplanetary Society (BIS), ineguagliato think-tank che raccoglie scienziati e ricercatori specializzati in Scienze dello Spazio, nonché numerosi scrittori di fantascienza, fin dal 1930 sventola la bandiera dell’interstellare.

Nonostante il cosiddetto movimento interstellare sia appena agli inizi, si trova già ad affrontare domande e problemi di grande portata. Il primo scoglio è la velocità della luce, nel suo essere, allo stesso tempo, irraggiungibile ma di valore troppo basso di fronte all’enormità delle distanze da percorrere. Questo limite costituirà in prospettiva un vero e proprio collo di bottiglia destinato a  rallentare l’espansione dell’Uomo nello spazio. Dobbiamo favorire o ignorare le ricerca di una nuova fisica “esotica” che ci consenta di dribblare il limite superiore più claustrofobico dell’universo? Avremo finalmente un sistema di propulsione “ultraluminale” degno di Star Trek? Impareremo davvero a percorrere i wormhole? Non ne abbiamo la minima idea. Sappiamo però che le tecnologie più in uso nella fantascienza per muovere persone e cose da un punto all’altro dell’universo sono sostanzialmente due: il motore a curvatura, con cui sono equipaggiate le astronavi, e il wormhole, conosciuto anche come stargate. Ambedue, si badi bene, non sarebbero esclusi o negati dalla Teoria della Relatività, ma in qualche modo ammessi da essa. Ad oggi esiste solo una minoranza di ricercatori che segue questo approccio radicale e indaga a 365 gradi sul problema della propulsione, in parte raccolti nella Tau-Zero Foundation: pochi ma buoni, e molto determinati. Li seguiremo con attenzione.

oneill rama 2Se invece abbracciamo l’altro presupposto, e cioè che la velocità della luce sia insuperabile in qualsiasi circostanza senza eccezioni o scorciatoie di sorta, allora è giunto il momento di ascoltare le idee di Stephen Ashworth. Secondo il ricercatore inglese, l’uomo continuerà ad espandersi nel SS (Sistema Solare) alla velocità  consentita dalla tecnologia di propulsione disponibile in quel momento. Le sonde robotizzate  raccoglieranno grandi successi, mentre i progetti di colonizzazione umana saranno limitati e rallentati soprattutto dal peso dell’ignoranza che l’uomo sconta nei confronti della forza di gravità: ne sappiamo poco o nulla e siamo in grado di produrla solo tramite rotazione. Ma tuttavia dipendiamo da essa perché il nostro corpo non sopravvive a lungo fuori da un ambiente in cui la gravità non sia compresa tra 0,80G e 1,20G, valori che immediatamente malediciamo perché costituiscono una tassa salata da pagare ogni qual volta dobbiamo lanciare in orbita qualcosa.

rotta rama 2Ma esistono veramente le condizioni per creare qualche insediamento su Venere e Marte ? Venere è un vero e proprio inferno, e Marte offre una misera gravità pari a solo 0,38G. Non così nella Fascia degli Asteroidi e tra i Troiani di Giove, vaste aree popolate da asteroidi di natura rocciosa, insieme a qualche interessante pianeta nano. I grandi pianeti esterni si riveleranno probabilmente troppo inospitali per noi (intense emissioni radioattive, gravità e condizioni meteorologiche estreme) ma non sarà necessariamente così per le loro lune, che potrebbero offrire condizioni interessanti di abitabilità e colonizzabilità, cominciando da Europa, Ganimede e Titano. Altri candidati per ospitare un insediamento potrebbero essere i pianeti nani della Fascia  di Kuiper, con i loro oceani d’acqua sotterranei, specialmente i Plutoidi. Infine, nella Nube di Oort, i nostri esploratori potrebbero trovare miliardi di nuclei spenti delle comete di lungo periodo, ancora ricchi di gas e varie sostanze chimiche di cui potrebbero approvvigionarsi. Potrebbero anche garantire  la manutenzione delle sonde FOCAL e i nodi della rete di pre-allarme della Difesa Planetaria, se noi Terrestri saremo così preveggenti da progettarla. Questo processo, questa lunga migrazione che ci porterà agli estremi confini del SS durerà secoli ed è considerato da Ashworth come l’ultimo atto, comunque non conclusivo, del processo che ha portato l’Uomo a popolare ogni angolo della Terra e ora ad affacciarsi sul SS. Naturalmente, quando si verificheranno le condizioni  necessarie e sufficienti, qualcuno tenterà anche il volo interstellare sub-luce, la tecnologia minima è già a portata di mano, almeno per quanto riguarda le sonde automatiche.

rotta rama 1Nel frattempo si  saranno messi in moto, secondo Ashworth, nuovi meccanismi che porteranno a inediti cambiamenti sociali e culturali. Oggi uomini e donne nascono sulla superficie di un mondo, la Terra, ed è perciò naturale che pensino in termini di risorse planetarie e della ricerca di nuove Terre. Ma tra qualche secolo le cose potrebbero andare diversamente. Costruiti nello spazio, e non più sulla Terra, saranno in piena efficienza impianti estrattivi, ma anche  fabbriche manifatturiere, centrali solari per la produzione di energia elettrica, laboratori, impianti turistici e quant’altro, dove via via saranno impiegate migliaia di persone, e quindi alloggiate non sulle inospitali superfici planetarie, ma a bordo di grandi astronavi che potranno offrire collegamenti in telepresenza con gli impianti, gravità artificiale, aria e acqua costantemente riciclate e filtrate, colture idroponiche e tutto quanto di meglio la tecnologia dell’epoca potrà offrire.
Si verrebbero quindi a creare due culture differenti: i discendenti di quella attuale, nata e basata sulla Terra, che cercheranno sulle superfici planetarie nel SS o fuori di esso l’obiettivo per la loro espansione, e una nuova forma di civiltà, basata nello spazio, tendenzialmente nomade e composta da generazioni di individui nati e vissuti in habitat artificiali e ad essi psicologicamete abituati. Sempre in viaggio, indifferente alla conquista di nuovi spazi sulle superfici planetarie, tendenzialmente pacifica  e  dedita all’esplorazione, questa nuova Umanità basata nello spazio sarebbe naturalmente portata a costruire habitat sempre più grandi per dare sfogo all’aumento della popolazione. Queste enormi biosfere semoventi sono state chiamate astronavi-arca o astronavi generazionali, e sono frutto della fantasia di un grande fisico di Princeton, Gerard O’Neill, e del talento letterario di Arthur Clarke che le ha immortalate nel suo romanzo “Incontro con Rama”.
Così, dice Ashworth, una volta esplorato in lungo e in largo il SS, l’Umanità affronterà alla fine le tanto temute distanze interstellari. Messe in soffitta definitivamente le teorie della fisica esotica, la grande diaspora dovrà aprirsi la strada  attraverso l’Universo a bordo delle sue astronavi gigantesche, a suo agio nello spazio vuoto, lasciando le superfici dei pianeti, e la Terra,  a coloro che sono rimasti indietro.

ROBERTO FLAIBANI

 

FONTI:

  • Stephen Ashworth, JBIS vol.65 – # 4,5, The Emergence of the Worldship (I): The Shift from Planet-Based to Space-Based Civilisation
  • Stephen Ashworth, JBIS vol.65 – # 4,5, The Emergence of the Worldship (II): A Development Scenario
  • Toward a Space-Based Civilization, by Paul Gilster, published on Centauri-Dreams on March 11, 2013

26 novembre 2014 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Fantascienza, missione FOCAL, News, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , , | Lascia un commento

Start Interstellar!

interstellar1Il 6 novembre sbarcherà sugli schermi di tutto il mondo Interstellar, il nuovo film di Cristopher Nolan, visionario regista autore di Memento, Inception e dell’ultima trilogia del Cavaliere Oscuro. E’ un film che già sta facendo discutere di sé, perché il suo approccio può essere definito nelle due righe che accompagnano il trailer promozionale: “L’Umanità è nata sulla Terra, ma non è stato mai detto che vi debba morire”(Mankind was born on Earth, it was never meant to die here..)  L’obiezione immediata è: perché discutere del “solito” blockbuster fantascientifico americano? Perché Nolan ha dimostrato in più di un’occasione di essere un regista di grande valore che sa coniugare con  disinvoltura l’action movie con la riflessione. E Interstellar non fa eccezione, perché pone le basi per riaccendere il dibattito tra chi sostiene – ed è la maggioranza secondo la rivista The Space Review– che è inutile andarsi a cercare guai nello spazio, tanto l’essere umano può tranquillamente salvarsi sulla Terra, grazie alla propria abilità tecnologica, e chi invece afferma che ormai siamo avviati verso l’autodistruzione, con risorse sempre più scarse e un sistema climatico completamente stravolto.

Chiacchiere da bar della facoltà di astrofisica? Forse per qualcuno, ma se ragioniamo sul nostro futuro – o se non proprio sul nostro, su quello di chi ci seguirà – non possiamo non concordare sul fatto che si tratta di questioni riguardanti tutta l’Umanità. E non abbiamo usato questo termine a caso. Quando si parla di spazio la dimensione individuale tende a scomparire per fare posto a qualcosa di più vasto, la Specie Umana. Senza voler sconfinare in territori di pertinenza dei predicatori dell’ultimo millennio, è innegabile che l’infinità dell’universo ci pone in una condizione di inquietante impotenza, che le religioni manipolano con sconcertante  disinvoltura. Una divagazione per intendere che stiamo parlando di argomenti troppo importanti per lasciarli nelle mani esclusive di chi detiene il potere, sia esso politico, economico o religioso, perché sono argomenti che appartengono a tutti noi.

interstellar2Con questo approccio, Interstellar si ricollega idealmente a quel capolavoro sconosciuto ai più, girato da Robert Zemeckis nel 1997. Si tratta di  Contact, realizzato con la collaborazione scientifica di Kip Thorne, uno dei massimi esperti mondiali di buchi neri e wormhole, (più noti al grande pubblico come stargate), e interpretato proprio da quel Matthew McConaughey oggi protagonista di Interstellar. Nella pellicola di Zemeckis era comprimario di una splendida Jodie Foster che impersonava Jill Tarter, all’epoca dinamica presidentessa dell’Istituto SETI (Search for the Extra-Terrestrial Intelligence), ora passata armi e bagagli nel board del 100YSS (One Hundred Year Star Ship), la formazione guida del “movimento interstellare” americano.

100yss-logoIl movimento ebbe origine nel 2011 a Orlando in Florida, nel corso di una convention dove sedevano uno accanto all’altro ingegneri della NASA, studenti e professori universitari e molti osservatori militari, in un’atmosfera coloratissima che fece gridare alcuni alla “Woodstock dell’interstellare”. In quell’occasione, l’ex astronauta nera Mae Jamison vide assegnare al suo 100YSS l’incarico di guidare il movimento e un primo finanziamento di 500 mila dollari elargito dalla prestigiosa DARPA (l’agenzia del Pentagono per l’alta tecnologia). Mentre il 100YSS raccoglieva i primi consensi (Bill Clinton, Michelle Obama) e riconoscimenti internazionali (una loro delegazione è stata accolta con tutti gli onori dal Parlamento Europeo per riferire sui progressi in tema di interstellare), un’altra componente del movimento si raccoglieva intorno alla sigla di Icarus Interstellar, una delle più prestigiose ONG del settore spaziale, e al nome di Kip Thorne, per dar vita ad una conferenza chiamata “Starship Congress”. Chi ha potuto leggere gli atti dell’edizione 2013, assicura che la somiglianza esistente con i presupposti teorici e storici di Interstellar è  impressionante.

Contact1E come quasi venti anni fa Contact mostrava il drammatico confronto tra la cultura religiosa, irrazionale e antropocentrica e quella laica, razionale ed evoluzionista, così nel 2014  Interstellar prefigura una nuova cultura basata su nuove misure, appunto, interstellari. Non si parla più dell’Umanità come di un’accozzaglia di uomini e donne abbarbicati fino all’estinzione al loro pianeta natale, la Terra.  Si parla di una Specie Umana,  che imparerà a vivere su pianeti con caratteristiche diversissime e muoversi fra di essi  sfruttando le leggi di una nuova Fisica.

Ma, come appare evidente dagli stessi film prodotti, molti negli Stati Uniti tendono a dimenticare, come se al di là della Statua della Libertà ci fosse il vuoto. E infatti è proprio a un altro blockbuster a stelle e strisce, Gravity, che si aggrappano i teorici del “non c’è nessuna opportunità nello spazio per gli esseri umani”, cioè che è inutile tentare l’avventura interstellare, è solo uno spreco di risorse e di denaro. Vale la pena, a questo proposito, ricordare che proprio i precursori della Nuova Frontiera sembrano oggi volersi rinchiudere sempre di più nel loro santuario: secondo quanto afferma ancora The Space Review, persino la NASA non gode più del sostegno della maggioranza degli americani, che la ritengono ‘inutile’.

Kip Thorne(nella foto:  Kip Thorne)

E allora, che senso possiamo dare a un film come Interstellar, basandoci esclusivamente sulle suggestioni dei trailer e i rumors finora circolati? Credo  che dovremmo innanzitutto  liberarci dal pensiero ossessivo sull’autodistruzione umana, che spesso fa da premessa a questi film, e farci qaulche domanda in più sulla nostra natura. Il replicante Roy Batty nel cult Blade Runner si interrogava su chi siamo, dove andiamo, mentre la maggior parte di noi ha dimenticato questi quesiti fondamentali, per rivolgere la propria attenzione esclusivamente all’ultimo modello di televisore o di tablet. Per carità nessuna crociata new age contro il consumismo, ma se ogni tanto riuscissimo a rivolgere il nostro sgaurdo verso le stelle, anche dove è difficile, come nelle grandi città, forse riusciremmo a captare umilmente la nostra finitezza di esseri umani e contestualmente, il desiderio di conoscenza che ci ha sempre fatto grandi, consentendoci di superare ostacoli impensabili.

Ci siamo chiusi al rischio, e abbiamo perso – in nome di una sicurezza tutta da dimostrare – la passione, l’amore e il gusto per la scoperta, per l’avventura, per l’esplorazione. In una parola, per tutto cio’ che Dante aveva suo tempo compreso, quando fa dire a Ulisse, rivolto ai suoi compagni, che ‘fatti non foste per viver come bruti, ma per seguir virtute e conoscenza’.

 

GIANVITTORIO FEDELE

ROBERTO FLAIBANI

 

1 luglio 2014 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Fantascienza, Scienze dello Spazio, SETI, Volo Interstellare | , , , , , , , | 2 commenti

Conferenze sul volo interstellare nel 2014

L’anno scorso è stato registrato il più alto numero di conferenze e congressi dedicati al volo interstellare tenutisi nel mondo:  il congresso del 100YSS a Houston,  e a Dallas quello denominato “Icarus Interstellar Starship”, due eventi chiamati ”Starship Century” a Londra e a San Diego, un’altra stupefacnte conferenza tenutasi a Londra sulla “filosofia dell’interstellare” ad opera della BIS, e il Tennessee Valley Interstellar Workshop. Senza contare le decine di eventi locali SETI che si svolgono ogni anno in tutto il mondo, e gli spazi sempre più importanti che vengono dedicati al problema nell’ambito di manifestazioni dedicate all’astronautica, perfino nel colossale IAC che raccoglie migliaia di delegati da ogni parte del mondo e si svolge di anno in anno in località diverse (2012 Napoli, 2013 Pechino, 2014 Toronto).

symposium_14Era chiaro che le reali dimensioni del “movimento interstellare”, nato nel 2011 intorno al congresso di fondazione del 100YSS in un’atmosfera techno-hippy che ricordava Woodstock, non giustificavano l’esistenza di tutti quegli eventi pubblici. Così quest’anno vediamo all’opera una sorta di selezione naturale che conferma solo gli spazi dedicati nell’ambito di mega-eventi come lo IAC, e la sopravvivenza di  manifestazioni specializzate, quando sostenute da una struttura organizzativa robusta e da finanziamenti adeguati.

Il 100 Year Starship Symposium si conferma come l’evento più importante per il movimento interstellare. Il tema di quest’anno è “Il cammino verso le stelle, le impronte sulla Terra”, una chiara allusione alle sinergie che gli organizzatori cercano di stabilire tra il massiccio avanzamento nelle tecnologie della propulsione e nelle scienze biologiche che ci aspettiamo di ottenere  con le future missioni nello spazio profondo, e la ricaduta nel breve periodo sotto forma di strumenti utili per il miglioramento della qualità della vita sulla Terra di oggi. Gli argomenti di discussione sono elencati nel sito web e spaziano dalla propulsione alla produzione e conservazione dell’energia, dalle tecnologie derivate a breve termine, alle comunicazioni, all’informatica e alla biologia. Una particolare attenzione verrà data alle tecnologie del supporto vitale, alla sociologia e al recupero e trasmissione dei dati su  distanze  interstellari, nonché alle tecniche educative necessarie per ottenere dei veri e propri “cittadini interstellari” . Il congresso si terrà dal 18 al 21 settembre al George R. Brown Convention Center di Houston.

C’era una volta, in quel di Aosta, un piccolo convegno sull’interstellare che si teneva  nell’intimità di un vecchio e comodo albergo. I suoi ideatori, Les Johnson e Greg Matloff, volevano che gli ospiti si sentissero a loro agio e fossero nel giusto spirito per elaborare visioni lungimiranti ma anche pronti per agire nel breve termine. Oggi purtroppo il vecchio hotel è stato dichiarato inagibile e non si sa che fine farà,  ma Les e Greg sono riusciti  a recuperare un po’ di quella atmosfera valdostana e invitano i partecipanti al loro nuovo Tennessee Valley Interstellar Wokshop ad andare oltre i limiti della conferenza, superando la nuda enunciazione di concetti per suggerire progetti, offrire collaborazione, ricerca attiva,  e pianificazione della missione. Da segnalare due mini-corsi accessibili su prenotazione, il primo dedicato alla propulsione, il secondo al terraforming. Il convegno si terrà dal  9 al 12 novembre ad Oak Ridge per 75 partecipanti a numero chiuso. La pubblicazione degli atti sarà garantita dal Journal della BIS.

ROBERTO FLAIBANI

 

 

Fonte: “Interstellar Conferences for 2014” pubblicato da Centauri Dreams il 28 aprile 2014

24 maggio 2014 Posted by | News, Volo Interstellare | , , | 1 commento

Eric W. Davis e gli ingegneri dello spazio-tempo

Eric W Davis 2008Leggere la biografia professionale di Eric W. Davis (molto meglio che il burocratico curriculum vitae, no?- nella foto: EWD), è come partire per un viaggio interstellare e il senso del termine “fisica esotica” diventa più familiare. Prendere una carta degli USA, segnare in ordine cronologico con un puntino tutti i luoghi in cui Eric ha partecipato a un convegno, presentato relazioni, tenuto conferenze, organizzato seminari, e poi unirli con una linea continua sarebbe come disegnare la rotta della prima nave interstellare e la storia del movimento che si prefigge di ingegnerizzare lo spazio-tempo per sviluppare il volo Faster-Than-Light, aggirando e non confutando Einstein. Si tratta senza dubbio della sfida intellettuale del secolo, dalla quale un numero sempre più grande di ricercatori si sente attratto.

warp Eric è socio della British Interplanetary Society e socio aggiunto dell’American Institute of Aeronautics & Astronautics, e di recente ha pubblicato, a quattro mani con Marc Millis, il libro Frontiere delle Scienze della Propulsione. Suo mentore per tutta la vita è stato Bob Forward, noto fisico e scrittore di fantascienza. Eric si è guadagnato un Ph.D. in astrofisica dall’Università dell’Arizona (1991) e la sua tesi di laurea era dedicata al campo magnetico di Giove, mentre lavorava alle missioni Voyager 1 e 2, conferendogli solide basi teoriche nel campo della fusione nucleare e della fisica del plasma. Ha ricevuto anche un B.Sc. In fisica e matematica dall’Università dell’Arizona (1983) e un A.A. in arti liberali dal Phoenix College (1981). Eric ha altre esperienze di missioni spaziali incluso IRAS, per ricerche nell’infrarosso (1984-85), ASUSat-1 (1990) e ricognizione del teatro spaziale nella Corea del Sud (USAF & US Forces Korea, 1995-1996).

La specializzazione attuale di Eric include la fisica della propulsione avanzata, la Relatività Generale e le teorie sul campo quantico, la ricerca di esseri extraterrestri intelligenti (SETI), l’esplorazione automatica del Sistema Solare esterno e l’ingegneria delle missioni spaziali. Eric è attualmente impiegato come Fisico Ricercatore Anziano all’Istituto per gli Studi Avanzati di Austin, è anche un Ricercatore Capo  in Metriche del motore a curvatura e ha fornito servizi a contratto al Laboratorio di Ricerca dell’Air Force, al Dipartimento della Difesa, al Dipartimento dell’Energia e a l’Istituto per le Idee Avanzate e la NASA. Ha fornito inoltre contributi tecnici e consulenze al Programma per la Fisica della Propulsione Avanzata della NASA.

100yss representatives(nella foto i rappresentanti del 100yss al Parlamennto Europeo) Eric è l’autore di una premiata ricerca scientifica sul quantum vacuum zero-point energy (Space Technology & Application International Forum 2007), e di parrecchi altri lavori sui wormholes (volgarmente detti Stargates), motori a curvatura, propulsioni laser, fisica del teletrasporto, e concetti di propulsione avanzata. Ha ricevuto due volte riconoscimenti dall’Istituto Americano di Aeronautica & Astronautica per contributi straordinari alla Difesa Nazionale. Eric è membro della New York Academy of Sciences, della American Astronomical Society, della Directed Energy Professional Society, ed è stato membro dell’ormai defunto American Institute of Beamed Energy Propulsion. Eric fa anche parte del comitato consultivo della Fondazione Tau Zero e del consiglio internazionale di redazione del Journal of the British Interplanetary Society.

Durante il Congresso di fondazione del movimento 100YSS nell’autunno del 2011, Eric tenne uno dei suoi interventi più attesi, intitolato: Faster-Than-Light Space Warps, Status and Next Steps. Walter Risolo ha tradotto per noi l’abstract di quel memorabile intervento. Il documento completo è riprodotto nel JBIS vol.66 #3/4 (marzo-aprile 2013).

warp-drive-possible-nasa-tests-100yss-120917-676932-“L’attuazione di viaggi interstellari più veloci della luce (FTL) tramite cunicoli spazio temporali attraversabili o motori a curvatura richiede l’ingegnerizzazione dello spazio-tempo in geometrie locali molto specializzate.

L’analisi di questi cambiamenti con la teoria generale della relatività di Einstein dimostra che tali geometrie richiedono l’uso di materia “esotica”.

Si può ricorrere alla teoria quantistica dei campi per trovare sia le origini naturali che fenomenologiche della materia esotica. Tali campi quantistici sono perturbati dalla geometria dello spazio-tempo curvo che essi producono, quindi il loro tensore energia-impulso può essere usato per sondare la retroazione degli effetti del campo sulla dinamica dello spazio-tempo FTL, che ha implicazioni sulla costruzione ed il controllo dello spazio-tempo FTL. Inoltre, la produzione, rilevazione, e la distribuzione dei campi quantistici naturali esotici sono visti come sfide tecniche in cui possono essere adottati i primi passi base per indagare sperimentalmente le loro proprietà. Gli spazi-tempo FTL possiedono anche caratteristiche che mettono in discussione i concetti di conservazione della quantità di moto e della causalità.

In questa relazione viene affrontato lo stato di questi importanti temi, e sono identificati i prossimi passi raccomandati per ulteriori indagini teoriche in uno sforzo per chiarire una serie di incertezze tecniche e far progredire l’attuale stato dell’arte nella fisica dello spazio-tempo FTL .”

 ROBERTO FLAIBANI

 

21 dicembre 2013 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Scienze dello Spazio, SETI, Volo Interstellare | , , , , , , , , , | 2 commenti

Propulsione e comunicazione

Comincia qui, sommessamente, un lavoro che noi del Tredicesimo Cavaliere riteniamo impegnativo e interessante. Si tratta della traduzione in lingua italiana degli abstract degli articoli pubblicati negli ultimi anni a cura della British Interplanetary Society  (BIS), la prestigiosa ONG dello spazio da qualche mese presente nel nostro paese con la sua branch, BIS Italia. Gli articoli completi, in inglese, continueranno a comparire invece sul Journal of the British Interplanetary Society (JBIS), il periodico che si occupa di Scienze dello Spazio dal particolare punto di vista “visionario” della BIS.

Sotto l’ala della DARPA, l’agenzia del Pentagono per l’alta tecnologia, è nato un paio di anni fa negli Stati Uniti il 100YSS, un movimento dedicato a costruire le fondamenta della complessa struttura  scientifica, tecnologica, economica e sociale che sarà necessaria per costruire e lanciare la prima astronave interstellare. Il movimento organizza ogni anno un congresso, e la BIS si è impegnata alla pubblicazione degli atti sul suo Journal, un impegno gravoso sia dal punto di vista qualitativo che quantitativo, a causa dell’approccio di tipo multidisciplinare che la natura stessa  del volo intestellare impone. Presentiamo oggi i primi due abstract preceduti da poche righe di introduzione.

Harold “Sonny” WhiteGli ingegneri rileggono  Einstein

IL dott. Harold “Sonny”  White ha ottenuto il Ph.D. in Fisica alla Rice University, il Master’s of Science in Mechanical Engineering alla Wichita State University, e un Bachelors of Science in Mechanical Engineering all’Università South Alabama. Il  Dr. White ha accumulato oltre 15 anni di esperienza lavorando nell’industria aereospaziale con Boeing, Lockheed Martin, e NASA. Attualmente presta servizio come Advanced Propulsion Theme Lead per l’Engineering Directorate della NASA ed è il rappresentante del JSC presso il Nuclear Systems Working Group. Sta inoltre conducendo, a livello teorico e in laboratorio, ricerche sulla  fisica della propulsione avanzata, presso il laboratorio Eagleworks nel Johnson Space Center della NASA.

La meccanica della curvatura di campo

Questo lavoro inizia con una breve recensione della metrica della propulsione a curvatura di Alcubierre e descrive come il fenomeno potrebbe funzionare in base al progetto originale.
La forma canonica della metrica è stata sviluppata e pubblicata in “A Discussion on space-time metric engineering”, Gen. Rel.Grav., 35, pp.2025-2033, 2003, e ha fornito una chiave di lettura del campo di potenziale e di spinta attraverso il campo, che ha risolto un paradosso cruciale nel concetto originale del funzionamento come enunciato da Alcubierre. Viene presentato e discusso un concetto modificato del funzionamento sulla base della forma canonica della metrica che risolve il paradosso. Sarà successivamente considerata brevemente l’idea di un motore a curvatura in uno spazio-tempo a più dimensioni (manifold) confrontando le geodetiche null-like della metrica di Alcubierre con la metrica di Chung-Freese per illustrare il ruolo matematico delle coordinate nell’iperspazio.
L’effetto netto di utilizzare una “tecnologia” con motore a curvatura accoppiato con sistemi convenzionali di propulsione in una missione di esplorazione, sarà discusso usando la terminologia di una missione pianificata precedentemente.
Infine sarà descritta nei dettagli una panoramica del test interferometrico di un campo di curvatura in corso di attuazione nel Laboratorio di Fisica della Propulsione Avanzata: Eagleworks (APPL:E) presso il Johnson Space Center della NASA.
Sebbene la meccanica della curvatura di campo non abbia avuto un momento di “Chicago Pile” (ll primo esperimento di reattore nucleare n.d.t.), gli strumenti necessari per individuare un modesto esempio del fenomeno sono a portata di mano.

Titolo originale: WARP field mechanics 101
Autore: Harold “Sonny” White – NASA Johnson Space Center – Houston
Traduttore: Walter Risolo, Editor: Roberto Flaibani, Massimo Mongai
Journal of the British Interplanetary Society, vol 66, n. 7-8 July-August 2013
100YSS Symposium 2011 – TIME DISTANCE SOLUTIONS Section

gilster_02Lo scrittore e l’astronave

Paul Gilster è uno scrittore a tempo pieno specializzato in tecnologia spaziale e sue implicazioni. E’ uno dei fondatori della Tau Zero Foundation, dove svolge funzione di capo redattore. Gilster è autore di sette libri, tra cui Digital Literacy (John Wiley & Sons, 1997) e Centauri Dreams: Imagining and Planning for Interstellar Flight (Copernicus, 2004), uno studio sulle tecnologie che potrebbero un giorno rendere possibile l’invio di una sonda fino alla stella più vicina. Gilster segue gli ultimi sviluppi nella ricerca interstellare, dalla propulsione agli studi sugli esopianeti, nel suo sito web Centauri Dreams. In passato, Gilster ha collaborato con numerose riviste di tecnologia e di affari, e ha pubblicato saggi, articoli, recensioni, narrativa, in un gran numero di pubblicazioni sia interne che esterne ai settori spazio e tecnologia. Inoltre da 23 anni scrive regolarmente una rubrica di informatica che appare sul The News & Observer (Raleigh, NC). Gilster si è laureato presso il Grinnell College (IA) e ha fatto sei anni di specializzazione in letteratura medievale inglese al UNC-Chapel Hill, prima di dedicarsi all’aviazione commerciale e infine alla scrittura.

La Visione Interstellare: i principi e la  pratica

Il titolo ambizioso dello studio “100 Year Starship” echeggerà presso il pubblico, un fatto che richiederà al destinatario della sovvenzione DARPA l’uso di una comunicazione che possa seguire una attenta strategia su come portare questa visione su Internet e gli altri punti di visibilità. Tutto ciò sarà necessario per stimolare l’impegno pubblico e sostenere il ‘mormorio’ che aiuterà l’organizzazione a sviluppare le proprie idee.
Questo documento esamina tali problematiche nel contesto del lungo coinvolgimento dell’autore con “I sogni del centauro”, un sito web dedicato alla presentazione del volo interstellare ad un pubblico ampio e generico.
Elementi centrali per la presentazione dell’idea della nave stellare sono il sostenere il valore del  pensiero a lungo termine ed il valore della ricerca di spin-off, ponendo l’obiettivo di una nave stellare nel contesto di altre attività umane che hanno avuto la capacità di trascendere la vita dei singoli partecipanti.
Insegnare responsabilità intergenerazionale implicherà  approfondire temi di storia, economia e filosofia, oltre alle questioni tecnologiche sollevate da un viaggio di questa portata. I migliori comunicatori per questo ruolo saranno dei comunicatori generalisti che possano collegare discipline così lontane fra loro La chiave per lo studio è lo sviluppo di una presenza Web che utilizzi Internet con cautela. Alcuni miti di Internet tra cui ‘la saggezza delle folle’ e la ​​resistenza ad un condizionamento dall’alto comprometterebbero il progetto. E’ in questo contesto che saranno discussi i vantaggi e gli svantaggi dei social network . È essenziale la presenza di una voce editoriale forte disposta a selezionare le pubbliche risposte per poter mantenere degli standard elevati nelle discussioni che seguiranno.
Inoltre, un elevato standard di articoli richiede la presentazione delle ricerche senza troppo clamore  e un livello di discorso che educhi, ma non condizioni il suo pubblico. Un’accurata citazione delle ricerche attinenti e la volontà di impostare alto il livello della discussione comporterà una risposta dai ricercatori e dal pubblico che, con l’aiuto di una continua e costante  moderazione, costruirà una banca dati di idee di terze parti in grado di suscitare l’interesse e aggiungere materialmente valore alla ricerca globale

Titolo originale: The Interstellar Vision – Principles e Practice
Autore: Paul A. Gilster – Tau Zero Foundation – Centauri Dreams blog
Traduttore: Walter Risolo, Editor: Roberto Flaibani, Massimo Mongai
Journal of the British Interplanetary Society, vol 66, n. 7-8 July-August 2013
100YSS Symposium 2011 – COMMUNICATION OF THE VISION Section

16 ottobre 2013 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , , | Lascia un commento

Fisico, matematico, visionario

Avesse avuto due vite, una l’avrebbe dedicata alla matematica, l’altra all’astrofisica. Dovendo accontentarsi, s’è votato a entrambe con tantissima passione e, ça va sans dire, pochissimo tempo libero.

 Il dott. Claudio Maccone, nel corso del Congresso Internazionale di Astronautica svoltosi recentemente a Napoli, è stato eletto Presidente del Comitato Permanente SETI in seno alla IAA. Sostituisce Seth Shostak, presidente per due mandati, ed è il primo italiano, anzi il primo non-americano a ricoprire tale carica.

 Laureato in fisica e matematica col massimo dei voti, Maccone nel 1980 ha ottenuto un dottorato in matematica al King’s College di Londra, con una tesi sulla Trasformata di Karhunen-Loeve (KLT). Si tratta di un algoritmo in uso nelle telecomunicazioni, estremamente utile in ambito SETI, perché rende possibile evidenziare con grande accuratezza eventuali segnali captati da un radiotelescopio, isolandoli dal rumore cosmico di fondo e da qualsiasi disturbo elettromagnetico. Ancora oggi, però, la quasi totalità dei ricercatori SETI sta utilizzando, per l’analisi dei dati, l’antiquata Trasformata Veloce di Fourier (FFT), che prende in esame solo dati in banda stretta e a grande velocità. KLT invece garantisce maggior sensibilità e lavora in banda larga, ma richiede tempi di elaborazione molto più lunghi. Maccone è oggi uno dei più convinti sostenitori dell’implementazione della KLT ovunqe si faccia SETI.

 A partire dal 1985, Maccone ha lavorato a lungo presso l’azienda aerospaziale Aeritalia (oggi Thales Alenia Space) alla progettazione di satelliti artificiali, come il QUASAT e il Tethered Satellite. Nel 1993 propone provocatoriamente all’ESA di realizzare la cosidetta missione FOCAL, ambizioso progetto per lo studio e l’utilizzo della cosidetta Lente Gravitazionale del Sole, un fenomeno naturale di grande potenza. In pratica, la gravità solare deflette e mette a fuoco la luce dei corpi celesti occultati dal Sole, ottenendo, nel fuoco, magnificazioni di enorme entità. Il fuoco si trova però alla distanza di 550 Unità Astronomiche (UA), ben oltre i confini del Sistema Solare. Si tratta quindi di un’impresa lunga e rischiosa, ai limiti dell’attuale tecnologia, che però darebbe all’Uomo il controllo su uno strumento di straordinaria potenza.

 Nel 2010 la IAA lo chiama a ricoprire l’incarico di Direttore Tecnico per l’Esplorazione Scientifica dello Spazio. Inoltre è responsabile del progetto “Lunar Farside Radio Lab/PAC Project”, e in questa veste nel giugno 2010 ha elevato formale richiesta all’ONU, perchè un’area situata sulla faccia nascosta della Luna, denominata Cerchio Antipodale Protetto (PAC), venga permanentemente mantenuta nello stato di radio-quiete in cui si trova attualmente. Infatti il corpo stesso della Luna esercita un effetto schermante contro l’inquinamento elettromagnetico proveniene dalla Terra, e in futuro ciò permetterà di disporre del PAC come località ideale dove costruire grandi radiotelescopi.

 Numerosi i riconoscimenti ricevuti, tra cui il prestigioso “Giordano Bruno Award” con la suggestiva e significativa menzione: “ […] Dr. Maccone is, significantly, the first Italian to win the Bruno award, which was established in 1995 and is dedicated to the memory of Giordano Bruno, the Italian monk burned at the stake in 1600 for postulating the multiplicity of inhabited worlds”.

 Instancabile anche nella sua attività divulgativa, il nostro ha scritto oltre 70 articoli tecnici e scientifici, perlopiù pubblicati nella rivista “Acta Astronautica”, nonché quattro libri in lingua inglese, due per IPI Press: Telecommunications, KLT and Relativity e The Sun as a Gravitational Lens: Proposed Space Missions, e due per Springer: Deep Space Flight and Communications (2009), e Mathematical SETI (2012).

 Nel suo ultimo libro, in uscita proprio in questi giorni, Maccone riprende e aggiorna i suoi temi più conosciuti, ossia la missione FOCAL e l’algoritmo KLT, ma sopratutto presenta un progetto molto ambizioso al quale sta lavorando da anni, cioè la revisione dell’intero impianto matematico del SETI. Maccone ha riformulato in chiave statistica sia la famosa equazione di Drake, che fornisce il numero di civiltà extraterrestri presenti nella Galassia, sia quella di Dole, che fornisce il numero dei pianeti abitabili. Un primo, importante risultato è la scoperta di una nuova curva di distribuzione che il noto fisico Paul Davies ha battezzato “La distribuzione di Maccone”, dalla quale si evince che la probabilità di trovare una civiltà aliena a una distanza dal Sole inferiore a 500 anni-luce è virtualmente pari a zero. Ma i nostri attuali radiotelescopi sono in grado di rilevare eventuali segnali d’origine artificiale a una distanza massima di 200 anni-luce: ecco perché il SETI non ha potuto registrare, fino a oggi, alcun risultato positivo.

 “Si tratta di un libro dedicato a un pubblico di esperti, non è assolutamene un’opera a carattere divulgativo – dice lo stesso Maccone – ma è qualcosa di cui la comunità scientifica internazionale ha davvero bisogno. E’ un tentativo di connettere discipline scientifiche considerate fino a oggi indipendenti tra di loro: l’astronomia, l’evoluzione della vita sulla Terra e altrove nell’Universo, l’astronautica (sopratutto per quanto riguarda i viaggi interstellari a velocità relativistiche), e la storia matematica. Combinare tutto questo in una sorta di descrizione matematica unificata, era qualcosa che andava fatto.”

 Claudio Maccone viene considerato oggi uno dei più importanti scienziati SETI a livello mondiale. In suo onore, l’International Astronomical Union (IAU) ha battezzato col suo nome l’asteroide 11264.

ROBERTO FLAIBANI

 

13 ottobre 2012 Posted by | Astrofisica, Astronautica, missione FOCAL, Scienze dello Spazio, SETI | , , , , , , , | 7 commenti

Viaggio al fuoco della Lente Gravitazionale del Sole

Comunicato Stampa n.9

Il dott. Gregory Matloff è Professore Emerito al Dipartimento di Fisica del New York City College of Technology, CUNY, a Brooklyn, New York, USA. E’ inoltre membro dell’Accademia Internazionale di Astronautica (IAA) e della British Interplanetary Society (BIS). Greg ha pubblicato più di 100 relazioni scientifiche e tecniche, mentre come autore o co-autore ha firmato 9 libri di astronomia e astronautica, incluso The Starflight Handbook (Wiley, 1989) e Solar Sails (Springer 2008). Tra il 1999 e il 2007 ha collaborato con il Marshall Space Flight Center della NASA come consulente per la propulsione spaziale e la Difesa Planetaria dall’impatto di asteroidi. Il dott. Matloff interverrà mercoledì 26 alle 12:00 con una relazione dal titolo “A Solar/Nuclear Mission to the Sun’s Inner Gravity Focus”, dove si prospetta la possibilità di raggiungere il fuoco della Lente Gravitazionale del Sole con una sonda automatica a propulsione mista nucleare/solare. Si tratta dell’ormai nota missione FOCAL, proposta dal nostro dott. Claudio Maccone.

La Lente Gravitazionale è un fenomeno naturale di grande potenza che ha effetto sull’intero spettro elettromagnetico. La Lente Gravitazionale del nostro sole  (GLS) potrebbe diventare in futuro lo strumento principe per l’osservazione astronomica e le telecomunicazioni interstellari. Da molti anni a questa parte, il dottor Claudio Maccone è il massimo studioso di questo fenomeno e propugnatore della missione FOCAL, che ha come primo obiettivo di raggiungere il cosidetto fuoco del “sole nudo”,  situato a 550 Unità Astronomiche (UA) dal Sole, ben oltre l’orbita di Plutone (40 UA). Da lì la sonda continuerà ad allontanarsi lungo l’asse focale fino alla distanza di 1000 UA, sfruttando per le sue osservazioni le prestazioni della GLS. Niente di costruito dall’Uomo è mai arrivato così lontano, nemmeno l’intramontabile Voyager 1, che ha da poco superato le 110 UA. Ma varrebbe davvero la pena di andarci, perchè le prestazioni promesse dalla GLS sono assolutamente eccezionali. La Natura ci offre, a poco più di tre giorni-luce dalla Terra (a tanto equivale, infatti, la distanza di 550 UA) uno strumento d’indagine di ineguagliabile potenza.  In questi ultimi anni la comunità scientifica ha finalmente dato segno di aver preso coscienza delle potenzialità della GLS e del valore dal lavoro di Maccone, tant’è che FOCAL viene ora considerata la più importante tra le cosiddette missioni antesignane del volo interstellare.

Joseph Breeden ha ottenuto il dottorato di ricerca dall’università dell’Illinois per il suo lavoro sulla Teoria del Caos in Astrofisica, con ricerche specifiche sulle dinamiche caotiche degli ammassi globulari di stelle. Nella sua carriera ha utilizzato le dinamiche non-lineari e l’analisi dei dati per molte applicazioni scientifiche e finanziarie inclusa la “dendrocronologia” (l’analisi dei cerchi di accrescimento annuale degli alberi), le proiezioni sul numero dei partecipanti per il SETI@home, le previsioni sulla crisi dei mutui negli Stati Uniti e le previsioni sull’andamento dei raccolti. Nel 2010 ha pubblicato il libro intitolato Reinventing Retail Lending Analytics e oggi guida la Prescient Models. L’intervento di Joe Breeden si terrà mercoledì 26 alle 12:20 e avrà per titolo: “Gravity Assist via Near-Sun Chaotic Trajectories of Binary Objects”

Ulteriori informazioni sono disponibili su http://www.sanmarinoscienza.org

Per assistenza e foto in alta definizione rivolgersi a : agenda@sanmarinoscienza.org

Con il patrocinio di: Segreteria di Stato per il Turiso e lo Sport; Segreteria di Stato per la Cultura; Università degli Studi – Repubblica di San Marino. INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica.  COSPAR – Committee on Space Research.

Organizzatori: San Marino Scienza.  CVB – Convention & Visitors Bureau – San Marino.  IAA – International Academy of Astronautics.

Collaboratori scientifici: UAI – Unione Astrofili Italiani. Radiotelescopi di Medicina. SETI ITALIA – Team G. Cocconi. IARA – Italian Amateur Radio Astronomy. FOAM13 – Fondazione Osservatorio Astronomico Messier 13.  Carnevale della Fisica.  Scientificando. Associazione Culturale Chimicare. Carnevale della Chimica. Il Tredicesimo Cavaliere.

Sponsor: Banca Agricola Commerciale – San Marino.  Asset Banca – San Marino.

17 settembre 2012 Posted by | 4th Symposium IAA - SETI, Astrofisica, Astronautica, missione FOCAL, Radioastronomia, Scienze dello Spazio, SETI, Volo Interstellare | , , , , , , , , | 3 commenti

Volo spaziale e leggende: dialogo con Michael Michaud

Scriveva Paul Gilster su “Centauri Dreams” del 16 dicembre 2011: ”Ho sperato di pubblicare un dialogo con Michael Michaud sin da quando ho avuto occasione di parlare con lui al congresso “100 Year StarShip 2011” (100YSS)e poi di riflettere sul documento da lui presentato, Long-Term Perspectives on Interstellar Flight. I lettori di Centauri Dreams conoscono Michael come autore dell’imperdibile Contact with Alien Civilizations: Our Hopes and Fears about Encountering Extraterrestrials (Springer, 2006), e ricorderanno certamente i suoi contributi precedenti su queste pagine. Direttore in passato del U.S. State Department’s Office of Advanced Technology, ha coordinato presso l’Accademia Internazionale di Astronautica i gruppi di lavoro su tematiche SETI, oltre ad aver pubblicato numerosi articoli e saggi sulle implicazioni degli eventuali contatti con civiltà aliene. In questo dialogo ho preso alcuni elementi del suo intervento al congresso, usandoli come base di partenza per esaminare quali possono essere i modi per orientare l’attenzione dell’umanità verso le stelle”.

(Paul Gilster). Michael, ho letto con grande interesse il documento che hai presentato al congresso “100 Year StarShip 2011”, è pieno zeppo d’idee! Vorrei però iniziare questa conversazione dalla citazione con la quale hai concluso il tuo intervento. È tratta da un libro di G. Edward Pendray intitolato The Coming Age of Rocket Power (1945), e tu la utilizzi per far notare come i primi rivoluzionari ideatori dei viaggi spaziali fossero spesso spinti dalla percezione impellente di uno scopo, e da una visione quasi incendiaria. Ecco quello che dice Pendray:

Quelli tra noi che hanno speso anni e anni nello studio e nello sviluppo dei razzi provano ormai nei loro confronti un’emozione quasi religiosa. Ci sentiamo in qualche modo privilegiati, come se in quegli anni ci fossimo trovati a un oscuro crocevia della storia, e avessimo visto il mondo cambiare. Non sappiamo esattamente cosa abbiamo liberato sulla terra, non diversamente da Gutenberg con i suoi caratteri mobili, o De Forest con il suo tubo per la radio, ma sentiamo nel profondo dell’anima che si tratta di qualcosa di stupendo e grandioso, e che la razza umana ne risulterà in futuro sicuramente arricchita”.

Parole da cui trarre ispirazione, specialmente se consideriamo che, all’epoca in cui Pendray stava scrivendo, la missilistica era associata nella mente comune soprattutto alla distruzione fatta piovere sulla Gran Bretagna dal razzo V2. Pendray guarda più in là, verso una illuminante visione di lungo periodo di quello che lo spazio avrebbe potuto significare in futuro, proprio come von Braun avrebbe guardato oltre il V2 verso la Luna e persino verso Marte. Hegel ha detto “Nel mondo nulla di grande è stato fatto senza passione”. E tu qui affermi che i fautori del volo interstellare devono continuare a impegnarsi affinché l’esplorazione dello spazio profondo appaia non solo ipotizzabile ma anche necessaria per il bene della nostra specie. Come dunque instillare questo tipo di passione?

Nel tuo intervento ti riferisci ai pionieri del nostro attuale programma spaziale dicendo che hanno creato una “leggenda a proposito di eventi che non erano ancora avvenuti” e che questa leggenda si era poi trasformata in aspettative. Venendo ai viaggi interstellari, abbiamo un certo numero di scienziati che ne stanno elaborando i fondamenti teoretici. Uno è ovviamente Robert Forward, poi ci sono Alan Bond, e Greg Matloff e i numerosi altri da te citati. A che punto ci troviamo oggi nel creare una leggenda legata ad eventi dell’esplorazione interstellare che permetta a quest’idea di far presa sul pubblico? Perché sono le idee che instilliamo mentre vengono poste le basi teoriche che aiuteranno a promuovere il progetto e ad alimentare quella passione.

(Michael Michaud). In un certo senso, Paul, per primi rivoluzionari ideatori dei voli spaziali il compito di inventare una leggenda a proposito di eventi non ancora avvenuti è stato più facile. La disposizione fisica del nostro sistema solare offriva una serie di obiettivi tangibili: il raggiungimento dell’orbita, la stazione orbitale, la Luna, e Marte. Nel caso dell’esplorazione interstellare una progressione graduale è meno ovvia.

Per il volo interstellare esistono ovviamente obiettivi a lungo termine, quali ad esempio trovare indicazioni di una vita intelligente al di fuori del sistema solare, e individuare una possibile futura seconda casa per l’umanità. Ci sono anche motivazioni meno razionali: condividere l’eccitazione dell’esplorazione e della scoperta, fare appello a speranze e aspettative inespresse, e suggerire una via di fuga dai nostri attuali limiti. Senza eventi significativi che non siamo in grado di prevedere, tali motivazioni potrebbero non essere sufficienti per rendere il volo interstellare un compito avvertito come necessario dalle attuali generazioni.

Suggerisco che si cominci concentrandoci sul sistema solare esterno. Esplorare le regioni più distanti dell’impero del Sole potrebbe essere un passo in avanti interlocutorio verso il volo interstellare.

La nostra presenza in quella regione trova una sua giustificazione generalmente riconosciuta nella necessità di proteggere il pianeta da possibili collisioni con asteroidi e nuclei di comete. Numerosi esperti hanno sostenuto che questo tipo di difesa ha bisogno di strumenti di preavviso e di deviazione nel sistema solare esterno, in modo da avere il tempo di identificare e agire contro un oggetto in avvicinamento.

Dobbiamo conoscere meglio il potenziale pericolo costituito dai corpi celesti presenti nella Fascia di Kuiper e nella Nube di Oort. Non sappiamo quasi nulla di quella nube, che è estremamente vasta e non è limitata al piano dell’eclittica. Alcuni ipotizzano che il bordo esterno della Nube di Oort potrebbe sovrapporsi al bordo esterno dell’analoga nube di una stella vicina.

Potremmo avere bisogno di spingerci oltre il sistema solare che conosciamo. Gli astronomi hanno già scoperto degli oggetti a distanze interstellari che sono più piccoli e meno luminosi dei tipi di stelle a noi più familiari. Stelle nane, relitti di stelle esaurite e pianeti oscuri espulsi dal proprio sistema d’origine potrebbero vagare attraverso lo spazio interstellare, forse più vicino della più vicina stella conosciuta. Sia che un oggetto di tal genere costituisca o meno un potenziale pericolo, potrebbe comunque fornire un obiettivo intermedio per l’esplorazione interstellare più facilmente raggiungibile delle stelle conosciute.

Per incoraggiare un approccio mentale fuori dagli schemi, ho ipotizzato nella mia relazione che gli astronomi che stanno studiando il nostro Sole potrebbero scoprire che la nostra stella si sta modificando più rapidamente di quanto non si pensasse, riducendo il tempo tra il momento attuale e una Terra inabitabile. Forse non accadrà mai, ma questo ci ricorda che non possiamo prevedere tutti i pericoli o tutte le opportunità che potrebbero motivare un’esplorazione interstellare.

Vi sono modi di affrontare la questione che potrebbero suscitare un maggiore interesse tra gli scienziati e gli ingegneri. Uno di questi modi, di cui si sta già occupando la “comunità interstellare” è l’ideazione di motori che consentano a un’astronave di viaggiare a velocità utili. Una svolta decisiva nel sistema di propulsione potrebbe avere delle ricadute sulla tecnologia energetica ben al di là del volo interstellare.

Una sonda interstellare che viaggia per decenni, e che una volta giunta a destinazione si troverà ad affrontare delle operazioni complesse, deve necessariamente includere a bordo un’intelligenza artificiale altamente sofisticata, che non farà mai più ritorno sulla Terra. Vorrei suggerire agli scienziati e agli ingegneri di cogliere questa opportunità per creare l’intelligenza artificiale più autonoma che sia stata mai costruita, inviandola là dove costituirà il minor pericolo per l’Umanità.

Forse tu o i tuoi lettori potranno suggerire una leggenda migliore di eventi non ancora avvenuti. Dimmi cosa ne pens­­­­­­­­­­­­­

PG: So che abbiamo bisogno di leggende, perché nella tua relazione riconosci che, mentre alcuni accettano – rispetto ai concetti di esplorazione ed espansione – quelli che tu chiami “i paradigmi rivolti all’esterno”, per la maggior parte delle persone non è così. Penso che la domanda che molti di quest’ultimi si porrebbero è se l’idea stessa di viaggio interstellare non sia decisamente troppo ambiziosa, considerate le distanze inimmaginabili e la relativa incapacità della nostra tecnologia ad affrontarle. Se vogliamo creare le premesse per un futuro interstellare, dobbiamo trovare le motivazioni di lungo termine che risveglino l’interesse e suscitino l’entusiasmo della gente, in modo da essere certi che sosterrà quest’impresa.

Ma capisco il tuo punto di vista, Michael. Il volo interstellare è qualcosa di radicalmente diverso dalle idee interplanetarie di von Braun. Per queste ultime l’aspettativa era che potessero realizzarsi nel giro di pochi decenni. Se seguiamo il tuo suggerimento e prendiamo come base di partenza il sistema solare esterno, allora queste missioni precorritrici possono assumere una funzione trainante, specialmente in quanto collegate alla necessità percepita di una difesa planetaria. In tutto ciò si inserisce bene la tua idea di una IA: siamo in grado di produrre un veicolo spaziale guidato dalla più sofisticata intelligenza artificiale mai creata e mandarlo laggiù, come avanguardia dei nostri sforzi per costruire un’infrastruttura in grado di affrontare gli spazi profondi?

Potremmo considerarla una leggenda per il prossimo futuro, in quanto i progressi nel campo dell’intelligenza artificiale potrebbero diventare interessanti per questo obiettivo nel giro di pochi decenni. Nel frattempo, stiamo cominciando a testare la tecnologia delle vele solari, che potrebbero servire da propulsione in una missione precorritrice volta a studiare le regioni più esterne del sistema solare, aiutandoci inoltre a mettere a punto le diverse opzioni in termini di propulsori in grado di raggiungere eventuali oggetti pericolosi mentre sono ancora lontani dalla Terra. Il grande progetto Marte di von Braun si sviluppò in un’epoca in cui le tensioni provocate dalla Guerra Fredda erano elevate, e quindi la nozione di pericolo ebbe facile presa sul pubblico. In questo caso, la minaccia non è di natura militare bensì naturale, sotto forma di oggetti vaganti potenzialmente distruttivi. Ciò che dà forma alla minaccia è proprio quanto poco sappiamo non solo sulla Fascia di Kuiper ma anche, come affermi, sulla dinamica della nube di comete che circonda il sistema solare.

Dunque forse questa è la nostra leggenda. Abbiamo bisogno di qualcosa come l’Esploratore Interstellare Innovativo di Ralph McNutt, una missione precorritrice messa a punto come banco di prova sia per il sistema di propulsione che per l’intelligenza artificiale. La nostra leggenda comporterebbe di continuare sulla strada delle vele solari, proprio come la leggenda di von Braun prevedeva di costruire razzi a propulsione chimica ancora più grandi. Includerebbe inoltre telescopi spaziali per identificare i potenziali pericoli, mettendo in campo la passione tipica dell’uomo per l’esplorazione, man mano che spingiamo le nostre sonde sempre più nelle profondità del Sistema Solare. Il nostro jolly potrebbe essere l’identificazione di una nana bruna più vicina delle stelle di Alpha Centauri.

Ma c’è un problema. Nel tuo documento fai una serie di raccomandazioni su come la comunità interstellare dovrebbe procedere. Siamo entrambi d’accordo su quella più eclatante: lasciare gli esseri umani fuori dall’equazione. Sono convinto che a breve termine siano fuori questione missioni verso il sistema solare esterno guidate dall’uomo, ma la necessità di una difesa per il nostro pianeta non aspetterà. Se i viaggi nello spazio profondo utilizzeranno soltanto gli strumenti della robotica, riusciremo a rendere appetibile questo concetto presso il grande pubblico? Forse la presa che von Braun ha avuto così a lungo sulla gente sta nel fatto che immaginò l’atterraggio di uomini in carne e ossa nei vasti deserti di un pianeta Marte come quello dipinto da Bonestell?

MM: Hai ragione, Paul, quando affermi che il fascino di von Braun risiedeva nella visione di un atterraggio umano su un pianeta Marte simile a quello illustrato da Bonestell. È ancora così.

Quando ci riferiamo alle leggende di eventi non ancora avvenuti, dovremmo includere le aspettative su ciò che la nostra astronave esplorativa potrebbe trovare. Le immagini prodotte dai pionieri della cosiddetta “arte spaziale” e dagli altri illustratori hanno svolto un ruolo importante nel creare le aspettative su quanto le prime missioni spaziali avrebbero scoperto. Chesley Bonestell (e prima di lui Lucien Rudaux) ci hanno raffigurato gli altri mondi del nostro sistema solare molto prima che le nostre tecnologie vi arrivassero. Mentre alcune di queste immagini erano basate su presupposti sbagliati (ad esempio i canali di Marte), esse stimolarono un’intensa curiosità. Io stesso all’inizio ho tratto ispirazione dal libro del 1949 di Willy Ley La conquista dello spazio, illustrato da Bonestell. Al giorno d’oggi artisti e illustratori possiedono strumenti di gran lunga più sofisticati per creare le loro affascinanti raffigurazioni. Possiamo già osservare con quale varietà creativa gli artisti stiano immaginando i pianeti che orbitano intorno ad altre stelle, cioè i presunti obiettivi delle nostre sonde interstellari.

Uno dei fattori che attrasse molta gente verso l’esplorazione spaziale di prima generazione fu la potenza dei razzi, che era alla base della visione di von Braun. Oggi riconosciamo tutti che la propulsione chimica non sarà sufficiente per le missioni fuori dal nostro sistema solare. Mentre le vele solari hanno indubbiamente una forte attrazione estetica, esse rimangono comunque un mezzo di trasporto lento. Abbiamo bisogno di un altro paradigma di potenza, forse basato sulla fusione.

Siamo in grado di prevedere quali eventi potrebbero aiutare o frenare l’idea di viaggio interstellare? Il più ovvio sarebbe la scoperta di un pianeta simile alla Terra orbitante intorno a una stella vicina. Un altro potrebbe apparire a prima vista negativo: la riduzione dei finanziamenti a lungo termine per le agenzie spaziali e di ricerca. Questi tagli potrebbero portare a una riduzione delle missioni sia in termini di dimensioni che di numero, con un allungamento dei tempi tra l’una e l’altra.

Suggerisco di guardare alla questione da un’altra angolazione. Gli ideatori delle missioni e gli ingegneri che progettano le astronavi ne trarrebbero un potente incentivo a dotare le loro macchine di una durata di vita e di utilizzo molto più lunga. Invece di tre anni, perché non venti? E chi utilizzerà queste astronavi (proprio come i ricercatori responsabili dei progetti) dovrebbe adottare una prospettiva a lungo termine. Questi piccoli passi verso le profondità del tempo saranno necessari quando cominceremo l’esplorazione interstellare.

A te.

PG: Mi fa sempre piacere parlare con qualcuno che capisce come fare di necessità virtù. Penso che sia un approccio positivo a un problema ineludibile: se siamo costretti dai budget e dalle economie ad avere missioni meno numerose e più piccole, allora cerchiamo di imparare come rendere le astronavi di prossima di generazione abbastanza robuste da essere operative per periodi più lunghi. Se come risultato i responsabili dei progetti faranno propria una visione strategica proiettata in un futuro lontano – se cominciamo a pensare a una missione in termini non di 40 anni al massimo, ma di 50 o 60 – allora tanto di guadagnato.

Nella relazione che hai presentato al congresso “100 Year Starship 2011”, hai osservato che in qualsiasi momento possono accadere eventi fortuiti in grado di produrre importanti ricadute positive. Quando la Seconda Guerra Mondiale stava volgendo al termine pochi avrebbero pensato che sarebbero seguiti decenni di Guerra Fredda, tuttavia i fattori geopolitici hanno avuto un ruolo fondamentale nel volgere l’attenzione delle superpotenze verso la conquista dello spazio, considerata come motivo di prestigio nazionale. E la scoperta continua di pianeti al di fuori del sistema solare sta avvicinando nuovamente il pubblico all’idea dei viaggi interstellari. In effetti, quando mi vengono rivolte domande a proposito di un qualche pianeta extrasolare (esopianeta), invariabilmente la domanda successiva è: “Quando saremo in grado di arrivarci?”.

Non sappiamo cosa accadrà nel futuro, ma l’esempio dei due Voyager ci mostra che nell’esplorazione spaziale è già in atto una continuità di lungo periodo. Il Voyager ci dice che siamo in grado di costruire veicoli che durino a lungo, e che l’idea di una missione stellare protratta per decenni, se non addirittura per un secolo, non può essere cassata sulla base di un’inaffidabilità dell’equipaggiamento. Ho il sospetto che qualora SETI fallisse nei suoi tentativi di individuare una civiltà extraterrestre, e allo stesso tempo si scoprisse un mondo abitabile entro 20 anni luce dal Sole – ammesso che tale mondo esista (e dall’analisi statistica di Claudio Maccone sembrerebbe scarsamente probabile) – questo favorirebbe enormemente la costruzione di un consenso pubblico verso una prospettiva interstellare. Il tipo di consenso che potrebbe un giorno portare a una missione.

Dopo tutto, potrebbe essere necessaria una sonda per dare una volta per tutte una risposta alla domanda se c’è una vita là fuori. Un pianeta con tutte le caratteristiche in grado di consentire una vita come la conosciamo noi, e che mostri una possibile firma biologica, potrebbe essere la nostra migliore possibilità di trovare forme di vita completamente aliene, sia pure non intelligenti. La curiosità generata dalle scoperte astronomiche, SETI, e il nostro bisogno di esplorare possono insieme generare quella che tu definisci “una grande strategia inarticolata” che dia forma al nostro posto nell’universo, nell’ambito della quale il nostro comune interesse verso la sopravvivenza della specie può giocare un ruolo importante.

Ti lascio le ultime battute, Michael, ringraziandoti per i tuoi stimolanti suggerimenti. Possiamo concludere con questa domanda: hai scritto che – in una prospettiva temporale di lunghissimo periodo – il volo interstellare potrebbe essere il modo in cui l’intelligenza riesce a sfuggire all’evoluzione stellare. Se non dovessimo mai scoprire un’altra civiltà fra le stelle, potremmo considerare il volo interstellare come un obbligo morale al fine di assicurare la sopravvivenza dell’intelligenza nella galassia?

MM: Benché io sia uno dei tanti che appoggiano la ricerca scientifica di un’intelligenza extraterrestre, dovremmo riconoscere che le ricerche basate su strumenti scientifici situati sulla superficie terrestre, potrebbero non riuscire a scoprire prove evidenti dell’esistenza di un’altra civiltà in un prevedibile futuro. Questo non proverebbe che un’intelligenza non sia presente da un’altra parte, ma potrebbe scoraggiare coloro che sperano di trarre ispirazione o assistenza da una fonte extraterrestre. Anche se davvero esistessero delle civiltà aliene da qualche parte nella galassia, la nostra incapacità a trovarle con le tecnologie esistenti ci potrebbe lasciare di fatto da soli. Dovremmo risolvere i nostri problemi per assicurare il nostro futuro. Questo potrebbe aiutare a resuscitare l’antropocentrismo che SETI ha messo in discussione per mezzo secolo.

Sono d’accordo con la tua idea che il fallimento di SETI unito alla scoperta di un pianeta abitabile entro 20 anni luce potrebbe generare un radicale spostamento verso quello che potremmo definire un antropocentrismo con uno scopo. Farci carico del nostro futuro potrebbe includere, in una prospettiva lontana, la colonizzazione di un altro mondo.

Questa leggenda di eventi non ancora avvenuti esiste già tra gli amanti della fantascienza e nell’ambito della speculazione sui futuri possibili. Scrittori e cineasti ci hanno già offerto numerose visioni di una umanità espansa, anche se non tutte felici.

Non sappiamo se altri esseri senzienti sfuggono all’evoluzione delle loro stelle. Forse pochi ci riescono. Potremmo costituire un’eccezione, ma soltanto se facciamo i passi necessari in questa direzione.

Noi due non vivremo abbastanza a lungo da vedere il lancio della prima sonda interstellare, tantomeno la prima astronave con equipaggio umano. Scommetto, però, che entrambi sentiamo la responsabilità di fare del nostro meglio per migliorare le prospettive dei nostri discendenti. Incoraggiare il più vasto consenso possibile affinché si cominci a lavorare per tempo a un veicolo interstellare è un contributo piccolo ma necessario.

L’obbligo morale di assicurare la sopravvivenza dell’intelligenza non ci viene imposta da dei o profeti, ma dalle nostre scelte. Chiamatelo pure antropocentrismo, se volete. Io preferisco pensare a noi stessi come agenti morali indipendenti, forse gli unici della galassia. Fino a quando, e a meno che, non scopriamo un’altra civiltà tecnologica, abbiamo una responsabilità eccezionale: quella di imporre le nostre scelte al caso.

Traduzione di DONATELLA  LEVI

Titolo originale: “Spaceflight and Legends: A Dialogue with Michael Michaud” scritto da Paul  Gilster e pubblicato su Centauri Dreams il 16 dicembre 2011.

17 agosto 2012 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Carnevale della Fisica, Volo Interstellare | , , | Lascia un commento

Piccoli velieri aprono la via verso le stelle

Il volo interstellare è un obiettivo del tutto irraggiungibile con l’attuale tecnologia, ma invece sono realizzabili, prima della fine del secolo, tre missioni precorritrici che, utilizzando la vela solare fotonica e sfruttando le ultime scoperte nelle nanotecnologie, nella scienza dei materiali e nella robotica, condurranno le nostre sonde ben oltre i confini del Sistema Solare.  In questo articolo Louis Friedman,  Tom Heinsheimer e Darren Garber tracciano il percorso che, si spera, ci condurrà nel prossimo secolo al primo volo interstellare (RF).

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Sembra un po’ assurdo che il Pentagono, e precisamente  la DARPA, abbia iniziato un programma, chiamato 100 Year Startship (100YSS) e dedicato al volo interstellare, un’idea nata dalla mente di David Neyland, uno dei dirigenti della DARPA, e di Peter Worden, direttore del Ames Research Center della NASA. I due si erano ispirati al romanzo di Robert Heinlein “Time For the Stars”, dove alcuni imprenditori creavano la “Long Range Foundation”, che investiva nei viaggi spaziali per stimolare l’innovazione scientifica e tecnologica. La DARPA vuole stimolare queste innovazioni e ha registrato l’acronimo 100YSS  con l’intenzione di darlo in licenza al vincitore di una gara  per la creazione di una organizzazione non governativa, finanziata privatamente e dedicata al volo interstellare. La gara è stata vinta dal gruppo Jemison, guidato dall’ex-astronauta Mae Jemison.

L’idea che sta alla base del 100YSS è stata discussa per la prima volta  nel gennaio 2011, durante una riunione di pianificazione strategica a numero chiuso, e ancora, nove mesi dopo, in un congresso tenutosi a Orlando, Florida. I tre autori di questo articolo, che avevano seguito lo sviluppo del progetto dalla riunione iniziale fino al congresso, hanno raccomandato ai congressisti di considerare che i futuri protagonisti del volo interstellare avrebbero potuto più facilmente essere  dei surrogati umani, aggiornati ai massimi livelli della robotica, della biologia e dell’informatica, che non veri essere umani, difficilmente disponibili per viaggi così lunghi. J.Craig Venter, scienziato e imprenditore di ampie vedute nel campo della sintesi del DNA, aveva suggerito che la missione interstellare poteva includere il trasporto di  molecole del DNA programmate per interagire con il pianeta di destinazione, e in grado di spedire indietro informazioni in modi che noi possiamo solo cominciare a immaginare.

L’esplorazione umana di altri sistemi stellari avrà luogo solo se lasceremo a casa gli esseri umani. Minuscole navi spaziali compiranno i viaggi interstellari, e non veicoli di dimensioni mostruose, con motori nucleari, ad antimateria o a curvatura.
Si consideri quanto insignificante è stato lo sviluppo della tecnologia del volo umano nello spazio negli ultimi 50 anni , specialmente se paragonato alla tecnologia spaziale robotica, che si è evoluta in modo esplosivo in quanto a intelligenza, capacità di raccogliere i dati,  durata di funzionamento, con i relativi miglioramenti in termini di distanza percorsa e di valore scientifico. Gli esseri umani non hanno ancora viaggiato oltre la Luna  e le idee per estendere il volo spaziale umano piu lontano nel Sistema Solare sono le stesse degli anni 60, e richiedono enormi missili, un sacco di carburante, elaborati e pesanti sistemi di supporto vitale, lunghi periodi di volo.
Al contrario, il livello delle tecnologie robotizzate è cresciuto rapidamente, seguendo un percorso in qualche modo congruente con la Legge di Moore (che descrive l’avanzamento a velocità esponenziale nell’elettronica  e nella elaborazione dei dati, raddoppiando le prestazioni ogni 18 mesi), con il risultato che le nostre sonde automatiche hanno raggiunto i confini del Sistema Solare e la loro strumentazione è grandemente migliorata riducendo il volume, la massa e il consumo di energia. In questo articolo descriviamo un approccio progressivo al volo interstellare che utilizza questi avanzamenti nella tecnologia robotica e di conseguenza sarà veloce, economico e tecnicamente fattibile, senza che siano richiesti “miracoli” nel campo della propulsione.

Il piccolo veliero

Il volo interstellare puo essere messo in pratica in un solo secolo, e le missioni a esso antesignane che verranno lanciate nei prossimi decenni possono servire come pietre miliari sulla strada che porta alle stelle. La decisione critica è quella di servirsi dell’effetto fionda  generato dal pozzo gravitazionale del Sole per ottenere l’accelerazione necessaria  per far uscire ad alta velocità dal Sistema Solare una piccola astronave a vela fotonica. Tali minuscole astronavi, con la tecnologia odierna, avrebbero un limitato carico utile e scarse capacità di comunicazione, ma la situazione sta cambiando rapidamente grazie anche allo sviluppo della LightSail della Planetary Society. Già ora, secondo uno studio del JPL, si si sta pensando a possibili missioni interplanetarie basate sul concetto di LightSail per il programma “Innovative Advanced Concepts” della NASA. (nell’immagine a fianco, la copertina di “Solar Sails” di Vulpetti, Johnson e Matloff, ed. Copernicus, eccellente esempio di divulgazione scientifica).

Raggiungere le stelle con una LightSail a propulsione laser è un concetto elaborato da Robert Forward negli anni 80, l’unico metodo pratico per raggiungere le stelle conosciuto all’epoca. Seguendo questo approccio, raggi laser o fasci di microonde messi a fuoco su distanze interstellari fornirebbero la spinta continua necessaria una volta che la luce del Sole fosse diventata inutilizzabile come fonte di propulsione (l’emissione solare diventa troppo debole al di là dell’orbita di Giove). Questo metodo richiederebbe la costruzione di una grande piattaforma laser nel Sistema Solare.  In questo articolo vogliamo suggerire che una semplice vela solare a propulsione fotonica può essere usata sia per ottenere avanzamenti tecnologici nel campo del volo interstellare, sia per raggiungere i necessari obiettivi intermedi.

La prima applicazione proposta per la vela solare fotonica si rifà a un’idea di Jerome Wright degli anni 70 per una missione di rendezvous con la cometa di Halley. L’aspetto straordinario di questa idea nacque dalla necessità di compensare la direzione e la velocità di un oggetto che stava cadendo nel Sistema Solare interno lungo una traiettoria retrograda, cioè in direzione opposta al movimento orbitale dei pianeti. Mettere l’astronave su questa traiettoria richiedeva una manovra del tipo “fermate il mondo, voglio scendere”.  Raggiungere il momento angolare inverso sarebbe stato possibile utilizzando l’accelerazione continua fornita dalla luce solare, più un trucchetto di meccanica celeste. La fionda gravitazionale richiesta per ottenere un aumento di velocità (ovvero un cambiamento dell’energia orbitale della sonda, detta anche momento angolare) è più efficiente se si esegue nel punto della traiettoria più vicino al Sole (perielio): tanto minore è il perielio tanto maggiore è l’energia ottenuta dall’astronave. La strategia per il rendezvous con Halley richiedeva parecchie orbite intorno al Sole e l’aggiustamento del momento angolare della sonda fino a che il suo valore veniva invertito e combaciava con il movimento retrogrado della cometa.

Anche per il volo interstellare useremo una strategia di volo radente al Sole (fionda gravitazionale a basso perielio) per ottenere un grande guadagno di energia. Oltre a questo vantaggio dato dalla meccanica celeste, l’astronave guadagnerà altra energia dispiegando la vela nelle vicinanze del Sole. Questo incremento d’energia aumenterà le dimensioni dell’orbita dell’ astronave spostando l’afelio oltre i pianeti esterni. In questo modo l’afelio potrebbe essere esteso all’infinito e l’astronave assumere una traiettoria iperbolica (invece che ellittica) che la farebbe uscire dal Sistema Solare.

Per raggiungere alte velocità di fuga, abbiamo bisogno di un grande valore del rapporto  tra l’area della vela e la massa dell’astronave (A/m). Una grande vela raccoglie un sacco di fotoni e ciascuno di essi trasmette la sua energia alla nave spaziale. Quanto più la massa della astronave è piccola tanto più grande sarà l’accelerazione risultante. Un altro fattore chiave, come si notava precedentemente, è la vicinanza al Sole. La distanza del perielio dal Sole è limitata dalle proprietà termiche dell’astronave e della vela. Una vela posta a 1 UA, la distanza tra la Terra e il Sole, deve resistere a una temperatura  di circa 45 C°, ma a 0,3 UA la temperatura sale fino a 305 C°. Ma se vogliamo andare più vicino al Sole, il mylar di cui è composta la vela non pùo funzionare, invece lo possono fare certe plastiche speciali. Materiali avanzatissimi, fatti di nanotubi e fibre di carbonio, oppure dotati di substrati in alluminio in grado di evaporare, rilasciando una nube ultra sottile di molecole che trasmette la sua energia alla vela, possono anch’essi rendere possibili voli radenti al Sole, quindi la ricerca di un sistema di propulsione interstellare deve includere la ricerca dei migliori materiali per le vele.

Quanto lontano e quanto veloce?

La distanza del pianeta più lontano, Nettuno, è pari a circa 30 UA. La cosidetta Cintura di Kuiper, composta di oggetti ghiacciati, di cui molti sono pianeti nani o comete inattive, si estende dai 50 ai 500 UA circa. Il confine del Sistema Solare viene di solito considerato essere l’eliopausa, un’area larga e irregolare dove il vento solare lascia il passo a un analogo flusso di particelle provenienti da altre stelle. L’eliopausa si trova approssimativamente a 150 UA dal Sole. Nessuna astronave terrestre ha mai raggiunto una simile distanza, sebbene il Voyager 1, la sonda piu veloce lanciata fino ad oggi, stia per raggiungere la fine della Heliosheath, la regione dove il vento solare interagisce con la radiazione cosmica. Voyager 1 raggiungerà presto l’eliopausa, coprendo circa 3,7 UA all’anno, cioè un anno luce in 17.000 anni. Il sistema stellare più vicino è Alpha Centauri, che dista 4,3 anni luce dal Sole, pari a  271.000 UA.

Per determinare quanto lontano una nano-astronave dotata di una vela solare può arrivare in un determinato tempo, abbiamo eseguito un’analisi parametrica del rapporto area/massa e dei passaggi più vicini al Sole (distanza del perielio). Abbiamo considerato il rapporto A/m da circa 1m2/kg (pari approssimativamente al valore della sonda giapponese Ikaros) fino a circa 1000m2/kg.  (In confronto , il valore proposto per la sonda destinata al rendezvous con la cometa di Halley era pari a 700m2/kg). La vela solare della Planetary Society è circa 7m2/kg. Per i lettori interessati ai dettagli tecnici, noi definiamo “caratteristica” l’accelerazione dell’astronave che si verifica a 1 UA. Come primo passo, potenziando progressivamente l’astronave LightSail, possiamo considerare un rapporto area/massa di circa 100m2/kg, cioè una vela di 100 per 100 metri e una astronave di 100 kg di massa, equivalente a una grossa lavatrice. Comunque , il vero futuro per il volo interstellare richiederà un astronave di massa pari a un ordine di grandezza più piccolo rispetto a una vela di tale dimensione, producendo un valore A/m di circa 1000m2/kg. Alcuni analisti di missione cinesi hanno proposto recentemente un’astronave a vela solare di 550m2/kg da usare per la deflessione degli asteroidi.

Per il massimo avvicinamento al Sole , consideriamo un valore del perielio intorno a 0,1- 0,2 UA, veramente molto vicino! Negli anno 70, nello studio per la missione alla cometa di Halley si consideravano valori intorno a 0,25 UA. Studi più recenti della NASA suggeriscono che i progressi nella scienza dei materiali permetteranno di sopravvivere ad avvicinamenti anche maggiori. La vela solare viene dispiegata dopo il lancio e la nave spaziale comincia a girare intorno al Sole in una rotta a spirale. Al perielio, la rotta della Vela Solare viene modificata per raggiungere il massimo afelio e l’astronave continua a orbitare intorno al Sole finche non riesce a sfuggire alla sua attrazione. Una volta che l’astronave è giunta oltre l’orbita di Giove  la vela può essere sganciata. Il grafico delle prestazioni della vela mostra quanto lontano un astronave a Vela Solare puù arrivare in 50 anni in funzione del rapporto A/m e del perielio.

Fino alla Lente Gravitazionale

In 50 anni la nostra astronave da A/m =100, seguendo una traiettoria che passa entro 0,2 UA dal Sole, arriva fino a 450 UA, vicino al bordo esterno della Cintura di Kuiper. Se il perielio fosse 0,15 UA, percorrerebbe 500 UA e se fosse 0,1 UA l’astronave arriverebbe a 900 UA! Il vantaggio di un perielio più ravvicinato diventa ancora maggiore con l’aumento del rapporto A/m. Proponiamo tre missioni da considerare come pietre miliari antesignane del volo interstellare, che riflettono il costante miglioramento nella progettazione dell’astronave e l’aumento delle dimensioni della vela:

  • 2018 – 2030 – 2037
    Cintura di Kuiper (50 UA)
    Eliopausa (150 UA)

  • 2025 – 2066 – 2072
    Fuoco della Lente Gravitazionale (550 UA)
    Asse della Lente Gravitazionale (1.000 UA)

  • 2035 – 2085
    Nube di Oort (5.000 – 50.000 UA)

In termini di valore scientifico, un volo attraverso la Cintura di Kuiper sarà basato sulla miriade di scoperte effettuate dalle missioni New Horizons, e ne saranno necessarie parecchie per determinare le caratteristiche fisiche dell’Eliopausa.
La terza missione prevede numerosi obiettivi intermedi, studiati dall’astronave stessa.

(Qui a  sinistra appare la copertina del libro di Claudio Maccone che offre l’analisi più approfondita della missione al fuoco della lente gravitazionale del Sole). Delle tre pietre miliari sulla strada che porta al volo interstellare, la missione al fuoco della lente gravitazionale è particolarmente interessante. E’ il luogo dove la luce delle stelle fisse è messa a fuoco dal pozzo gravitazionale del Sole (come previsto da Albert Einstein nella Teoria della Relatività Generale), quindi dovrebbe essere un buon posto dal quale osservare gli esopianeti. Teoricamente tale fuoco non sarebbe puntiforme, ma coinciderebbe con l’asse focale, a cominciare da 550 UA (fuoco del Sole nudo, ndt), sebbene gli effetti perturbatori della corona solare apparentemente lo spingano indietro fino 700 UA (e anche oltre, perchè il fuoco si estende all’infinito). Nella figura qui sotto noi usiamo 600 UA come valore nominale. Un’astronave da A/m =100 con un perielio di 0,15 UA raggiunge questa distanza in 55 anni, uscendo dal Sistema Solare a una velocità di circa 19,4 UA l’anno. Se il perielio fosse pari a 0,2 UA, il tempo di volo aumenterebbe di circa il 25%. Al contrario, se il perielio fosse inferiore a 0,1 UA, allora la durata del volo sarebbe dimezzata. In questo caso noi potremmo raggiungere il fuoco della lente gravitazionale a 600 UA in 25 -30 anni.

Le pietre miliari che abbiamo proposto, indicano delle possibili missioni per il progetto 100YSS, antesignane del volo interstellare vero e proprio. Nel frattempo le vele solari diventeranno più sottili e la loro superficie più grande, dall’attuale 5x5m fino a 30x30m. I bracci estendibili diventeranno più leggeri e robusti, probabilmente  usando, negli stadi più avanzati, materiali ai nanotubi di carbonio. Mano a mano che la tecnologia avanza, la massa in relazione alla superficie della vela decresce e si passa dal livello di nano-astronave a quello di pico-astronave, cioè meno di 1 kg. Satelliti di questa stazza sono già in corso di studio e progettazione presso la Aerospace Corporation. Queste missioni antesignane del volo interstellare che proponiamo qui, seppure teoriche, sono realistiche. Col raddopio delle nostre capacità ogni 10 anni, possiamo spingerci sempre più lontano, al di fuori del Sistema Solare. Questa prospettiva suggerisce una specie di Legge di Moore per il volo spaziale, basata non sul valore di mercato, ma sulla comprensione del nostro posto nell’universo.

Previsioni a lungo termine

Le tre missioni appena proposte si devono considerare precorritrici del volo interstellare sia come pietre miliari che indicano obiettivi specifici per arrivare più lontano e più velocemente, sia come più alti livelli nella tecnologia delle vele che un giorno o l’altro ci condurrà fino alle stelle. Oggigiorno, raggiungere la significativa distanza di 1 anno luce, per non parlare di Alpha Centauri che dista 4,3 anni luce, sembra aldilà della capacità della vela solare fotonica, senza intervento di laser o altri raggi portanti. Comunque la nanotecnologia, la scienza dei materiali, e la robotica stanno avanzando cosi velocemente che questo obiettivo non deve essere lasciato da parte  né il suo studio rimandato ad altra data. C’è molto lavoro da fare per sviluppare la nanoastronave. Dobbiamo poter comunicare con essa  ed è necessario che l’energia per alimentare la strumentazione venga prodotta a bordo. Non abbiamo ancora risposte esaustive per queste necessità, sebbene siano già  disponibili soluzioni parziali nel campo dei LED, delle comunicazioni ottiche, dei generatori miniaturizzati a radio isotopi, e nanobot che usano precessi chimici e biologici. Anche senza sapere che forma prenderanno, noi scommettiamo che questi miglioramenti tecnologici rappresenteranno il modo migliore per estendere la presenza umana aldilà del Sistema Solare.

Il richiamo del volo interstellare non deve essere sottovalutato sia che la vita extra terrestre venga trovata nel nostro Sistema Solare o meno, gli Uomini vogliono capire qual’è il loro posto nell’universo. La straordinaria varietà di esopianeti ha stimolato il desiderio di trovare ed esplorare mondi abitabili che potrebbero ospitare forme di vita evolutesi independentemente da quelle terrestri.
La vastità dello spazio intimidisce, e il volo interstellare può sembrare tanto lontano dalle possibilità della nostra generazione quanto lo era il volo aerodinamico da quella di Da Vinci. Pensare in piccolo comunque può portare la vastita dell’universo alla nostra portata e la nanoastronave può estendere virtualmente la conoscenza umana in altri Sistemi Solari.

traduzione di ROBERTO FLAIBANI

Titolo originale: “Stepping Lightly to the Stars“, pubblicato su The Planetary Report vol.32, #1

Autori: Louis Friedman,  Tom Heinsheimer e Darren Garber

25 giugno 2012 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , , , | Lascia un commento

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