Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Icarus, il figlio di Daedalus

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

LUIGI FONTANA

 

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

 

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

100 Year Starship: il conto alla rovescia termina nel 2112

(nell’immagine: Mae Jemison nello Shuttle Endeavour – 1992). La lunga attesa è finita. I tempi tecnici della DARPA, o meglio, la burocrazia del Pentagono, hanno portato al rilascio il 16 maggio 2012 di un comunicato stampa che era atteso fin dall’11 novembre 2011. Stiamo parlando della consacrazione dei vincitori della gara indetta dalla DARPA per la creazione di una iniziativa indipendente, non governativa, senza scopo di lucro, in grado di assicurare che, da qui a cento anni, vengano poste in essere tutte le condizioni necessarie per dare inizio al primo volo interstellare con equipaggio. Una iniziativa nota come l’Astronave dei Cent’Anni, o col suo acronimo 100YSS (100 Year Starship). E’ stata confermata vincitrice della gara, e del premio di 500.000 dollari ad essa associato, una squadra composta da tre enti no-profit: Dorothy Jemison Foundation for Excellence, Icarus Interstellar e Foundation for Enterprise Development. Leader del  gruppo è l’ex-astronauta Mae Jemison, la prima donna afro-americana ad aver volato nello spazio. I lettori abituali di questo blog ricorderanno senz’altro i contenuti del progetto 100YSS. Ai non informati raccomandiamo la lettura dei seguenti articoli, nell’ordine: “Il lungo cammino verso le stelle”, “L’astronave dei cent’anni: nascita di un movimento”, “Che fine hanno fatto i soldi del Pentagono?

Ogni anno a congresso
Il primo obiettivo che Jemison e associati si sono posti è ripetere, e se possibile allargare, il successo ottenuto dalla DARPA l’anno scorso con il primo congresso pubblico del movimento 100YSS, che fu definito da molti la Woodstock dell’interstellare. Defilatasi la DARPA, come programmato, registrati i marchi e il dominio Internet e messo a punto il nuovo sito all’indirizzo <http://100yss.org>, è stato deciso che il congresso avrà frequenza annuale e che l’edizione 2012 si svolgerà a Houston dal 13 al 16 settembre. La Call for Papers prevede la scadenza per la presentazione degli abstract il 30 giugno, la notifica dei risultati delle selezioni il 20 luglio, e la scadenza per la presentazione dei paper il 17 agosto. Gli atti verranno pubblicati nel costituendo Journal of Interstellar Studies. Il dibattito manterrà un’impostazione multidisciplinare e verrà organizzato su quattro percorsi:

  1. Soluzioni per il tempo e la distanza: propulsione; manipolazione e/o dilatazione dello spaziotempo; navigazione a velocità relativistiche o superluminali

  2. La vita, in vivo e in vitro: fisiologia nello spazio; esobiologia e astrobiologia; relazione umane e dinamiche sociali

  3. Diventare una civiltà interstellare: morale, etica e religione; economia nello spazio; primo contatto con alieni intelligenti; uso dei mass-media per divulgare i risultati della ricerca a lungo termine

  4. Destinazioni e habitat: esopianeti; architettura e materiali per habitat e veicoli; vivere e lavorare in una nave-arca; tecnologia dell’informazione e intelligenza artificiale.

Ci saranno anche tre sessioni speciali: la prima diretta ad un pubblico di studenti, la seconda dedicata a come le nuove tecnologie sviluppate per i voli interstellari potrebbero miglorare la vita sulla Terra; la terza allo sviluppo della nascente economia spaziale nei prossimi trent’anni.
Infine è stata annunciata, nell’ambito del progeto 100YSS, la creazione di “The Way”, un istituto dedicato alla ricerca scientifica e tecnologica di lungo termine, e l’assegnazione al SETI Institute di un seggio permanente nel Comitato Consultivo.

ROBERTO FLAIBANI

Fonti:  Icarus Interstellar Newsletter #5 – One Hundred Year Starship Press Release,  Icarus Interstellar Update – One Hundred Year Starship Call For Papers, BBC Future 100-Year Starship: Mae Jemison reaches for the stars, the Mae Jemison’s picture is a copyright NASA.

22 maggio 2012 Posted by | Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , | 2 commenti

Che fine hanno fatto i soldi del Pentagono?

Il fatto che il Pentagono finanzi i viaggi interstellari è, già di per se,  una notizia straordinaria. Ma c’è di più:  un gruppo di scienziati giovani e disinvolti, il rilancio di una vecchia gloria dell’astronautica, fughe di notizie, documenti che appaiono e scompaiono….. ma che cos’è, una spy – story?  No, sono i primi  vagiti del neonato movimento per il volo interstellare. Poveri noi.

Scenario, personaggi e interpreti.

Nel 2009 prende vita Project Icarus, frutto della collaborazione tra due ONG dello Spazio: la British Interplanetary Society (BIS), prestigiosa associazione attiva fin dagli anni ’30, che ha contato tra i suoi iscritti Sir Arthur C. Clarke, e l’americana Tau Zero Foundation (TZF), col suo presidente Marc Millis, ex dirigente NASA, Paul Gilster e il suo blog Centauri Dreams, e l’italiano Claudio Maccone, padre della missione Focal, il più importante tra i progetti antesignani al volo interstellare. Lo scopo di Project Icarus è quello di aggiornare e approfondire in cinque anni un progetto precedente, portato a termine dalla sola BIS negli anni ’70 e chiamato Project Daedalus, il cui obiettivo era di effettuare la progettazione di massima di una sonda interstellare robotizzata capace di raggiungere un sistema stellare vicino al nostro e di rimandare indietro i dati raccolti, il tutto in un periodo di tempo non più lungo di una vita umana.

I paesi occidentali sono in piena crisi economica e ne risentono anche i programmi spaziali: il presidente Obama chiede al mondo scientifico di rinunciare spontaneamente alle missioni più costose, rimanda ancora lo sbarco su Marte,  e si dichiara favorevole a una missione verso un asteroide, pensando, senza dirlo, al fly-by di Apophis nel 2029. Cresce il malcontento e c’è perfino chi accusa la NASA, dopo decenni passati a occuparsi di Shuttle e a costruire la ISS, di aver dimenticato la sua vocazione all’eplorazione per trasformarsi in una sorta di agenzia di recapito pacchi!

C’è bisogno di segnali forti, di una nuova strategia a lunga scadenza. Sarà la DARPA, l’agenzia per l’alta tecnologia del Pentagono, nella persona di David Neyland, a farsi interprete di questo sentimento, coinvolgendo l’Ames Research Center della NASA e un folto gruppo di privati (imprenditori dell’alta tecnologia, rappresentanti di varie ONG dello Spazio, perfino un paio di scrittori  di fantascienza)  in uno studio sul volo interstellare, che presuppone un ambiziosissimo approccio multidisciplinare proiettato cento anni nel futuro, e forse oltre, chiamato 100 Year Starship Study (100yss). Lo studio si è concluso con una fragorosa manifestazione finale, il 100yss Public Symposium, definita da molti “la Woodstock dell’interstellare”, svoltasi a Orlando, in Florida, alla fine di  settembre 2011. La DARPA, inoltre, mette in palio un premio di 500.000 dollari, da devolvere all’ente che dimostri di essere in grado, meglio di ogni altro, di dar vita a una organizzazione capace di acquisire, da qui a un secolo, il bagaglio di conoscenze di base e relative tecnologie e quant’altro è necessario, secondo il citato approccio multidisciplinare, al fine di costruire un’astronave in grado di effettuare un volo interstellare.

Cronaca recente

Il vincitore del premio, dice la DARPA, sarà scelto tra gli enti rappresentati come relatori alla manifestazione di Orlando (regolari “call for papers” erano stati emanati in  precedenza), e la sua identità resa nota il giorno 11/11/11.

(nella foto: Kelvin Long)Approfittiamone per fare un balzo temporale all’indietro e annotare la prima stranezza. All’inizio di agosto era apparsa su Centauri Dreams la lieta notizia che, grazie all’intraprendenza dei suoi dirigenti Kelvin Long, Richard Obousy e Andreas Tziolas, dal Project Icarus aveva preso vita una nuova, più grande associazione no-profit, Icarus Interstellar, che non solo avrebbe garantito lo svolgimento del progetto originale fino alla sua naturale scadenza del 2014, ma avrebbe organizzato e supportato numerosi altri progetti ed eventi. Fin qui tutto bene, se non che i tre di cui sopra decidono di presentare la nuova sigla a Orlando in piena competizione per il premio DARPA con  chiunque, perfino con i padri fondatori BIS e TZF! Tradimento? No, pare che la logica sia un’altra: i tre staff sono già molto sovrapposti, nel senso che molti collaboratori ricoprono incarichi in più di una delle organizzazioni, e si vorrebbe offrire al selezionatore la possibilità di scegliere tra diversi approcci al volo interstellare invece che fare blocco su di un’unica formula. Castelli in aria? Bizantinismi? Lo vedremo.

(nella foto: Richard Obousy) Intanto la fatidica data del 11/11/11 è passata e DARPA non ha fatto sapere nulla sull’identità del vincitore. Si vocifera che il processo di selezione si stia rivelando più complicato del previsto e che l’annuncio potrebbe essere rinviato di parecchie settimane. Raffreddati i bollenti spiriti, ci stiamo ormai preparando a una lunga attesa, quando i tre iperattivi di Icarus rimettono improvvisamente la palla in gioco con una mossa audace che potrebbe avere esiti imprevisti. Il 10 dicembre, infatti, il quarto numero della newsletter di Icarus presenta orgogliosamente la nascita di una alleanza con due nuove organizzazioni: Foundation  for Enterprise Development (FED) e Dorothy Jemison Foundation for Excellence (DJF).

(nella foto: Andreas Tziolas) In effetti le competenze della FED nel mondo imprenditoriale, nel lavoro cooperativo e nell’amministrazione e gestione aziendale sono preziose per un ente che nasce ora con l’obiettivo di durare almeno 100 anni. Altrettanto si può dire per DJF e le sue competenze nell’insegnamento, la didattica,  la psicologia infantille e dell’adolescenza. Ma queste potenti alleanze hanno un prezzo. Se da una parte Icarus mantiene il  controllo su tutti gli aspetti tecnico-scientifici dell’impresa, dall’altra deve però rinunciare alla leadership: l’immagine pubblica di Mae Jemison, presidente della DJF, è infatti così vivida da surclassare completamente  quella dei tre direttori di Icarus, per quanto dinamici e simpatici possano essere.

(nella foto: Mae Jemison) Ma chi è Mae Jemison? E’ la prima donna afro-americana ad aver volato nello spazio (Shuttle Endeavour – 1992). Laureata in Ingegneria e Chimica alla Stanford  University e ottenuto un dottorato in medicina alla Cornell, passa due anni e mezzo in Africa Occidentale con il Peace Corps. Oltre all’inglese parla russo, giapponese e swahili. Dimostra capacità imprenditoriali creando diverse società e fondazioni dedicate allo sviluppo scientifico e tecnologico dei paesi del terzo mondo, promuovendo modelli di sviluppo sostenibili, sempre con molta attenzione ai problemi dell’ambiente, e trova perfino il tempo per apparire in un episodio di Star Trek – The Next Generation.

Da allora fino al 31 dicembre non succede nulla. Ma il giorno dopo, domenica primo gennaio, Centauri Dreams esce con un breve comunicato in cui ci  si congratula con i  tre di Icarus e la Jemison per la vittoria, ma dopo poche ore, e purtroppo prima che noi si riesca a leggerlo per intero, il documento viene ritirato e cancellato dal web! Ne rimane solo una traccia sul nostro feed reader, abbastanza comunque per chiedere  chiarimenti, e Paul Gilster ci spiega di aver ritirato l’articolo su richiesta dei vincitori, che hanno bisogno di tempo per presentarsi con un comunicato stampa congiunto. Tanta generosità viene mal ripagata perchè lo scoop lo fa Sharon Weinberger di BBC News quattro giorni dopo, basandosi su una fotocopia della notifica di vittoria inviata dalla DARPA alla Jemison a riscontro della sua proposta intitolata “An Inclusive Audacious Journey Transforms  Life Here on Earth & Beyond“. Subito dopo la BBC, danno la notizia anche Popular Science e Discovery News.

Epilogo

Ma in tutto questo rincorrersi di dichiarazioni ufficiali e ufficiose, notifiche originali e loro fotocopie, articoli che appaiono e scompaiono, la DARPA che fa? Assolutamente nulla: i portavoce si nascondono dietro un muro di no comment, e l’agenzia semplicemente ignora la fuga di notizie, giustificando il suo silenzio con il rispetto delle procedure burocratiche previste in questi casi. Quindi non saranno rilasciate notizie di nessun genere fino a che l’iter non sarà concluso.

(nella foto: Marc Millis) Marc Millis, presidente della Tau Zero Foundation, che al 100yss Symposium veniva dato in pole position, sa come uscire di scena con eleganza. Così commenta, infatti, su TDZ Friday: “Per l’esperienza che ho della burocrazia federale, tutto ciò è molto strano …….. Un tale livello di segretezza lascia intendere un messaggio sbagliato, dà l’impressione che ci sia qualcosa da nascondere. Io comunque non mi propongo affatto di scavare più a fondo in questa stramberia e non ho nessuna intenzione di contestare la decisione della DARPA, tanto per essere chiaro ed esplicito.” E fa sapere di considerare un’eventuale apertura delle ostilità tra TZF e i vincitori “un disservizio per la comunità” e anzi di essere in attesa, nei prossimi mesi, di qualche proposta di collaborazione da parte di Jemison e soci.

(nella foto: Paul Gilster) Paul Gilster, anch’egli socio fondatore di TZF, dirige dal 2005 Centauri Dreams, un blog diventato ormai  una vera e propria icona del movimento per il volo interstellare. Informatissimo, imparziale, elegante nella forma, arriva a pubblicare anche una decina di articoli a settimana. Gilster fa bene attenzione a mantenersi super partes, accentuando le caratteristiche di servizio del suo blog. Anche se formalmente collegato con la fazione perdente, la sua stella brilla vivida, seconda solo a quella della Jemison.

Speriamo che le nebbie della burocrazia si disperdano presto, riportando aria limpida sul neonato movimento, e che la Jemison sappia diventare quel leader carismatico, pragmatico ed ecumenico di cui c’è un forte bisogno.

ROBERTO FLAIBANI

23 gennaio 2012 Posted by | Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , , | Lascia un commento

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Per le conclusioni lasciamo volentieri la parola a Paul Gilster:

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

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

ROBERTO FLAIBANI

Fonti principali

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

Fonti secondarie

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

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

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

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

TOPIX – http://www.topix.com/

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

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

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

 Newsplurk – http://technology.newsplurk.com

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

30 ottobre 2011 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , | 13 commenti

Alle frontiere della scienza della propulsione

Anticamente gli ominidi nostri progenitori popolarono l’intero pianeta alla velocità consentita dai loro piedi. Solo nel diciottesimo secolo, con la rivoluzione industriale e l’invenzione del motore a vapore, per la prima volta la capacità di movimento dell’Uomo fu svincolata dai suoi limiti fisici, o da quelli di animali opportunamente addestrati. Un secolo dopo, un motore a combustione interna a 4 cilindri rese possibile il primo volo atmosferico. Ma il progresso scientifico avanzava a ritmo serrato, e poco più di 60 anni dopo lo storico volo dei fratelli Wright, un motore a razzo mise in orbita Gagarin. Un altro mezzo secolo e siamo ai giorni nostri, e il problema della propulsione è sempre di importanza cruciale per tutti coloro che si occupano di Scienze dello Spazio.

Il motore a razzo a propellente chimico è tuttora indispensabile come lanciatore, e chissà per quanto tempo ancora manterrà tale primato. Ma non appena si esce dal sistema Terra-Luna, i grandi limiti di questo sistema di propulsione, cioè la necessità di portare con se il propellente e gli elevati consumi, appaiono in tutta la loro evidenza perché rendono difficilmente praticabile qualsiasi missione ad alto delta-V. A tutt’oggi sono disponibili altri due sistemi di propulsione spaziale: la vela solare e il motore elettrico a ioni. Il maggior limite della vela solare sta nel calo di potenza che si registra allontanandosi dal Sole: oltre l’orbita di Giove la capacità propulsiva della vela si riduce quasi a zero. Il motore elettrico a ioni (detto anche SEP, se alimentato a energia solare), presenta caratteristiche ibride: pur essendo esso stesso un motore a razzo, come la vela solare produce una spinta debole, ma erogabile per lunghi periodi di tempo grazie al bassissimo consumo di propellente. Ma proprio nel propellente sta il tallone d’Achille del motore a ioni: si tratta infatti del gas xeno estremamente raro sulla Terra e quindi assai costoso.

La scienza della propulsione

La terna razzo chimico-SEP-vela solare sembra in grado di garantire all’Uomo accesso completo al Sistema Solare, e di costituire così il balzo successivo nel percorso ideale che va dalla trazione animale, al vapore e poi al motore a combustione interna. Il prossimo balzo sarà evidentemente il volo interstellare. Tutto lascia prevedere che questa nuova conquista tecnologica sarà preceduta e supportata, come si era già parzialmente verificato in passato nella storia della propulsione, da una teoria scientifica radicalmente nuova, perchè in questa occasione è la Relatività Generale, uno dei caposaldi della Fisica moderna, a porre alle prestazioni di qualsiasi tecnologia un limite insuperabile: la velocità della luce.

Ed è dalla coscenza di questo claustrofobico tetto che Marc Millis ed Eric Davis hanno tratto ispirazione per realizzare Frontiers of Propulsion Science, un volume di oltre 700 pagine, edito nel 2009 da American Institute of Aeronautics and Astronautics. Si tratta di una sorta di compilation di circa 40 teorie scientifiche rivoluzionarie che potrebbero portare, se correttamente sviluppate, alla nascita delle tecnologie di propulsione particolarmente innovative di cui si sente bisogno in questo momento storico. A questo proposito Millis lamenta che i recenti progressi della Fisica nella comprensione di fenomeni come la materia e l’energia oscure rimangono spesso confinati nell’ambito delle curiosità scientifiche, perché gli scienziati stessi tendono a valutare i dati cosmologici solo in relazione alla nascita e al destino dell’Universo. Se invece gli stessi dati fossero esaminati in un contesto differente, come per esempio quello del volo spaziale, potrebbero portare a nuove idee che altrimenti andrebbero perdute. Nonostante alcune di queste teorie scientifiche sembrino appartenere al regno della fantasia piuttosto che a quello della scienza, Millis fornisce massime garanzie di serietà: tutti i lavori sono stati accuratamente verificati prima della pubblicazione da scienziati indipedenti e di provata affidabilità (il processo è chiamato peer reviewing); poi catalogati in base a quattro livelli di avanzamento, seguendo rigorosamente il metodo scientifico: (1) definizione del problema, (2) raccolta dati, (3) articolazione dell’ipotesi, (4) verifica dell’ipotesi; e infine raggruppati in tre categorie: propulsione senza propellente, conversione dell’energia, più veloce della luce.

Non è questa la sede adatta per un esame approfondito di nuove idee, ma voglio fare eccezione per due sistemi di propulsione famosi presso gli appassionati di fantascienza: il motore a curvatura (warp drive), studiato da Miguel Alcubierre della National Autonomous University of Mexico, e il cosidetto “traversable wormhole”, studiato da Matt Visser della Washington University di Saint Louis, che chiamerei piuttosto stargate, un termine molto più popolare che non necessita di traduzione. Basandosi sulla geometria di Riemann, usata da Einstein per la Relatività Generale, è stato dimostrato che il limite della velocità della luce può essere eluso manipolando lo spaziotempo stesso. In questa ipotesi, il motore a curvatura crea una bolla spaziotemporale attorno all’astronave, in modo che sia la bolla a muoversi, mentre la nave resta immobile al suo interno. Stabilire a quale velocità può muoversi una bolla spaziotemporale è di pertinenza della Teoria del Big Bang. Lo stargate invece stabilisce una specie di tunnel-scorciatoia con la località di arrivo. Sono materia di discussione le implicazioni dei paradossi temporali, la quantità di energia richiesta, il fatto che questa energia debba essere “negativa”, e il lasso di tempo in cui può essere usata. Sembra invece assodato il fatto che lo stargate sia di gran lunga più efficiente del warp drive nell’uso dell’energia. Infatti lo stargate produce un collegamento intrinsecamente più veloce della luce, mentre la misura dell’energia negativa impiegata determina la dimensione del tunnel. Al contrario, la velocità prodotta dal motore a curvatura dipende dalla quantità di energia erogata, solo che, con una spesa di 1046 joules di energia negativa, lo stargate apre un tunnel di 100 metri di diametro, mentre il motore a curvatura raggiunge solo l’uno percento della velocità della luce!

Lasciamo ai lettori il piacere di approfondire queste tematiche e andiamo oltre citando direttamente Millis: “Considerate le anomalie nelle traiettorie delle sonde che viaggiano nello spazio profondo, la scoperta della materia e dell’energia oscure, e altri problemi scientifici non ancora risolti, è chiaro che ci attendono nuove scoperte nel campo della Fisica. Non è chiaro invece se queste scoperte ci riveleranno anche nuovi metodi per percorrere distanze interstellari più efficenti dei razzi e delle vele solari. Il progresso non si ottiene arrendendosi al fallimento. Con una combinazione di lungimiranza, rigore imparziale e amore del rischio, vedremo accumularsi risultati utili e affidabili. Ad astra incrementis.”

Verso le stelle, a passi sempre più lunghi

E’ questo il motto della Tau Zero Foundation, associazione senza fini di lucro creata da Marc Millis anni or sono, insieme a un gruppo di professionisti e scienziati tra cui il fisico-matematico Claudio Maccone, ben noto ai nostri lettori come alfiere della missione FOCAL, e Paul Gilster, fondatore di Centauri Dreams, ora canale ufficiale di informazione della Fondazione, un blog che è spesso per noi fonte di ispirazione. Nel vasto panorama delle “ONG dello Spazio” statunitensi, in effetti mancava qualcuno che si assumesse l’onere e l’onore di porsi un obiettivo di incerta, forse lunghissima scadenza, ma anche di altissimo profilo, quale la nascita di una nuova Fisica che supporti le tecnologie rivoluzionarie indispensabili per realizzare, un giorno, il volo interstellare. A questo scopo, nessuno sembra più adatto di Marc Millis che, dal 1997 al 2002 diresse il programma “Breakthrough Propulsion Phisics” della NASA con tale successo da conquistare la copertina di Popular Science.

Erano altri tempi, in cui sembrava davvero che nelle grandi agenzie spaziali ci fosse un interesse genuino per il volo interstellare, tanto che l’allora amministratore della NASA Dan Goldin chiedeva a gran voce una sonda automatica capace di raggiungere un’altra stella. Ma era un fuoco di paglia e nel 2002 il programma di Millis fu cancellato e lui stesso lasciò l’Agenzia per creare Tau Zero Foundation, che non si rivolge più al settore pubblico, bensì a quello privato delle donazioni e degli istituti filantopici, offrendo loro di dare supporto a un programma scientifico estremamente lungimirante, ma serio, credibile e minuziosamente organizzato in una sequenza di obiettivi parziali a breve termine.

Dal punto di vista organizzativo la Fondazione sembra essere in mezzo al guado: è operativa già da un anno una importante joint-venture con la British Interplanetary Society chiamata Project Icarus; la sopravvivenza eeconomica è garantita da piccole donazioni e si sta pianificando una campagna di tesseramento; la rete dei professionisti e degli scienziati esiste in nuce, ed è già al lavoro; la presenza sul web è garantita da un bel sito in via di aggiornamento. La strada è lunga, ma Millis, Maccone, Gilster e soci non mancano certo di determinazione. E poi, di giorno in giorno crescono le possibilità che Alcubierre o Visser o qualcuno degli altri ci faccia una sorpresa, e….

Fonti:

“Progress in revolutionary propulsion Physics” di M.G.Millis in arXiv.org

“Tau Zero  takes aim at interstellar propulsion” di P. Gilster in Discovery News

Per le immagini si ringraziano: NASA, JAXA, Wikipedia, Tau Zero Foundation

10 marzo 2011 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , | Lascia un commento

Progetto Icarus: pericoli e obiettivi del volo interstellare simulato

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

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

Fonte: Project Icarus

3 settembre 2010 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Ciberspazio, Scienze dello Spazio | , , | Lascia un commento

Avverrà nel Ciberspazio il primo volo interstellare

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

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

Descrizione figura – da destra verso il basso:


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


mappa stellare, da cui ottenere rotta e posizione


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


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

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

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

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

Fonte: Project Icarus

19 giugno 2010 Posted by | Astronautica, Ciberspazio, Scienze dello Spazio | , , , , | 1 commento

   

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