Mathematical SETI, non solo radiotelescopi

Sul finire dell’agosto 2012, appare per la prima volta, in lingua inglese ad opera dell’editore Springer, il volume “Mathematical SETI”, dove Claudio Maccone raccoglie e aggiorna il suo ventennale lavoro sull’algoritmo per le telecomunicazioni KLT, la missione FOCAL, il progetto PAC, e finalmente la sua ultima fatica, la completa revisione delle basi matematiche del SETI e la conseguente rivalutazione degli aspetti sociologici della nuova Formula di Drake. Un libro difficile, a detta dell’autore stesso, diretto agli scienziati, ai ricercatori, difficilmente reperibile al di fuori dell’ambito accademico. Forse per fare ammenda col vasto pubblico degli space enthusiast, Maccone ha voluto scrivere una lunga prefazione, dove, con un linguaggio non specialistico, tenta di spiegare i concetti più importanti del suo lavoro. Vi presentiamo qui la traduzione della prima parte, dedicata agli aspetti matematico-sociologici del SETI. (RF)

SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence), la moderna ricerca di un’intelligenza extraterrestre, iniziò nel 1959 con la pubblicazione dell’articolo pionieristico “Searching for Interstellar Communications”, di Giuseppe Cocconi (1914-2008) e Philip Morrison (1915-2005), pubblicato su Nature, Vol. 184, n° 4690, pp. 844-846, 19 settembre 1959. Appena un anno dopo, nel 1960, Frank Drake iniziò il radio SETI sperimentale con il progetto Ozma, in cui per la prima volta cercò di captare possibili segnali extraterrestri vicino alla frequenza radio di 1420 megahertz, la riga di emissione dell’idrogeno neutro. Vide così la luce il moderno radio SETI, tuttora in piena attività grazie agli enormi progressi compiuti nel settore delle strumentazioni elettroniche e degli algoritmi matematici elaborati dai computer per rilevare i segnali alieni. Solo qualche anno dopo, nell’incontro su SETI presso L’Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia di Green Bank, West Virginia, Frank Drake offrì un altro contributo fondamentale, conosciuto attualmente sotto il nome di “equazione di Drake”. Tale equazione viene descritta nel Capitolo 1 del libro, insieme alla sua estensione per l’equazione che comprende probabilità e statistiche, scoperta da questo autore nel 2007 e presentata per la prima volta nel 2008. Quest’analisi occupa i primi 11 capitoli di questo libro.

PARTE I – STATISTICHE SETI. Questa prima parte del libro è composta da 11 capitoli.

Capitolo 1 – L’equazione statistica di Drake. Questo capitolo mostra come la classica equazione di Drake, il prodotto di sette numeri positivi, possa essere sostituita dal prodotto di sette variabili positive casuali, che prende il nome di “equazione statistica di Drake”. Questa modalità è scientificamente più consistente in quanto ogni valore in entrata (input) della classica equazione di Drake è accompagnato ora dal segno che contraddistingue l’approssimazione (~)In altre parole, gli input puramente numerici della classica equazione di Drake diventano ora i valori medi delle corrispondenti variabili casuali, ai quali dovrà essere addizionata o sottratta una certa deviazione standard (che dovrà essere trovata sperimentalmente), come è d’uso in ogni serio articolo scientifico. Le conseguenze matematiche di questa trasformazione vengono spiegate, dimostrando che la nuova variabile casuale N, relativa al numero di civilizzazioni della Galassia in grado di comunicare, deve seguire la distribuzione di probabilità lognormale qualora si permetta che il numero dei fattori nell’equazione di Drake aumenti a piacere. Questo risultato offre la possibilità di inserire nell’equazione di Drake un numero sempre maggiore di fattori, consentendole di essere più rappresentativa della realtà fisica: per esempio, la fine di una civiltà in seguito all’impatto di un asteroide era assente nella formulazione di Drake del 1961, probabilmente perché fu solamente nel 1980 che la scomparsa dei dinosauri come conseguenza dell’impatto di un asteroide fu accettata dalla comunità scientifica. Il Capitolo 1 ricava anche un’altra distribuzione di probabilità chiamata “distribuzione di Maccone” da Paul Davies e altri), che fornisce la funzione di densità di probabilità (pdf) della distanza tra due qualsiasi civiltà vicine nella Galassia. Questo è di importanza capitale per SETI, in quanto spiega come difficilmente si possa sperare di localizzare forme di civiltà aliene a una distanza inferiore a 500 anni luce. La spiegazione più naturale per l’apparente fallimento di 50 anni di ricerca SETI (1960-2010) è che il motivo per cui non le abbiamo individuate dipende semplicemente dal fatto che i nostri attuali radiotelescopi non arrivano a una distanza sufficiente, poiché si possono spingere al massimo a distanze di 100-200 anni luce.

Capitolo 2 – Lasciare che sia Maxima a fare i calcoli. Questo capitolo introduce gli studenti e i giovani ricercatori al piacere di poter fare a meno dei calcoli scritti ricorrendo a Maxima, un programma di algebra liberamente scaricabile. In pratica il lettore troverà in appendice ai vari capitoli tutti quei codici Maxima che l’autore ha dovuto ricavare da solo per dimostrare le diverse equazioni fornite per la prima volta nel libro. Si tratta di un’assoluta novità per il genere di libri fortemente matematici come questo: non soltanto non ci vergogniamo di dimostrare ai nostri lettori la bellezza di SETI, dell’astrofisica e dell’elaborazione dei segnali, ma insegniamo loro come ricavare importanti nuovi risultati grazie a Maxima e Mathcad. Un paio di esempi come dimostrazione: nelle Appendici 2.A e 2.B deriviamo le proprietà statistiche della distribuzione lognormale, di importanza centrale per l’equazione statistica di Drake illustrata nel Capitolo 1, e, come dimostrazione delle notevoli capacità di Maxima nel calcolo tensoriale, ricaviamo l’universo chiuso di Einstein del 1917 (fondamentale per la cosmologia), le equazioni di Friedman del 1924, e il conseguente numero di protoni dell’universo, il famoso 10⁸⁰ ricavato da Dirac nel 1937 (cosmologia di Dirac).

Capitolo 3 – Quanti pianeti per l’uomo e per gli alieni? Questo capitolo presenta al lettore l’equazione di Dole (1964). Da un punto di vista matematico quest’equazione è uguale a quella di Drake, ma si applica al numero di pianeti abitabili della Galassia, piuttosto che al numero di civiltà della Galassia in grado di comunicare. Estendendo dunque il nostro studio alla classica equazione di Dole del 1964 arriviamo alla conclusione che nella Galassia dovrebbero esistere all’incirca 100 milioni di pianeti abitabili dall’uomo, più una deviazione standard di 200 milioni. Non male per la futura espansione del genere umano nella Galassia, sempre che si sopravviva ai molti pericoli che dovremo affrontare nei secoli a venire, quali le avversità fisiche e l’opposizione da parte degli alieni. Avendo trovato nel Capitolo 1 la distribuzione di probabilità della distanza fra due civiltà aliene, nel Capitolo 3 scopriamo che la stessa distribuzione di probabilità si applica alla distanza tra due pianeti vicini abitabili – dopo aver cambiato i numeri (ma non le equazioni), ovviamente.

Capitolo 4 – Paradosso statistico di Fermi e viaggi intergalattici. Questo capitolo affronta il tema della possibile espansione nella Galassia di una civiltà, umana o aliena che sia. L’idea centrale è che la quantità di tempo richiesta per l’espansione nello spazio sia determinata sostanzialmente da due fattori: (1) la velocità dei veicoli spaziali utilizzati per saltare da un pianeta abitabile al successivo; (2) il tempo necessario per colonizzare un nuovo pianeta da zero trasformandolo in una base da cui partire per i successivi viaggi spaziali. Assumiamo che la prima variabile (la velocità della nave spaziale) sia essenzialmente deterministica, e non richieda un’elaborazione statistica. Assumiamo anche, però, che la seconda variabile (il tempo di colonizzazione) segua la distribuzione lognormale, di nuovo come conseguenza del fatto che il numero dei fattori sconosciuti è così grande da avvicinarsi all’infinito. Viene qui usato il Teorema Centrale del Limite della statistica, come si è fatto rispettivamente nel Capitolo 1 per trovare la distribuzione di N e nel Capitolo 3 quella di N_Hab. Partendo da questi presupposti, il modello statistico per la crescita dei coralli nel mare applicato all’espansione di una civiltà nella Galassia ci permette di determinare la distribuzione di probabilità del tempo complessivo necessario a una data civiltà per espandersi attraverso l’intera Galassia. I calcoli diventano piuttosto complicati, e soltanto un uso assennato di Maxima ci ha permesso di trovare le distribuzioni di probabilità pertinenti. Si tratta ovviamente di un ampliamento statistico del famoso paradosso di Fermi, fino ad ora affrontato dagli altri autori in contesti banalmente deterministici.

Capitolo 5 – Quanto a lungo può vivere una civiltà? Questo capitolo cerca di affrontare il valore totalmente sconosciuto dell’ultimo termine dell’equazione di Drake: quanto a lungo potrebbe sopravvivere una civiltà tecnologica? Poiché nessuno lo sa – dato che siamo noi stessi siamo l’unico esempio a disposizione – in questo capitolo la discussione si limita alle variazioni del numero N a seconda che si tratti di civiltà di lunga piuttosto che di breve durata. Gli esempi numerici offerti in questo capitolo sono l’estensione statistica dei corrispondenti valori deterministici dati da Carl Sagan nel suo libro (e serie TV) Cosmos (1980).

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Capitolo 6 – Modelli matematici che abbracciano tutta la vita, tramite funzioni b-lognormali finite. Questo capitolo contiene del materiale profondamente innovativo, considerato dall’autore uno dei migliori modelli matematici concepiti da lui fino ad ora, nei suoi 64 anni di vita. L’idea è la seguente. Tutti gli esseri viventi sono nati, ciascuno al suo momento (t = b = birth (nascita)), poi sono cresciuti durante l’adolescenza (t = a = adolescenza), poi hanno raggiunto il loro punto più alto nel picco (t = p = picco), seguito dalla senilità (t = s = senilità), e infine dal decesso (t = d = death (morte)). Esiste una funzione finita della densità di probabilità che ha un simile comportamento nel tempo? Sì, esiste, e si chiama b-lognormale. Cos’è una b-lognormale? E’ semplicemente una ordinaria lognormale (μ,σ) che comincia per un valore positivo del tempo, cioè t = b > 0 piuttosto che t = 0. La sua equazione richiede lo scivolamento del valore d’inizio verso un nuovo istante positivo t = b > 0, che noi chiamiamo b-lognormale, perché questa funzione della densità di probabilità sembra non avere ancora un nome. Ma gli altri quattro punti nel tempo menzionati sopra hanno invece un immediato significato matematico: (1) il tempo dell’adolescenza (t = a) è l’ascissa del punto di flessione ascendente; (2) il picco (t = P) è ovviamente l’ascissa del punto massimo; (3) il tempo della senilità (t = s) è l’ascissa del punto di flessione discendente; (4) il tempo della morte (t = d) è l’ascissa del punto in cui la tangente alla senilità incrocia l’asse del tempo, e questo trucchetto matematico ci permette di sbarazzarci dell’estremità finita a destra, rimpiazzandola con un ovvio punto finito. Tali sono, quindi, le b-lognormali. Ora, il Capitolo 6 è interamente dedicato a scoprire nuove equazioni matematiche che esprimano i due parametri sconosciuti (μ,σ) come funzioni di qualcuno dei valori di input noti, come il momento della nascita (t = b), più due delle quattro variabili di input rimanenti (a, p, s, d). L’autore è stato in grado di scoprire alcune equazioni finite di questo tipo, e probabilmente ne esistono ancora altre sconosciute, ma quello che è stato in grado di scoprire è stato sufficiente per scrivere i Capitoli 7 e 8, di centrale importanza rispettivamente per la “storia matematica” e per la “evoluzione matematica darwiniana”. In chiusura l’autore deriva un’espressione per la funzione di densità di probabilità finita delle b-lognormali per normalizzare di nuovo a 1, invece della costante ordinaria di normalizzazione delle lognomrali ordinarie.L’insieme di questi nuovi risultati è un importante passo in avanti che ci permette di rimpiazzare la montagna di parole utilizzate al giorno d’oggi per descrivere l’evoluzione darwiniana e la storia matematica con un semplice insieme di distribuzioni statistiche in accordo con l’equazione statistica di Drake e SETI.

Capitolo 7 – Civiltà storiche come b-lognormali finite. Applichiamo i risultati del Capitolo 6 alla storia matematica. Calcoliamo e confrontiamo le b-lognormali finite di otto civiltà che hanno influito maggiormente sulla storia del mondo negli ultimi 3.000 anni: la Grecia antica (600 a.C.-30. a.C.), la Roma antica (753 a. C.–476 d. C.), l’Italia rinascimentale (1250–1600), il Portogallo (1419–1974), la Spagna (1492–1898), la Francia (1524–1962), la Gran Bretagna (1588–1974), e gli Stati Uniti (1898–c. 2050). Si potrà obiettare che tutte queste civiltà appartengono al cosiddetto mondo occidentale, ciò nonostante è in Occidente che negli ultimi 3.000 anni troviamo le civiltà più avanzate. È altamente probabile che in futuro l’Asia sostituisca l’Occidente alla guida dell’umanità, ma allo stato attuale, nel 2012, si tratta di un’eventualità ancora incerta. Così queste otto [funzioni] b-lognormali sono confrontate sullo stesso grafico dove emerge chiaramente una sorta di “inviluppo superiore”: si tratta di una curva esponenziale che, più o meno, abbraccia tutte le b-lognormali come luogo geometrico dei loro picchi! Il risultato principale è in questo caso il fatto che nel b-lognormali diventano sempre più strette con il passare del tempo (cioè, i loro picchi diventano sempre più elevati) e questo rivela il progresso (cioè, un crescente grado di civilizzazione). Per rendere questo risultato quantitativo, piuttosto che solamente qualitativo, abbiamo bisogno di una nuova unità di misura per la “quantità di evoluzione” raggiunta da una data civiltà in un dato momento, proprio come i metri misurano la lunghezza, i secondi misurano il tempo, i coulomb misurano la carica elettrica, eccetera. Chiamiamo questa nuova unità di evoluzione “darwin”, e la introduciamo nel capitolo successivo, che si occupa dell’evoluzione darwiniana. Il motivo per cui lo facciamo è perché nella scienza “misurare vuol dire capire”.

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Capitolo 8 – Un modello matematico per l’evoluzione e SETI. L’“inviluppo esponenziale” che era appena accennato nel precedente capitolo, ora si delinea chiaramente come il collegamento tra l’evoluzione darwiniana e la famiglia di b-lognormali vincolata tra l’esponenziale e l’asse temporale. Innanzitutto definiamo l’evoluzione darwiniana semplicemente come la crescita esponenziale del numero di specie viventi sulla Terra che ha caratterizzato gli ultimi 3,5 miliardi di anni di vita sulla terra. In altre parole, presumiamo che 3,5 miliardi di anni fa apparve il primo e unico organismo vivente (RNA?) e tracciamo una curva esponenziale che collega quel punto alle attuali circa 500.000 specie viventi. Questa curva esponenziale è dunque il luogo geometrico dei massimi della famiglia, con un solo parametro, di b-lognormali (il parametro variabile della famiglia è il tempo b di nascita di una qualsiasi nuova specie) tenendo conto della cladistica (cioè la moderna teoria dell’evoluzione che si basa rigorosamente su quando una nuova specie appare nel corso dell’evoluzione, e non su asserzioni tassonomiche rudimentali e semplicistiche). Detto ancora in altro modo, ogni nuova specie è una curva esponenziale, in leggero aumento o diminuzione nel tempo, che si diparte dall’ “esponenziale principale” (l’inviluppo complessivo) quando una nuova specie ha origine. Come ulteriore nuovo risultato, ricaviamo anche la distribuzione di probabilità “NoEv” o “Non Evoluzione” per una data specie, vale a dire la funzione della densità di probabilità (pdf) che si applica quando una data specie non subisce alcun cambiamento per un lunghissimo tempo (cioè quando i suoi membri nascono, crescono, si accoppiano, invecchiano e muoiono per milioni o miliardi di anni senza che il loro numero aumenti o diminuisca in modo significativo). Stranamente questa nuovissima distribuzione di probabilità risultante dalla nostra teoria non è più un lognormale o un b-lognormale. È qualcosa di nuovo, come una legge statica dell’evoluzione, e il fatto che l’articolo che affronta appunto la tematica “NoEv” sia stato pubblicato in una rivista come OLEB (Origine della Vita ed Evoluzione delle Biosfere) significa che non stiamo parlando di assurdità.

Capitolo 9 – Statistiche sociali secondo l’equazione statistica di Drake. Questo capitolo si occupa di una nuova possibilità risultante dall’equazione statistica di Drake, ovverossia come derivare matematicamente nuovi risultati statistici relativi ad argomenti precedentemente sconosciuti da dati statistici già noti. L’argomento sconosciuto in questo caso è la “componente sociale” dell’equazione di Drake (cioè il prodotto dei suoi ultimi tre termini fi·fc·fL). Questi tre termini corrispondono rispettivamente a: (1) fi la probabilità che su un pianeta già brulicante di vita possa nascere la vita intelligente (cioè superiore alle scimmie), come è accaduto nel caso della storica evoluzione dell’umanità sin dalla sua apparizione sulla Terra circa 7 milioni di anni fa fino alla scoperta delle onde radio, le quali rendono possibile la comunicazione tra civiltà aliene diverse nella Galassia (l’esistenza delle onde radio fu compresa matematicamente per la prima volta nel 1864 da James Clerk Maxwell come soluzioni sinusoidali per le sue appena scoperte equazioni di Maxwell); (2) fc corrisponde alla fase in cui una civiltà è in grado di comunicare utilizzando strumenti radio, laser o persino neutrini, fase che per gli esseri umani è storicamente iniziata nel 1864 e continua tutt’oggi; (3) fL corrisponde alla durata di vita complessiva di una civiltà, dal suo inizio fino alla sua fine (ad esempio come risultato dell’impatto di un asteroide, della vicina esplosione di una supernova, di una stella o di un pianeta vaganti che alterano la stabilità gravitazionale del sistema stellare interessato, o anche a causa di guerre nucleari tra gli alieni), di cui non sappiamo assolutamente nulla. Detto questo, il Capitolo 9 suggerisce che potremmo sapere qualcosa (vale a dire una distribuzione statistica) relativa alla “componente sociale” fi ^. fc ^. fL riscrivendola come il rapporto fi ^.fc ^. fL = N/(Ns ^. fp ^. ne ^. fl) = N/N_Hab Poiché le distribuzioni di probabilità di N e N_Hab sono entrambe note (lognormali rispettivamente delle equazioni di Drake e di Dole) tutto si riduce a calcolare la nuova distribuzione di probabilità del rapporto fra due lognormali, che non è un lognormale ma un’altra distribuzione più generale ricavata da noi nel Capitolo 9.

Capitolo 10 – Equazioni cubiche di ripresa storica. Carl Sagan nel suo libro (e serie TV) Cosmos illustra con chiarezza i mille anni di progresso perduti dall’umanità tra la caduta dell’Impero Romano d’Occidente (476 d. C.) e la fase di ripresa del Rinascimento Italiano (circa 1400 d. C.). Nel Capitolo 10 trasformiamo tutto ciò in una semplice (forse semplicistica) curva matematica: una cubica (cioè un’equazione algebrica di terzo grado come funzione del tempo). Mostriamo come i suoi valori numerici corrispondano abbastanza bene al progresso storico nei seguenti campi: (1) astronomia dal 1000 a. C. al 2000 d. C., (2) SETI tra il 1450 e il 2000, (3) ricerca di esopianeti tra il 1950 e il 2010, (4) unificazione dell’Europa tra il 1750 e il 2010, (5) aspettativa di vita umana tra il 10000 a. C. e il 2000 d. C. estrapolata fino al 3000 d. C. e il 10000 d. C. Tutti questi risultati sono presentati come semplici modelli matematici di ciò che appare essere una “legge della ripresa storica” delle civiltà umane, che si potrebbe forse estendere anche ad altre civiltà aliene… naturalmente solo se SETI ha successo.

Capitolo 11- L’evoluzione esponenziale nel tempo come moto geometrico browniano. L’equazione statistica di Drake, descritta nel capitolo 1 e successivi, è statica (non cambia nel tempo). Fu solo l’8 gennaio 2012 che questo autore si rese conto che la sua equazione di Drake statistica statica altro non era che una istantanea di un processo probabilistico molto importante chiamato “moto geometrico browniano” (GBM), che assomigliava piuttosto a un film che a una istantanea. Ma GBM è un processo probabilistico molto importante, probabilmente il più importante di tutti: in effetti è stato dimostrato nel 1973 che si tratta dell’equazione chiave nel modello matematico “Black-Scholes”, oggi usato quotidianamente nella matematica finanziaria. Robert C.Merton fu il primo a pubblicare una relazione scientifica che espandeva la comprensione matematica del modello “option-pricing” e coniò il termine “modello Black-Scholes di option-pricing”. Merton e Scholes ricevettero il premio Nobel per l’economia nel 1997 e per quanto non designabile per il premio perchè deceduto nel 1995, Black fu menzionato dall’Accademia Svedese per il suo contributo. Detto questo, noi dimostriamo nel capitolo 11 che il GBM è in realtà lo stesso numero N(t), che aumenta esponenzialmente, delle civiltà in grado di comunicare nella Galassia, soggetto comunque all’incertezza. In altre parole: come l’intelligenza e la tecnologia continuano a evolvere, il sopracitato numero N(t) di civiltà exterrestri nella Galassia aumenta esponenzialmente, ma col rischio che alcune civiltà possano sparire improvvisamente a causa di un impatto asteroidale, l’esplosione di una supernova vicina, pianeti o stelle vagabondi che distruggono la stabilità gravitazionale del sistema stellare al quale si avvicinano, o perfino a causa di guerre nucleari tra extraterrestri. Perciò, il valor medio di N(t) cresce esponenzialmente nel come N(t) = N₀e^µt , ma N(t) stesso è un processo casuale con massimi e minimi, dato in sostanza da:

cioè un GBN, essendo B(t) il moto Browniano standard (0, 1). Fin qui tutto bene, ma dopo questa scoperta siamo andati avanti: abbiamo scoperto la funzione della densità di probabilità (pdf) del processo stocastico della distanza (“processo Maccone”?) data da:

Questa ovviamente si riduce alla distribuzione di distanza “Maccone” tra due qualsiasi civiltà ET discussa nel Capitolo 1 per il caso statico, il che è anche la distribuzione della distanza tra due pianeti abitabili vicini (con quantità diverse) come dimostrato nel Capitolo 3. Perciò, in conclusione, crediamo che il Capitolo 11 sia il capitolo più importante di questo libro perché apre la strada a future considerazioni statistiche riguardo agli ET e le loro distanze nella Galassia.

Traduzione DONATELLA LEVI

Editing FABRIZIO BERNARDINI

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

 

Appunti semiseri di un organizzatore

Si è concluso il Quarto Congresso del Comitato Permanente SETI in seno alla IAA , intitolato “Searching for Life Signatures“. L’interpretazione degli avvenimenti è piuttosto complessa, perciò presenterò non uno, ma tre consuntivi, uno per ciascuno dei soggetti della coalizione che ha dato vita all’evento: la IAA, i blog carnevalisti, e San Marino Scienza, marchio creato ad hoc per rappresentare il motore organizzativo della manifestazione a livello nazionale e non solo: ne facevano parte i rappresentanti del CVB, i presidenti di IARA, FOAM13, SETI ITALIA, e professionisti come Gianni Boaga, nella funzione di webmaster, e io stesso (ufficio stampa, eccetera).

1.

Un paio di dozzine di relatori provenienti da mezzo mondo, tra i quali dei grossi calibri come Harp (direttore del SETI Institute) e Garrett (direttore di ASTRON), una star del mondo scientifico come Denise Herzing (amatissima per i suoi studi sul linguaggio dei delfini), un certo interesse dimostrato dalla stampa periodica e locale, una chilometrica intervista da parte dell’ANSA, e il bombardamento virtuale di 45 blogger carnevalisti sul tema del Congresso. Il tutto tra i marmi del Centro Congressi Kursaal e i merli delle storiche mura di San Marino, e poi l’ambiente chic del Grand Hotel, le cene di gala, le gite turistiche…… Claudio Maccone, Direttore Tecnico della IAA per l’Esplorazione Scientifica dello Spazio, patron della manifestazione, non poteva sperare di più: il SETI non è certo la NASA.

2.

73 articoli sul tema del Congresso (Cercando Tracce di Vita nell’Universo), scritti da 45 blogger per il primo Carnevale scientifico unificato, vedi contributi di Chimica – vedi contributi di Fisica. Un successo senza precedenti! L’idea mi era venuta mentre stavo fantasticando su come organizzare una copertura mediatica per il Congresso. Ne parlai con Gianni Boaga, blogger di “Storie di Scienza”, con cui avevo già collaborato in precedenza, e poi con Claudio Pasqua di Gravità Zero, per il Carnevale della Fisica. Claudio si disse interessato all’idea, purchè fosse a costo zero per i blog, e suggerì di cooptare, per il Carnevale della Chimica, l’associazione Chimicare, nei panni del suo serafico presidente, Franco Rosso. Così, mentre Claudio diradava il suo impegno, e Gianni era assorbito dai suoi doveri di webmaster e da una serie di vicissitudini familiari, Franco e io, dopo un negoziato lungo e difficile, riuscivamo ad accordarci su un contratto che prevedeva un semplice scambio di servizi tra le parti, senza movimento di denaro. Il quadro si completava con l’arrivo di Annarita Ruberto, puntuale come il Settimo Cavalleria in “Ombre Rosse”. Così Scientificando sostituiva Il Tredicesimo Cavaliere nella funzione di blog ospitante i contributi di Fisica, sollevandomi da un incarico che a fatica sarei riuscito a svolgere senza l’aiuto di Claudio o Gianni, e di sicuro non al livello a cui è arrivata Annarita. A ben vedere, sono proprio loro, quei 45 blog carnevalisti, con il loro entusiamo e disponibilità, i veri “vincitori” della manifestazione.

3.

Ho lavorato a questo progetto a mezzo tempo e in totale autonomia per quasi otto mesi. Ho dovuto occuparmi un po’ di tutto: dai rapporti con la stampa alla ricerca di espositori e sponsor, dalle relazioni con le organizzazioni degli astrofili e degli space enthusiasts alla raccolta di indirizzi per la costruzione di mailing list. Ciò mi ha consentito di avere una visione d’insieme che mi ha ispirato qualche buona idea. Ciononostante, e a dispetto degli sforzi fatti a tutti i livelli, la partecipazione del pubblico è stata nulla: alla reception del Kursaal si sono presentati 6 spettatori, non uno di più. Le motivazioni di una simile catastrofe sono molte, prima fra tutte la scelta di tenere il Congresso in giorni feriali, anziché nel week-end. Paradossalmente, la ricchezza del programma e l’alto livello scientifico dei relatori possono aver innescato un sentimento di inadeguatezza se non tra i blogger più colti, almeno tra gli space enthusiast più giovani. Si è fatto un uso perfino “punitivo” dell’inglese rispetto all’italiano, giungendo a livelli assurdi: l’esistenza del servizio di traduzione simultanea verso l’italiano non è stata segnalata nemmeno nel programma ufficiale, ovviamente redatto in inglese. La copertura dell’evento da parte delle testate giornalistiche tradizionali (cartacee o radiotelevisive) è stata scarsa, salvo qualche lodevole eccezione. A parte “l’evento blog” e una retrospettiva cinematografica, non siamo riusciti ad organizzare nemmeno un evento in italiano, perchè tutte le associazioni e i gruppi a cui ci eravamo rivolti avevano declinato l’invito. Valga per tutti la comunicazone giuntaci dallo STIC: “Per quel che riguarda la nostra partecipazione fattiva, non siamo interessati a organizzare qualcosa, contando sul fatto che eventuali nostri Soci interessati all’iniziativa troveranno già molto da vedere all’interno della vostra manifestazione”. La lista potrebbe continuare, ma fermiamoci qui a meditare.

(nella foto: Franco Rosso, Roberto Flaibani, Paolo Gifh)

Questa mancata risposta del pubblico italiano potrebbe avere l’effetto di spegnere l’interesse del CVB per qualsiasi manifestazione di carattere scientifico. Se si chiudono spazi per la divulgazione, non è mai un bene. Invece il successone dei blog rilancia ogni iniziativa a carattere virtuale, sia essa un webinar o qualcosa ancora da inventare. In merito all’invisibile pubblico italiano, al di là di quanto detto finora, ritengo che ci siano un centinaio di assenti ingiustificati, persone cioè che avrebbero potuto comunque comprendere il significato e l’eccezionalità dell’evento, e quindi parteciparvi ugualmente. Mi riferisco ai soci del FOAM13, la crema degli astrofili italiani, che col SETI fanno pranzo e cena, e contano nel loro organigramma Claudio Maccone in persona; a quei 45 blogger carnevalisti, la crema dei blogger scientifici italiani, che hanno dato il loro contributo sul tema della vita nell’Universo; a un imprecisato numero di assatanati di Star Trek, la crema degli space enthusiast, che incendiano ogni giorno il forum dello STIC su Facebook, dimostrando di avere un cervello che funziona, oltre che una buona cultura scientifica generale. A tutti costoro dico: “Io c’ero. Invece voi a casa, a guardarvi l’ombelico!”

 ROBERTO FLAIBANI

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.

Il Programma del Quarto Congresso IAA

PROGRAM – Tentative schedule, subject to change

8:00 – 9:00 Registration of Participants

Opening Morning                                          Tuesday, September 25th, 9:00 – 12:30

Chairs: J.-M. Contant, IAA, C. Maccone, IAA & IASF-INAF

 

9:00 – 9:10      Welcome to Participants, Claudio Maccone, IAA & IASF-INAF, Italy                        

9:10 – 9:20      Welcome!, Authorities of the Republic of San Marino                                     

9:20 – 9:40      IAA and SETI: Fifty Years of Scientific Research,

Jean-Michel Contant, IAA, France                                                                                     

9:40 – 10:00   We are the Martians, Giovanni Bignami, COSPAR & INAF, Italy                                

10:00 – 10:20  How SETI can benefit from the transformation of Radio Astronomy,

Michael A. Garrett, ASTRON/Leiden, Netherlands                                                          

10:20 – 11:00  Coffee Break

11:00 – 11:20  Searches for Electromagnetic Signatures of Advanced Technologies,

Andrew P. V. Siemion, University of California at Berkeley, USA                                 

11:20 – 11:40  Recent Observations and Next Steps for SETI Programs at the SETI Institute,

Gerry Harp, SETI Institute, Mountain View, California, USA                                       

11:40 – 12:00 Mathematical SETI collected in a book, Claudio Maccone, IAA & IASF-INAF, Italy 

12:00 – 12:20 Computing the KLT quickly and on PCs,  Stephane Dumas, SETI League, Canada  

12:20 – 12:40 Closing the First Symposium Day, Claudio Maccone , IAA & IASF-INAF, Italy      

12:30  GROUP PHOTOGRAPH  OF ALL PARTICIPANTS TAKEN ON THE KURSAAL FRONT DOOR STEPS

Tuesday, September 25th, AFTERNOON: ALTERNATIVE PUBLIC EVENTS

1) 15:00 – 17:00  Guided Tour (in English) of the Republic of San Marino.

2) 15:00 –17:00  Public Lecture and Demonstrations (in Italian) about scientific blogs in Italy by Associazione Chimicare, Carnevale della Fisica, Carnevale della Chimica

Tuesday, September 25th, EVENING:

Gala Dinner, Restaurant La Terrazza, Hotel Titano, San Marino.

Session 1: Passive SETI                              Wednesday, September 26th , 9:00-9:40

Chairs: TBD (to be defined)

9:00 – 9:20	A half-century of SETI science, H. Paul Shuch, The SETI League, USA
9:20 – 9:40	Optical SETI at the FOAM13 Astronomical Observatory,Giuseppe Savio, FOAM13 Astronomical Observatory, Tradate, Italy

Session 2: Languages and SETI              Wednesday, September 26th, 9:40-10:20

Chairs: TBD

9:40 – 10:00   TBD about Languages and Signal Processing,

John Elliott, School of Computing, Leeds Metropolitan University, UK                      

10:00 – 10:20  Clicks, whistles and pulses: passive and active signal use in dolphin communication,

Denise L. Herzing, Wild Dolphin Project & Florida Atlantic University, USA           

Session 3: Astrobiology and SETI           Wednesday, September 26th, 11:00-12:00

Chairs: TBD

10:20 – 10:40  On the possible properties of the GJ1214b atmosphere,

Leonid Ksanfomality, Space Reasearch Institute of the RAS, Moscow, Russia            

10:40 – 11:00  Coffee Break

11:00 – 11:20  Alternative Biochemistry and Alternative Evolution: Alternative View on Search for

Extraterrestrial Life, Konstantin B. Shumaev and Alexey F. Topunov,

A. N. Bach Institute of Biochemistry, RAS, Moscow, Russia                                            

11:20 – 11:40  Possible life found not at the right place.

Leonid Ksanfomality, Space Research Institute of the RAS, Moscow, Russia              

11:40 – 12:00  A possible spontaneous generation of silicon utilizing minimal containers as precursor of life in the cosmos,

Satadal Das, B.K. Roy Research Centre, Kolkata, India                                                 

Session 4: Space Missions for SETI        Wednesday, September 26th, 12:00-13:20

Chairs: TBD

12:00 – 12:20  A Solar/Nuclear Mission to the Sun’s Inner Gravity Focus,

Gregory L. Matloff, Dept. of Physics, New York City College of Technology, USA    

12:20 – 12:40  Gravity Assist via Near-Sun Chaotic Trajectories of Binary Objects,

Joseph Breeden, Prescient Models LLC, Santa Fe, New Mexico, USA                         

12:40 – 13:00  Multi-sensor Navigation of Spacecraft formation for Near-Earth Asteroid Exploration,

Huixin Yang et al. National University of Defense Technology, Changsha, China  

13:00 – 15:00  Lunch Break

Session 5: Mathematics for SETI            Wednesday, September 26th, 15:00-16:00

Chairs: TBD

15:00 – 15:20  SETI and Prime Number Algorithms,

Chiara Giacomoni, University of San Marino, Republic of San Marino                   

15:20 – 15:40  A mathematical argument against intelligent machines,

Paolo Musso, University of Insubria, Italy, and Universidad Catolica, Lima, Peru 

15:40 – 16:00  Quantization of the free electromagnetic field with the KLT of the vector potential

Nicolò Antonietti, IMEX.A, Torino, Italy                                                                           

16:00 – 16:20 Coffee Break

Session 6: Active SETI & Society             Wednesday, September 26th, 16:20-17:40

Chairs: TBD

16:20 – 16:40  The Active SETI debate and Insights from Risk Communication and Perception,

Adam Korbitz, State Bar of Wisconsin, USA                                                                     

16:40 – 17:00  Protocols and Practice for SETI Discovery Announcements,

Morris Jones, Sydney, Australia                                                                                        

17:00 – 17:20  The game of active SETI: Breaking the “Great Silence”,

Harold P. de Vladar, Austria                                                                                              

17:20 – 17:40  Evolutionary Contingency and the Search for Life,

Milan Cirkovic, Belgrade Astronomical Observatory, Serbia                                       

Wednesday, September 26th, EVENING,  ALTERNATIVE PUBLIC EVENTS,

8:30 pm-10 pm at the Kursaal:

1) Public Lecture (in English) by Denise L. Herzing about Dolphin Intelligence.

2) Presentation (in Italian) by Giuseppe Palumbo (FOAM13 Observatory, Italy): “Primo Contatto” : da “A come Andromeda” a “Contact”

and Public Show of the movie “CONTACT” (in Italian).

Session 7: Simulations for SETI                        Thursday, September 26th, 9:00-9:40

Chairs: TBD

9:00 – 9:20      The Selfish Biocosm Hypothesis in the Light of Simulation Theory,

Claudio Flores Martinez, University of Heidelberg, Germany                                     

9:20 – 9:40      Dysonian SETI as an Antidote for “Fashionable Opinion”,

Milan Cirkovic, Belgrade Astronomical Observatory, Serbia                                       

Session 8: Advanced Computers and SETI     Thursday, September 26th, 9:40-10:20

Chairs: TBD

9:40 – 10:00   Supercomputing development and possible benefits for SETI,

Nikolay N. Smirnov and V.B. Betelin, Lomonosov State University, Moscow, Russia    

10:00 – 10:20  Karhunen-Loève Transform on GPU computing,

Francesco Schillirò, Claudio Maccone, Salvatore Pluchino, INAF, Italy                     

Session 9: Advanced SETI Searches             Thursday, September 26th, 10:20-11:40

Chairs: TBD

10:20 – 10:40  Current Practice and Some Unexploited Degrees of Freedom for SETI Searches,

Gerry Harp, SETI Institute, Mountain View, California, USA                                        

10:40 – 11:00  Coffee Break

Session 10: Further Suggestions for SETI  Thursday, September 26th, 11:00-12:20

Chairs: TBD

11:00 – 11:20  An enhanced piggyback mode for SETI observations,

Salvatore Pluchino, INAF, Italy                                                                                          

11:20 – 11:40  Targeted SETI activity in the uplink spacecraft communication channels,

Francesco Schillirò, Salvatore Pluchino, P. Cassaro, INAF, Italy                                 

11:40 – 12:00  A strategic “viewfinder” for SETI research,

Massimo Teodorani, Italy                                                                                                   

Session 11: Alien Spaceships & SETI           Thursday, September 26th, 12:20-12:40

Chairs: TBD

12:10 – 12:20  A Review of the Observability of Interstellar Travel,

Al A. Jackson, Astronautics Consultant, NASA JSC, Houston, Texas, USA                

12:20 – 12:40  Search for high-proper motion objects with infrared excess,

Massimo Teodorani, Italy                                                                                                   

Session 12: Exoplanet Recent Progress        Thursday, September 26th, 12:40-13:00

Chairs: TBD

12:40 – 13:00  TBD – Recent Progress in the Hunt for Extrasolar Planets,

Martin Dominik, Royal Society Fellow at the University of St. Andrews, Scotland, UK 

13:20 – 15:00  Lunch Break

Progetto di un veicolo spaziale per la missione FOCAL

Il progetto del primo studente laureato della Fondazione Tau Zero è stato completato. Berkeley Davis, un luogotenente in seconda presso l’U.S. Air Force Institute of Technology di Dayton, Ohio, ha completato la sua tesi di dottorato avente per orgomento una sonda per lo spazio profondo in grado di portare a termine la missione FOCAL proposta dal dott. Claudio Maccone. Coloro che non hanno familiarità con la missione FOCAL, sappiano che si tratta di un  progetto per sfruttare l’effetto di lente gravitazionale del Sole, che inizia a circa 550 U.A. di distanza da esso e che secondo Maccone offrirà un forte ingrandimento per lo studio di soggetti come la CMB (radiazione cosmica di fondo nelle microonde). Per maggiori informazioni consultare gli archivi di Centauri Dreams. (Paul Gilster)

Origine del soggetto: Maccone, Deep Space Flight and Communications: Exploiting The Sun as a Gravitational Lens (Springer, 2009).

Analisi del veicolo e della missione Davis, Berkrley. R.(2012) Gravitational Lens: The Space Probe Design (Thesis) AFIT/GA/ENY/12-M06, Air Force Institute of Technology.

Per fornire una base di riferimento realistica di cosa sia possibile fare, allo studente è stato richiesto di contenere il suo progetto nell’ambito della tecnologia attualmente disponibile. La missione implica il trasporto di un radiotelescopio di 12 m di diametro a 550 Unità Astronomiche (UA) e proseguire oltre, per esaminare l’effetto di lente gravitazionale del nostro sole. La missione secondaria, che si svolge prima di raggiungere quel punto, è dedicata alla misura dei campi magnetici, delle particelle e delle polveri durante l’attraversamento del nostro sistema solare e la transizione attraverso il limite del sistema solare (the termination shock, the heliosheath, eliopausa) e nel vero spazio interstellare. In breve, si considera che questa missione possa essere compiuta con la tecnologia attualmente esistente a un costo compreso tra 3 e 5 miliardi di dollari (stima 2011), e che il veicolo spaziale impiegherebbe circa 34 anni per raggiungere il limite del nostro sistema solare, circa 110 anni per raggiungere il punto di missione primario a 550 UA, e continuerebbe successivamente per quasi 80 anni la raccolta dei dati fino a raggiungere circa 1000 UA, dove avrebbe probabilmente superato la previsione di due secoli di vita operativa.

Considerando questi obiettivi e limitazioni, lo studente ha progettato un veicolo a due stadi, che viene messo in orbita da un lanciatore “Delta IV-H/Star48/Star37”. Il primo stadio, che porta una schiera di pannelli solari per una potenza di 22 kW, monta quattro propulsori ionici tipo “NEXT” per portare il veicolo dall’orbita terrestre fino a Giove mediante una spinta praticamente costante in una traiettoria a spirale, per una durata di 17 anni. Una volta arrivato a Giove, lo stadio di spinta viene sganciato, e lo stadio principale completa la manovra di fionda gravitazionale intorno al pianeta gassoso. Anche lo stadio principale è dotato di quattro propulsori ionici “NEXT”alimentati da 20 generatori termici a radioisotopi (RTG) con una potenza di circa 4.4 kW, in questo momento della missione. Il veicolo accelera con continuità per altri 17 anni fino ad esaurimento del combustibile e a una distanza di circa 90 UA. In questo momento la sua velocità è di 6.7 UA/anno, che è quasi il doppio della velocità del Voyager (3.6 UA/anno). Per i successivi venti anni circa compie un volo inerziale sul confine tra il nostro sistema solare ed il vero spazio interstellare, raccogliendo dati per la missione secondaria. Infine dopo piu di 55 anni, raggiunge la distanza di 550 UA, il punto piu vicino nel quale l’effetto della lente gravitazionale idealmente inizia. A questo punto la sua velocità è diminuita a 6.2UA/anno. Occorrono altri 12 anni per raggiungere 625 UA, che rappresenta il punto realisticamente più vicino (non influenzato dai disturbi dovuti alla corona solare, nde) per osservare un segnale nel punto focale. Il veicolo continuerà ad allontanarsi dal Sole per i successivi 60 anni e sarà in grado di raccogliere dati (osservazioni del nostro sole come lente gravitazionale) fino a quando supererà la distanza di 1000 UA dal Sole, circa 180 anni dopo il lancio. Stime provvisorie sul numero dei cicli dei sistemi di controllo dell’assetto, dei calcolatori di bordo, ecc, indicano che questo veicolo possa effettivamente funzionare per due secoli. Nella tesi sono segnalate le seguenti raccomandazioni:

• dato che allo stato attuale la produzione di energia per i veicoli spaziali è il fattore tecnologico maggiormente limitante, essa deve essere considerata di primaria importanza nei prossimi programmi di ricerca sulle missioni interstellari

• per compiere questo tipo di missioni che impiegano la tecnologia RTG, deve essere completamente riattivata la produzione di Plutonio-238

• la durata delle missioni è piu estesa dei test di durata a terra, perciò devono essere create nuove tecniche di collaudo per garantire che il veicolo sarà ancora in funzione al momento in cui avrà raggiunto la posizione per la sua missione interstellare.

Nota: La missione utilizza circa il 10% della produzione totale annua di Xeno, e questo Xeno non sarà riutilizzabile sulla Terra. Questo studio è solo un primo approccio al problema, e le sue conclusioni non devono essere considerate definitive. 

Informazioni aggiuntive

 

Stadio di spinta

• 4 Propulsori ionici = 225 kg (615 W – 7.2 kW ciascuno)

• Serbatoio dello Xeno = 309 kg

• Carico dello Xeno = 2996 kg

• Pannelli solari 900 kg, 22kW

• Spinta dall’orbita bassa terrestre  fino a Giove, distacco presso Giove

 Stadio principale

• 4 Propulsori ionici = 225 kg (615 W – 7.2 kW ciascuno)

• Serbatoio dello Xeno = 217 kg

• Carico delloXeno = 1888 kg

• Energia RTG: 20 generatori termici da sorgente di calore da radioisotopi per uso generale. Ciscuno pesa 58 kg, potenza iniziale di 246 W ed emivita di 90 anni

• 12 propulsori di assetto = 0,8 kg ciascuno

• Serbatoi del propellente per il controllo di assetto = 12 kg

• Propellente per il controllo di assetto = 151 kg

• Carico utile (strumenti scientifici) 51kg, 40W

  • Radiotelescopio 12m (con la doppia funzione di antenna di comunicazione ad alto guadagno)

  • Magnetometri

  • Rivelatori di particelle

  • Rivelatori di polveri

  • I propulsori funzionano da Giove fino alla distanza di 90 UA dove si esauriscono. Volo inerziale da 90 UA in avanti, con trasmissione dati a 100 kBit/sec fino a 1000UA.

    traduzione di PIERFELICE GABRIELLI

    Titolo originale: “Interstellar (Precursor) Mission & Vehicle Design“, scritto da Marc Millis e pubblicato il 30 marzo 2012 da Centauri Dreams

Professionisti e appassionati della scienza insieme per rilanciare il SETI

San Marino ospiterà, nell’ultima settimana di settembre, la quarta edizione del congresso “Searching for life signatures”, liberamente tradotto come “Ricerca di tracce di vita nell Universo”, nella comunicazione dell’evento in lingua italiana. La grande novità di questa edizione risiede nella scelta di far finalmente incontrare le due anime del “movimento SETI”: quella accademica e quella popolare.

La comunità scientifica SETI è  oggi esposta a molte critiche per non aver ancora saputo trovare nessuna evidenza di vita intelligente nell’universo dopo 50 anni di ricerche, ma ha dimostrato di sapersi mettere in gioco allargando il dibattito su aspetti della ricerca SETI prettamente sociologici, filosofici e perfino religiosi. Ci si chiede, per esempio,  chi ci troveremo di fronte nella Galassia. Alieni ipercivilizzati, pacifici ed estroversi, o una cultura aggressiva, capace perfino di trascinarci in una guerra interstellare? Tra questi due estremi hollywoodiani esiste un gran numero di scenari alternativi, dice Michael Michaud (32 anni passati nel Corpo Diplomatico degli USA) e invoca l’allargamento del dibattito agli studiosi di scienze sociali.

L’ala popolare e “militante” del SETI è invece in forte espansione. E’ costituita da astrofili e scienziati dilettanti, e dalla vasta schiera degli space enthusiasts, ossia persone di livello culturale medio-alto, molto attente e curiose, che sono venute in contatto con le idee del movimento, o semplicemente hanno sviluppato un atteggiamento positivo verso la scienza, grazie alla visione di alcuni blockbuster cinematografici  e televisivi (Star Trek, Contact, Avatar), al diffondersi del Calcolo  Distribuito Volontario (Seti@Home), e all’entusiasmo suscitato dalla scoperta dei pianeti extrasolari.

I contenuti scientifici della manifestazione consistono nelle relazioni presentate al comitato scientifico  che, in base all’esame degli abstract, vengono divise in due gruppi, uno con le relazioni da presentare oralmente al pubblico, l’altro con quelle da illustrare su poster. I lavori del congresso sono articolati in tre sessioni:

1. SETI passivo, ovvero scienza e tecnologia del modo classico di fare SETI, cercando  segnali d’origine artificiale sulla frequenza di 1420 MHz, e, dagli anni 90, anche nella parte visibile dello spettro elettromagnetico (SETI ottico)

2. SETI attivo,  ovvero gli aspetti culturali e sociali del SETI e il METI, cioè  le iniziative volte a lanciare messaggi diretti verso ipotetiche civiltà extraterrestri

3. missioni spazialli future e attualmente in corso, dedicate all’individuazione di nuovi pianeti extrasolari, che, se abitabli, potrebbbero diventare  bersagli privilegiati per ogni tipo di attività SETI

Ma non è tutto. Nelle intenzioni degli organizzatori, aprire le porte alla  base non significa solo sollecitare l’arrivo di un maggior numero di  spettatori, ma anche rivolgersi a quella rete di associazioni, club e gruppi spontanei che organizza la vita sociale della base stessa. Bisogna individuarli sul territorio, offrire loro spazi espositivi per renderli visibili dal pubblico, spingerli a proporre contenuti culturali qualificati che valorizzino la loro immagine e arricchiscano il programma della manifestazione, utilizzando gli strumenti offerti da San Marino a costo zero o comunque convenzionato. E quindi ben vengano conferenze, tavole rotonde, seminari, eventi d’ogni tipo, purchè in sintonia con lo spirito della manifestazione.

Dal punto di vista organizzativo, la parte scientifica è gestita dalla International Academy of Astronautics di Parigi  (IAA), mentre per mantenere i rapporti con le dozzine di organizzazioni che rappresentano la base del movimento, è stato creato un apposito comitato locale. Il Convention & Visitors Bureau (CVB) di San Marino coordina tutta l’organizzazione, e il direttore della manifestazione è il dott. Claudio Maccone, co-presidente del Comitato Permanente SETI in seno alla IAA, e direttore tecnico della IAA stessa. (ROBERTO FLAIBANI)

Programma

• Martedì 25 settembre – mattino: cerimonia di apertura. Keynote Speakers. Conferenza stampa.

  Pomeriggio: Tour guidato della Repubblica di San Marino.

  Sera: Cena di Gala (per iscrizione e costi, consultare la scheda di iscrizione)

• Mercoledì 26 settembre – Mattino: SETI Passivo – Presentazione di memorie scientifiche riguardanti la scienza e la tecnologia del SETI.

  Pranzo.

  Pomeriggio: SETI attivo – Presentazione di memorie scientifiche  riguardanti gli aspetti culturali e sociali del SETI.

  Sera: tempo libero.

• Giovedì 27 settembre – Mattino: missioni spaziali attualmente in corso, oppure in fase di studio, per scoprire altri pianeti extra-solari abitabili.

  Pranzo.

  Pomeriggio: Dibattito generale e stesura della “San Marino Conference Declaration”.

  Sera: cena medievale, con musica e intrattenimento (per iscrizione e costi, consultare la scheda di iscrizione)

• Venerdì 28 settembre – Tour giornaliero: visita a Ravenna e ai Radiotelescopi di Medicina. Ritorno a San Marino per cena. Partenza in autobus da San Marino alle ore 9 in direzione Ravenna (visita ai mosaici bizantini del VI secolo, Chiesa di Sant’Apollinare in Classe e Chiesa di San Vitale).

  Proseguimento verso Medicina (vicino a Bologna) e pranzo presso il Centro Visitatori dei Radiotelescopi INAF-IRA.

  Pomeriggio: Tour guidato delle tecnologie SETI-ITALIA presso i Radiotelescopi INAF-IRA. Rientro in autobus a San Marino.

  Cena e pernottamento nei rispettivi hotel (serata libera).

• Sabato 29 settembre -Viaggio in autobus da San Marino a Napoli, per coloro che intenderanno fermarsi a Roma oppure proseguire per partecipare al Congresso Astronautico  Internazionale (IAC) di Napoli della settimana successiva. Partenza da San Marino alle ore 8:30. Tarda mattinata: visita ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN – NEUTRINI) a motivo del fatto che, in futuro, si possa anche immaginare un SETI a neutrini (anziché a fotoni).  Solo 20 visitatori verranno ammessi, scelti in base al ricevimento dell’iscrizione/pagamento. Pranzo presso un ristorante sugli Appennini, in direzione Roma. Pomeriggio a Roma: visita a Piazza Campo dei Fiori, luogo in cui Giordano Bruno venne mandato al rogo dal Tribunale dell’Inquisizione, il 17 febbraio 1600, colpevole di aver sostenuto (oltre ad altre “eresie”) che forme di vita extraterrestre potessero esistere. Il Dr. H. Paul Shuch, Direttore Esecutivo emerito della Lega SETI, interverrà in merito al Giordano Bruno Memorial Award, relazionando sui passati (e probabili futuri) vincitori del riconoscimento in memoria di Giordano Bruno. Possibilità di terminare il viaggio a Roma: fermata in Stazione Termini. Proseguimento del viaggio in autobus verso Napoli (solo per i Partecipanti al Congresso IAC). Arrivo alla Stazione Centrale di Napoli e pernottamento nei rispettivi hotel.

Tipologie di partecipanti e quote di partecipazione

Le tipologie di partecipanti individuate sono due, alle quali corrispondono differenti quote di partecipazione.

1. I Partecipanti Regolari, ovvero scienziati che presenteranno la propria relazione durante il congresso, oralmente o tramite l’esposizione del poster, a seconda delle decisioni prese dal Comitato Scientifico.  La quota di partecipazione da diritto  alla borsa congressuale e a partecipare a tutte le sessioni del congresso nelle giornate del 25-26-27 settembre 2012. L’importo della quota per i tre giorni è pari a 200 euro se pagato entro il 31/8/12, oppure 250 euro se pagato dopo tale data.

2. I Fan, ovvero astrofili, studiosi a livello amatoriale e space-enthusiasts, i quali desiderano partecipare al congresso per interesse personale e non professionale. La quota di partecipazione da diritto alla borsa congressuale e a partecipare a tutte le sessioni del congresso nelle giornate del 25-26-27 settembre 2012. L’importo della quota per i tre giorni è pari a 50 euro se pagato entro il 31/8/12, oppure 80 euro se pagato dopo tale data. I fan che vorranno seguire le relazioni scientifiche del congresso in lingua italiana potranno noleggiare cuffia e ricevitore per la traduzione simultanea con un piccolo costo aggiuntivo.

Tutte le quote di partecipazione dovranno essere pagate anticipatamente, compilando l’opportuno modulo di iscrizione. Ogni partecipante registrato riceverà il proprio badge identificativo, che dovrà essere indossato in ogni momento durante i lavori. Solo chi indosserà il badge identificativo potrà accedere al Centro Congressi Kursaal (sede del congresso). Ogni partecipante registrato potrà decidere se prendere parte alle escursioni considerate parti del congresso, e cioè:

Venerdì 28 settembre: Ravenna e i radiotelescopi di Medicina – ritorno a San Marino in orario di cena. La quota di partecipazione per l’intera giornata di escursione include il trasporto A/R in autobus, il tour storico-artistico della Ravenna bizantina, la visita tecnica ai radiotelescopi di Medicina e il pranzo in un ristorante nei pressi del sito scientifico di Medicina (per iscrizione e costi, consultare la scheda di iscrizione).

Sabato 29 settembre: Laboratori del Gran Sasso e omaggio al monumento a Giordano Bruno in Roma. La quota di partecipazione per l’intera giornata di escursione include il trasporto in autobus da San Marino a Roma e Napoli, la visita tecnica ai Laboratori del Gran Sasso, il pranzo in un ristorante locale e la visita a Roma (per iscrizione e costi, consultare la scheda di iscrizione). Ai partecipanti che non intenderanno proseguire verso Napoli (non partecipando al 63° Congresso IAC), sarà data la possibilità di fermarsi a Roma presso la Stazione Termini. Tutti gli altri proseguiranno verso Napoli, con arrivo in tarda serata presso la Stazione Ferroviaria Centrale, da dove verranno accompagnati ai rispettivi hotel per il pernottamento.

Call For Papers

Il Comitato Permanente SETI dell’Accademia Internazionale di Astronautica (IAA) invita chiunque sia interessato a sottoporre il proprio abstract all’attenzione del Comitato Scientifico del congresso entro e non oltre domenica 24 giugno 2012.  L’abstract (lunghezza massima 400 parole) deve essere inviato via e-mail al seguente indirizzo: searchforlife@iaamail.org. Abstract, relazioni, presentazioni e altri materiali d’interesse congressuale devono essere prodotti in lingua inglese.

 *VISITA* il Centro Congressi Kursaal di  San Marino (virtual tour)

*DOWNLOAD* the full “Call for Papers”, with all forms, in English

*DOWNLOAD* the event presentation, in English

*SCARICA* il documento “Call for Papers” completo, con tutta la modulistica, in italiano (non pronto)

*SCARICA* la presentazione dell’evento, in italiano

Questo post partecipa al Carnevale della Fisica #29
dal titolo “Fisica delle bolle“

In memoria di un pioniere dell’astronautica

Il fisico Les Shepherd ha lasciato amici in tutta la comunità astronautica. Claudio Maccone, che ha lavorato con Shepherd in numerose occasioni, si è subito offerto di comunicarci il suo ricordo di quest’uomo eccezionale, che ha aiutato con i suoi standard di eccellenza e il suo costante supporto molti giovani scienziati agli inizi della loro carriera nelle scienze dello spazio (Paul Gilster).

Un giovanotto (44 anni, vale a dire “giovane” secondo gli standard dell’IAA, l’Accademia Internazionale di Astronautica) si unisce al Comitato per l’Esplorazione dello Spazio Interstellare (ISEC) dell’IAA guidato dal Les Shepherd e Giovanni Vulpetti.

Questo accadde  a Washington, al World Space Congress, conosciuto anche come il 43° International Astronautical Congress (IAC), (28 agosto-5 settembre 1992).

Allora lavoravo a Torino presso l’Alenia Spazio SpA, e avevo questo amore segreto per le future missioni spaziali interstellari (“segreto” in quanto nella mia società ovviamente nessuno era interessato). Mi consultai quindi con il mio vecchio amico e “maestro” (è più grande di me) Giovanni Vulpetti, che lavorava alla Telespazio di Roma in una posizione simile a quella da me occupata alla Alena Spazio di Torino. In Italia le due società spaziali erano allora rivali, in concorrenza per i fondi sia dell’ESA che dell’ASI, e a volte anche per quelli della NASA, e questo rendeva le nostre conversazioni “rischiose”. Giovanni disse: “Se vieni a Washington a tue spese (Alenia non mi avrebbe mai finanziato una missione legata all’esplorazione interstellare) ti presenterò a Leslie Shepherd,  fisico di altissimo livello e Presidente dell’ISEC. All’epoca avevo appena organizzato presso il Politecnico di Torino la prima conferenza mai tenuta sulla missione spaziale “FOCAL verso le 550 AU”  (18 giugno 1992) (fig. 1) e così decisi di provare.

Mi recai a Washington, dove incontrai per la prima volta Les Shepherd. Era un aristocratico della fisica, sapete, ma con un senso dell’umorismo tipicamente britannico. Dopo che Giovanni ci ebbe presentati, a un certo punto l’orgoglio mi spinse a dirgli che avevo ottenuto il mio Ph.D. presso il Dipartimento di Matematica del King’s College, Università di Londra.

Il dr. Leslie Shepherd rispose: “Ti perdono. Io ho ottenuto il mio Ph.D. presso lo University College di Gower Street!”, e naturalmente questo mi tappò la bocca, poiché mi ero completamente dimenticato la secolare rivalità tra i due più famosi college dell’Università di Londra. Più tardi devo avere pensato qualcosa come: “Accidenti…, l’ho appena conosciuto e ho subito rovinato la mia reputazione di fronte a questo Aristocratico Britannico della Scienza”. Ma questo non accadde, grazie all’apertura mentale di Les e di Giovanni. Anzi, all’epoca del Congresso dell’IAF tenutosi  nel 1997 a Torino (la mia città) ero già arrivato ad occupare la posizione di Segretario dell’ISEC, di cui Les Shepherd era Presidente e Giovanni Vulpetti Vicepresidente. Sfortunatamente, durante la ristrutturazione dell’IAA avvenuta intorno al 2000  l’ISEC venne alla fine smantellata , e dovette essere ….  “reinventata” sotto altre forme.

Fig. 1: la prima conferenza mai tenuta sulla missione spaziale “FOCAL verso le 550 AU”, Politecnico di Torino, 18 giugno 1992.

L’equazione relativistica del razzo sviluppata da Jakob Ackeret: qualcosa che Les e io avevamo in comune…

Quando ero uno studente di fisica a Torino (1967-72) dovevo superare un esame chiamato “Meccanica Superiore”. Si trattava naturalmente della meccanica classica (rispetto alla meccanica quantistica) ed il libro di testo era quello su cui intere generazioni di fisici avevano imparato l’argomento, “Meccanica Classica”, di Herbert Goldstein. Alla pagina 213, l’esercizio 10 era il mio preferito: l’equazione relativistica del razzo sviluppata dall’ingegnere aeronautico svizzero Jakob Ackeret (1898-1981) da lui pubblicata in tedesco nell’aprile del 1946 negli Helvetica Physica Acta. Les Shepherd una volta mi disse che anche lui aveva ammirato quell’equazione dal primo momento che l’aveva vista, poiché essa indicava chiaramente che la relatività (speciale) di Einstein non riguardava solamente i fisici delle particelle, ma poteva essere anche applicata al volo interstellare relativistico! Non solo, ma Les mi disse che era stato lui a far tradurre l’articolo di Ackeret dal tedesco in inglese, facendolo quindi pubblicare sul Journal of the British Interplanetary Society, Vol 6 (1947), pagg. 116-123. Grazie, Les!

Aneddoto # 1: quanto poteva essere testardo un aristocratico britannico nel rifiutare un articolo che non gli piaceva.

Dopo il 1992 Les, Giovanni e io fummo coinvolti nella selezione dei testi da accettare per la Sezione ISEC del Congresso dell’IAF (come allora si chiamava l’attuale IAC). Ricordo (doveva trattarsi del Paris Spring Meeting del 1994) che eravamo incerti se accettare o rifiutare un articolo per l’IAF che si doveva tenere a Gerusalemme tra il 9 e il 14 ottobre di quell’anno (all’epoca la mia posizione in Alenia era migliorata e così potevo finalmente partecipare all’IAF di Gerusalemme a spese della società: fantastico!). Devo confessare che cercavo sempre di accettare gli articoli anche se non mi piacevano. Questo si doveva a un mio “pregiudizio” che, a volte, i giovani non hanno le risorse economiche per potersi registrare e poi recare alle grandi conferenze, e ricevono il finanziamento dalle loro società soltanto se il loro articolo viene accettato.

Les e io stavamo dunque educatamente discutendo un caso simile, e io ero convinto che sarei riuscito a convincerlo ad accettare l’articolo usando le “educate tecniche britanniche di persuasione” che avevo appreso al King’s College di Londra durante il mio Ph.D.  Beh, mi ero sbagliato. “Mi hai dato un sacco di buone ragioni” – disse Les (ricordo ancora le sue parole) – per rifiutare questo articolo”, e riuscì a controbattere tutti i miei argomenti uno ad uno, finché alla fine l’articolo fu in effetti rifiutato. Mamma mia…. sapete, quella era la generazione dei Difensori dell’Impero Britannico che avevano vinto la Seconda Guerra Mondiale….

Aneddoto # 2: come un aristocratico britannico poteva essere abbastanza amichevole da “insegnare” le parole di Fred Astaire ad un nuovo arrivato italiano…

Prima di andare avanti, per favore cliccate qui e ascoltate questa canzone. Beh, questo è il famoso Fred Astaire nel film “Follow the Fleet” (1936), la canzone è “We saw the Sea”. Les Shepherd aveva all’epoca 18 anni, per cui è abbastanza naturale che avesse imparato a memoria le parole della canzone. Ma non è così naturale che potesse insegnarle molti anni dopo ad un italiano appena arrivato che stava imparando l’inglese, come me.  Per comprendere meglio la situazione dovete tenere presente che Internet non è diffuso da molto tempo. Dunque, una volta verso la fine degli anni ’90 Les e io stavamo parlando e credo di avergli detto che, per migliorare il mio inglese colloquiale, mi piaceva guardare in TV i film anglo-americani, poiché le canzoni non potevano essere tradotte in italiano e quindi erano quelle originali. Aggiunsi poi che amavo particolarmente quella che avete appena ascoltato. Bene, avevo appena finito di parlare, quando Les mi insegnò immediatamente le parole. Le sapeva tutte a memoria, cosa per me incredibile! Che grande Amico è stato!

Aneddoto # 3: come un aristocratico britannico e sua moglie siano stati così gentili da perdonare a persone di un ceto sociale inferiore la loro mancanza di cultura…..

Per finire un racconto che riguarda Les Shepherd, sua moglie e mia madre. Non mi vergogno affatto di confessare che provengo da una famiglia del ceto popolare: mio padre era un operaio della Pirelli, mia madre una sarta, e non parlavano alcuna lingua straniera. Ma ero il loro unico figlio, mi amavano e hanno sempre appoggiato in tutti i modi la mia fame di conoscenza, fino a farmi arrivare al King’s College di Londra per il mio Ph.D in matematica.

Ma torniamo a Les e a sua moglie. Un giorno dovettero chiamarmi per qualche ragione al telefono dall’Inghilterra. Io non mi trovavo a casa, stavo lavorando all’Alenia, e al telefono rispose mia madre. Udì una signora che parlava inglese, e non riusciva a capirla. A un certo punto, tuttavia, mia madre udì questa parola italiana “Pastore… Pastore… Pastore” e intanto al telefono la signora continuava a parlare in inglese. Quando tornai a casa dopo il lavoro, mia madre mi riferì la strana telefonata, che rimase un mistero anche per me. Fino a quando non  ho incontrato gli Shepherd alcuni mesi dopo, e la signora mi disse: “Sai, abbiamo cercato di chiamarti al telefono, ma tua madre non ha capito e ha messo giù – Sheperd in italiano vuol dire Pastore!

Traduzione di Donatella Levi

Titolo originale “Remembering an Astronautical Pioneer“ di Claudio Maccone
pubblicato su Centauri Dreams il 29 febbraio 2012

Le geometrie invisibili del Sistema Solare

Nel sistema Terra – Luna esistono cinque punti chiamati L1, L2, L3, L4, L5, ma più noti col nome di punti di librazione o di Lagrange. Il nome indica la caratteristica che li rende interessanti: in quei cinque punti, infatti, le forze gravitazionali e rotatorie esistenti tra la Terra (corpo principale), la Luna (corpo secondario) e un terzo corpo si bilanciano, in modo che quest’ultimo possa “librarsi” immobile nello spazio rispetto ai primi due. Il terzo corpo deve avere massa trascurabile su scala planetaria, quindi può benissimo essere un’astronave, una stazione spaziale o anche un asteroide. Si tratta di una versione semplificata del “prolema dei tre corpi”, che si ripropone ovunque, per esempio tra il Sole e ciascuno dei suoi pianeti, e tra un pianeta e ciascuno dei suoi satelliti. E’ più facile mantenere in librazione un oggetto facendogli seguire un’orbita ad aureola intorno al punto L (halo orbit), che ha una ulteriore funzione stabilizzatrice, e riduce ancora il già basso dispendio di carburante necessario a mantenere la posizione. Questo è il motivo principale per cui tali punti sono considerati locazioni privilegiate nello spazio. Ma non il solo. Nell’articolo precedente “Il Grande Risiko Lunare è incominciato” abbiamo analizzato L2 e il suo valore strategico, ora ci occuperemo degli altri punti di librazione.

Prossima destinazione: L1

L1 si trova a circa 60.000 km sopra al centro della faccia visibile della Luna, una posizione ideale per ospitare una infrastruttura abitabile dove svolgere una quantità di utili operazioni, tra cui l’assemblaggio delle future missioni verso i NEO e Marte, e il coordinamento delle attività sulla superfice della Luna. Da L1, infatti, è possibile interagire in telepresenza (cioè in tempo reale) con dei robot operanti sulla superfice della Luna, mentre ciò non è fattibile dalla Terra a causa del ritardo-luce di circa 3 secondi, dovuto alla maggiore distanza che intercorre tra i due corpi celesti, mentre è ormai un fatto assodato che lavorare in telepresenza in ambienti estremi è più efficiente e meno costoso che eseguire un intervento umano diretto. Ma considerato il fatto che passare da LEO a GEO costa più di un viaggio L1 – GEO – L1 in termini di consumo di carburante, si apre la possibilità di eseguire svariate operazioni in orbita geostazionaria venendo proprio da L1: in GEO infatti orbitano in gran numero satelliti molto sofisticati per le telecomunicazioni, la meteorologia, lo spionaggio, che rappresentano investimenti per milardi di euro. Manutenzione, riparazione dei guasti, riciclo dei componenti ed eliminazione dei rottami sono operazioni che potrebbero essere eseguite periodicamente da veicoli pilotati, o da robot, magari guidati in telepresenza da un operatore a terra.

Dalla fine degli anni ’90 la progettazione di una infrastruttura da posizionare in orbita halo intorno a L1 è all’attenzione di coloro che si occupano di pianificare il volo umano nello spazio, e di mettere a frutto l’eredità della ISS. Il primo progetto, elaborato dalla NASA e chiamato  TransHab, viene presentato nel 2001, è  bocciato dal governo americano e subito acquistato dalla Bigelow Aerospace, una società che si occupa di turismo spaziale, ma serve se non altro a fare scelte definitive in merito a tecnologie e materiali, e ad alcune specifiche tecniche. In pratica si vuole una stazione di transito, in grado di rimanere operativa per almeno 15 anni, e di ospitare gruppi di 3-4 astronauti per periodi di qualche settimana, ma capace di condurre automaticamente una vasta serie di compiti. Infine, per contenere il peso, la parte abitabile della struttura verrebbe costruita utilzzando una resistentissima fibra gonfiabile. Nel 2004 l’amministrazione Bush presenta la sua “Visione per l’Esplorazione dello Spazio”, da cui prende vita il programma Constellation, che rimette, dopo 40 anni, la Luna al centro della strategia spaziale americana. Nel 2006 il neonato FISO (Future In-Space Operations) trasforma il TransHab alla luce della nuova architettura Constellation, chiamandolo “Gateway 2006”, ma la NASA lo boccia temendo di distrarre fondi dal progetto di esplorazione del polo sud lunare e del Bacino di Aitken. Ma nel 2009 il “Comitato per il riesame dei piani per il volo umano nello Spazio” presieduto da Norman Augustine elabora una nuova strategia chiamata “Percorso Flessibile” che tenta di armonizzare varie proposte in un unico progetto propedeutico alla missione verso Marte e promuove finalmente la costruzione di “Gateway 2010”, una nuova versione ridotta dell’originario TransHab, sempre su proposta FISO. Le principali specifiche tecniche sono riassunte nella tabella che appare all’inizio del paragrafo, dove i dati di TransHab figurano in seconda colonna, in terza quelli di Gateway 2006 e in quarta quelli di Gateway 2010, a cui si riferisce anche l’immagine qui sotto.

L1, L3: potenziare la Difesa Planetaria contro gli asteroidi pericolosi

La rete di rilevamento e controllo dei NEO, nota col nome di Spaceguard e parte del nascente sistema Difesa Planetaria, ha avuto un preoccupante “lato cieco” nel suo campo di osservazione fino al 2010. Ciò dipende dalle caratteristiche delle traiettorie seguite dai NEO per avvicinarsi al nostro pianeta. Infatti, se la traiettoria di un NEO in avvicinamento è esterna all’orbita della Terra, l’oggetto sarà visbile nel cielo notturno e il suo corso prevedibile con largo preavviso. Se, al contrario, la traiettoria di avvicinamento è interna, l’oggetto apparirà, per così dire, nel cielo diurno, cioè sarà del tutto invisibile ai telescopi ottici basati a terra, mentre rimarranno operativi solo i radar e i radar-telescopi, che però possono garantire solo brevi tempi di preavviso. Questa preoccupante situazione è stata affrontata nel 2010, quando a Spaceguard è stata assegnata una parte del tempo di lavoro di alcuni telescopi spaziali, per i quali, dato che operano fuori dall’atmosfera, il cielo è sempre nero senza distinzione tra cielo diurno e notturno. Ma si tratta d una soluzione di ripiego: tra gli addetti ai lavori si auspica il lancio di un vero e proprio “cacciatore di asteroidi”, uno strumento specializzato che potrebbe essere vantaggiosamente posto in orbita halo intorno a L1, da dove si può ottenere la scansione completa dello spazio interno all’orbita terrestre.

Se L1 ospiterà il quartier generale di Spaceguard, allora L3 potrebbe ospitare il braccio armato del sistema di Difesa Planetaria: batterie di missili intercettori capaci di deviare asteroidi di piccole dimensioni, ma non per questo innocui. Il progetto è stato presentato in ambito IAA dal dott. Claudio Maccone, ne abbiamo parlato in “Difesa Planetaria: come deviare un asteroide in rotta di collisione“.

L1, L2 e la Superautostrada Interplanetaria

L1 e L2 sono di diretto interesse per capire la cosidetta Superautostrada Interplanetaria, perché rappresentano accessi speciali per destinazioni lontane. Il moto di un’astronave nelle vicinanze di questi punti è influenzato da una delicata interazione tra la sua velocità e il campo gravitazionale locale. Un’astronave può entrare in orbita intorno a L1 o L2 (o a qualsiasi altro punto di librazione), sebbene questi siano meri punti nello spazio ai quali non corrisponde nessun corpo celeste.

Dalle orbite attorno ai punti di librazione hanno origine superfici a forma di tubo. Per esempio, un’astronave con la appropriata velocità iniziale può essere lanciata lungo un traiettoria che la porterà in orbita attorno al punto di librazione SEL2 del sistema Sole-Terra (la traiettoria è segnata in verde nella figura qui accanto). L’insieme di tutte le traiettorie simili a questa forma un unico tubo della Superautostrada Interplanetaria. La proprietà fisica importante dei tubi è che qualsiasi cosa si sposti da un’orbita intorno a un pianeta a un’orbita di allontanamento da esso, deve percorrere quel determinato tubo. Un’astronave che percorre una traiettoria dentro questo tubo passerà attraverso SEL2 dirigendosi verso l’esterno del sistema solare (in blu nella figura), mentre una che percorre un’orbita esterna quel tubo si dirigerà verso il Sole (in rosso nella figura). Da notare che i tubi esistono sempre in coppia: per ogni tubo composto da traiettorie di avvicinamento ne esiste uno composto da traiettorie di allontanamento.

Le astronavi possono viaggiare lungo i tubi ma possono anche cambiare rotta entrando in un altro tubo, grazie a una piccola manovra effettuabile con un comune motore a razzo. Ma c’è un modo per farlo senza alcun dispendio di carburante, usando i naturali punti di scambio della Superautostrada Interplanetaria. Una traiettoria che va da un tubo a un altro senza usare carburante viene definitta “eteroclinica”, a significare che può condurre da un’orbita a un’altra naturalmente. Nella pratica, per entrare in una traiettoria eteroclinica, l’astronave usa abitualmente un po’ di carburante per eseguire piccole correzioni di rotta rese indispensabili dalla nostra imperfetta conoscenza della sua posizione e velocità. Esistono anche traiettorie eterocliniche che connettono tubi di due differenti sistemi e le intersezioni funzionano nei due sensi. Le intersezioni eterocliniche possono sembrare difficili da individuare perché richiedono una perfetta scelta dei tempi: quando sei nel tubo di partenza, devi trovarti al posto giusto al momento giusto ( e alla giusta velocità ) per poter saltare dentro un tubo di avvicinamento. Ma esistono procedure di calcolo per trovare tali traiettorie perfettamente calibrate, e il risultato può essere spettacolare.

Il sistema gioviamo è un buon posto per mettere alla prova queste idee perché ci sono quattro lune di grandi dimensioni che orbitano attorno a Giove: Io , Europa, Ganimede, Callisto, proprio come un piccolo sistema solare. Le lune si muovono lungo le loro orbite a differente velocità portando con se i propri tubi, ed è possibile programmare una rotta che porti l’astronave a orbitare intorno a ciascuna delle quattro lune “saltando” di tubo in tubo, e consumando una quantità irrisoria di carburante. Questo nuovo approccio alla progettazione delle missioni spaziali ha comunque il suo lato debole: le rotte eterocliniche devono essere percorse a velocità molto basse e spesso sono tutt’altro che dirette. I tempi di percorrenza si allungano a dismisura e ciò limita molto il campo di applicazione di questo metodo.

L4, L5: fantastici habitat spaziali

I cilindri di O’Neill, gigantesche strutture capaci di ospitare intere biosfere e migliaia di uomini, avrebbero dovuto librarsi in orbita halo proprio intorno a questi due punti. Non cercherò di descriverli, ci sono riusciti bene Arthur C. Clarke in Incontro con Rama e Wikipedia, e questo breve video vale più di mille parole….

FONTI

• da  THE SPACE REVIEW:

K. Murphy: ML-1, the next logical destination

H.Thronson, D. Lester, T. Talay: Human operations beyond LEO by the end of the decade, an affordable near-term stepping stone

H.Thronson, T. Talay: “Gateway” architectures: a major “flexible path” step to the Moon and Mars after the International Space Station?

• Da WHY DO MATH?

Shane Ross: Space travel, mathematics uncovers an interplanetary superhighway

• il video “A 3D view of Rama object” è di Delfwaren
• the Future In-Space Operations (FISO) working group

Il Grande Risiko Lunare è incominciato

Il direttore tecnico dell’ International Academy of Astronautics, dott. Claudio Maccone (il primo da destra nella foto), ìl 10 giugno 2010 ha presentato a Vienna, presso la Commissione delle Nazioni Unite sull’uso pacifico dello spazio extra-atmosferico (UNCOPUOS) il Progetto PAC (Cerchio Antipodale Protetto) per proporre che una zona della Luna, situata sulla faccia nascosta esattamente agli antipodi della Terra, una ben determinata zona di spazio ad essa sovrastante (detta cono di radio quiete), e il punto di librazione L2 del sistema Terra-Luna, vengano dichiarati al più presto zona protetta e garantita dall’ONU, che vi imporrà il totale silenzio radio. Lo scopo del progetto è di formalizzare l’istituzione di una zona di radio quiete per evitare che qualcuno, stato o società privata, si arroghi il diritto di installarsi in quella che domani dovrebbe diventare l’ultima spiaggia, ma anche il paradiso dei radioastronomi. Ulteriori informazioni in: “Il Progetto PAC e il futuro della Radioastronomia” e “Storia e numeri del PAC”.

Qualche mese dopo, alla fine di novembre del 2010, la Lockheed Martin Corporation, un’importante società aerospaziale, ha fatto circolare un documento di presentazione delle cosidette missioni “L2 – Farside”, da svolgerrsi a partire dal 2016 – 2018. Queste missioni permetterebbero di raggiugere due importanti obiettivi scientifici:

• l’esplorazione del polo sud lunare e del circostante Bacino di Aitken, una zona di primario interesse esogeologico

• l’inizio della costruzione di un grande radiotelescopio sulla faccia nascosta della Luna, nel cratere Daedalus

Nella tipica missione ”L2 – Farside”, della durata di 35 giorni, la fase esplorativa e ogni altra attività sul suolo lunare, sarà affidata a un nuovo robot molto sofisticato, telecomandato in tempo reale da tre astronauti ospitati in un modulo Orion (costruito dalla stessa Lockheed Martin Corporation) orbitante intorno al punto L2. Un numero ancora imprecisato di missioni “L2 – Farside” costituirà l’occasione per collaudare apparecchiature, procedure e mezzi, nonché acquisire nuove conoscenze sopratutto in campo medico, in previsione di ben più lunghe e ambiziose missioni, come l’abbordaggio di un asteroide o la spedizione su Marte. Questo, in estrema sintesi, è quanto viene comunicato dalla Lockheed Martin Corporation. I lettori possono facilmente reperire in linea il documento originale, denominato “LMFarsideWhitepaperFinal.pdf”. A questo punto si impongono alcune considerazioni:

1. la costruzione di un grande radiotelescopio sulla faccia nascosta della Luna è certamente uno dei più affascinanti tra i progetti a lunga scadenza attualmente allo studio. Ma gli alti costi e i problemi di ingegneria che comporta ne rimandano la realizzazione a fine secolo, se non oltre. Allora perché la Lockheed indica questo progetto tra gli obiettivi primari delle missioni “L2 – Farside”?

2. La stessa attenzione non è però riservata al Progetto PAC, che pure è propedeutico alla realizzazione del radiotelescopio, ed è un’iniziativa ufficiale di livello mondiale. Nell’intero documento della Lockheed non se ne fa parola.

3. Il punto L2 appare profondamente immerso nel cono di radioquiete che sovrasta il PAC, e di sicuro non ha una linea di vista diretta con la Terra, checché ne dicano gli esperti della Lockheed. Maccone chiede che L2 venga considerato off-limits, per garantire la piena radioquiete del PAC sottostante. Ma dove è previsto che dovrebbe posizionarsi il modulo Orion per condurre al meglio le operazioni durante le missioni “L2 – Farside”? Proprio in orbita intorno a L2, guarda caso!

Abbiamo allora ritenuto indispensabile rivolgerci direttamente al dottor Maccone, che ha così commentato:

“Io la intendo cosi`: che la Halo orbit attorno a L2 di Terra-Luna e`(debba essere, ndr) CIRCOLARE DI RAGGIO COSI` GRANDE DA VEDERE SIA TERRA CHE MOON FARSIDE (contemporaneamente, ndr)

In quanto al PAC, certo che sarebbe inondato da onde elettromagnetiche, ma di frequenze sperabilmente DIVERSE da quelle ascolate dal (futuro, ndr) radiotelescopio (che sorgerà,ndr) nel cratere Daedalus.

………..

In conclusione, anche con (nonostante, ndr) Orion, si protrebbe comunque fare della buona radio astronomia da Daedalus perche` l’enorme quantita` di noise (rumore, ndr) CHE VIENE DALLA TERRA e` comunque schermata, e il poco noise di Orion su bande note non dovrebbe costituire un problema. “

Di fronte a tanta diplomazia e a parole così sagge ed equilibrate, anche dei ruvidi e sospettosi freelance come noi devono chinare il capo e scendere a più miti consigli. Ci auguriamo quindi che il messaggio moderato di Maccone convinca gli uomini della Lockheed a rinunciare a eventuali atteggiamenti arroganti o prepotenti, e a comportarsi con maggior rispetto per la comunità scientifica internazionale e per le sue iniziative.

ROBERTO FLAIBANI