Civiltà aliene: due modelli in competizione

Le speculazioni sull’esistenza di civiltà extraterrestri analoghe alla nostra cadono naturalmente in due campi, che per convenienza possiamo descrivere come modello dello Stato Stazionario opposto al modello Big Bang (da non confondersi con le omonime teorie cosmologiche). C’è anche un modello ibrido che combina gli altri due alla maniera hegeliana (tesi – antitesi – sintesi).

Da bravo appassionato di Jazz (gli anni 50 e i primi 60 sono il periodo che preferisco), non mi è sfuggito che Stephen Ashworth, un frequente commentatore e collaboratore di Centauri Dreams, è anche un suonatore di sax tenore che si esibisce regolarmente nella zona di Oxford, in Inghilterra. Stephen è inoltre un acuto scrittore di cose che riguardano il nostro futuro nello spazio non solo attraverso il suo lavoro nel Journal della British Interplanetary Society, ma anche nel suo sito chiamato “Astronautica Evolution”, dedicato allo studio di “una base politica e sociale per una società ottimista, progressiva e astronautica, presente e futura”. Nell’articolo che segue, Stephen osserva modi diversi di concepire l’intelligenza extraterrestre, che propongono modelli differenti di emersione e disseminazione della vita nell’Universo. (Paul Gilster)

Il modello dello Stato Stazionario

Questo modello si rifà alla famosa equazione di Drake. Drake supponeva che per lungo tempo nel passato, e altrettanto nel tempo a venire, le civiltà sarebbero apparse, avrebbero compiuto il loro ciclo, e sarebbero poi sparite di nuovo. Il problema che lo interessava era se il tasso di visibilità delle civiltà capaci di comunicazioni radio interstellari e la loro longevità media erano grandi abbastanza da rendere statisticamente probabile per l’Umanità stabilire un contatto con un società aliena sorta nelle vicinanze, prima che la nostra civiltà o l’altra si estinguessero.

Drake considerava qualsiasi civiltà come fenomeno del tutto sedentario o statico. Perciò le posizioni dove potrebbero essere trovate oggi sono sempre le stesse in cui si erano evolute originariamente dai loro antenati biologici, e quindi molto simili alla Terra. Le civiltà dovevano trovarsi su pianeti orbitanti intorno a stelle simili al Sole, in orbite circolari vicine ad esso, nella zona chiamata abitabile (i pianeti al di fuori di questa zona, in cui l’acqua in forma liquida è rintracciabile in superficie, erano presumibilmente abitati solo da creature incapaci di sviluppare la radio astronomia, o di cambiare la chimica atmosferica… tanto più su pianeti privi dell’atmosfera stessa, ed erano quindi non rilevabili astronomicamente).

il diagramma 1 mostra schematicamente quante civiltà esistono in ogni istante nella Galassia secondo il modello dello Stato Stazionario. Per semplicità si assume che ogni sistema stellare possa ospitare una sola civiltà o nessuna. Il numero totale delle stelle continua ad aumentare lentamente mano a mano che le longeve stelle nane sono aggiunte alla popolazione. Il numero delle civiltà sale un po’ più velocemente quando i pianeti longevi entrano in gioco. Ci troviamo ora al punto A sull’asse del tempo. Il numero di stelle occupate in ogni momento è una piccola frazione del totale (il diagramma esagera la frazione per chiarezza). Per esempio, se noi condividessimo la Galassia con un milione di altre civiltà nel momento attuale, come gli ottimisti potrebbero sperare, allora solo 0,00001 dei sistemi stellari sarebbe correntemente occupato. Tutte queste civiltà vedono la luce indipendentemente l’una dall’altra. Le civiltà estinte non sono rimpiazzate sul loro pianeta di origine, ma lo sono da altre civiltà che nascono altrove. Le civiltà sono distribuite a caso attraverso la Galassia, sebbene Gonzalez, Brownlee e Ward abbiano aperto la discussione sul perché il centro e la periferia galattica potrebbero essere meno ospitali, contrariamente a un anello di pianeti parzialmentre fuori dal centro, dove infatti si trova oggi il Sistema Solare.

Le civiltà rimangono completamente dipendenti dal loro pianeta di origine, e la distanza tra i pianeti più vicini o più vicini a casa (forse decine di anni-luce, ma anche di più: nella loro relazione del 1984 sulle astronavi-arca Martin e Bond parlavano di 140 anni-luce) impedisce la colonizzazione interstellare.

Il modello Big Bang

Nel suo libro Contact with Alien Civilisations, Michael Michaud riesamina l’idea di un certo numero di persone, tra cui Freeman Dyson e Seth Shostak, che erano andate concettualmente oltre l’equazione di Drake, tenendo conto delle possibilità di colonizzazioni interstellari. Una visione simile è stata fatta propria da Ian Crawford, che in un articolo su Scientific American di qualche anno fa discuteva la prospettiva di una civiltà dinamica che colonizzava l’intera Galassia saltando da una stella all’altra. Usando tecnologie oggi concepibili (per esempio un razzo a fusione nucleare), un’ondata di coloni di una civiltà in espansione della nostra Galassia può impiegare 1000 anni per compiere un salto di 5 anni luce (cioè, viaggiare per 500 anni a 1% della velocità della luce, poi spendere altri 500 anni per costruire sufficienti infrastrutture per poter eseguire un altro salto). Dato che la Galassia misura circa centomila anni luce di diametro, quella civiltà potrebbe distribuire civiltà satelliti in ogni sistema stellare adatto entro 20 milioni di anni. Questo, comunque, rappresenta lo 0,2% dell’età della Galassia. L’introduzione di navi più veloci non farebbe nessuna differenza: anche senza il motore a curvatura o il movimento FTL, su una scala del tempo cosmologica una tale transizione da civiltà “in nessun posto” a civiltà “in qualsiasi posto” è, come dimostrato da Crawford, essenzialmente istantanea. Per molto tempo allora, la Galassia risulta completamente vuota di ogni forma di vita intelligente. Ma ecco che un’unica civiltà appare e si espande in tutta la Galassia in una fiammata espansionistica che noi chiamiamo Big Bang. Di conseguenza, i luoghi in cui la vita intelligente e tecnologica può essere rintracciata sono praticamente tutte colonie, e questa vita è ubiqua e permanente.

Il diagramma 2 mostra schematicamente quante civiltà esistono in ogni momento nella Galassia secondo il modello Big Bang. Se l’Umanità è sola, allora ci troviamo al punto B. Ma c’è una possibilità, per quanto piccola, che un’altra civiltà nella nostra Galassia sia, diciamo, solo un milione di anni più avanti a noi, e che non abbia ancora colonizzato la nostra parte della Galassia, nel qual caso siamo al punto C.

In contrasto con il modello delle Stato Stazionario, in cui i sistemi stellari sono occupati a caso, qui lo sono da colonie contenute in una bolla di espansione centrata sul pianeta di origine della prima civiltà. Due o più bolle di questo tipo possono apparire, ma solo se due o più civiltà indipendentemente compiono il salto tecnologico che apre le porte della colonizzazione dello spazio entro 20 milioni di anni l’una dall’altra, cosa molto improbabile in qualsiasi galassia. Una volta che il Big Bang è completato, il numero di sistemi stellari occupati ad ogni istante è una larga frazione del totale, includendo virtualmente tutte le stelle della sequenza principale, quindi certamente sopra lo 0,9 del totale.

Le colonie appartenenti alle civiltà collassate sono facili da riconoscere tra le altre. In realtà, ogni singola civiltà può collassare (proprio come ogni singolo individuo di una popolazione può morire) ma fino a quando ogni civiltà riesce a dar vita a più di una colonia nel corso della sua esistenza, la popolazione galattica continua a crescere.

La civiltà originaria lascia velocemente il suo pianeta di partenza e adotta una nuova modalità spazio-coloniale che permette ai suoi membri di prosperare in tutti i sistemi stellari stabili utilizzando risorse di origine planetaria o asteroidale. Da una parte, ciò riduce la lunghezza del viaggio interstellare per queste specie, dall’altra le prepara alle condizioni di viaggio tipiche delle astronavi-arca. Ma tutte le civiltà che evolvono dopo il Big Bang (a meno che non appaiano quasi simultaneamente ad esso, nelle vicinanze del punto C sul Diagramma), crescono in un ambiente dominato dalla locale colonia della civiltà originaria.

Le loro modalità di accesso al trasporto spaziale potrebbero essere analoghe a quelle che un popolo tribale oggi sulla Terra può o non può dover sviluppare nei confronti dell’attuale tecnologia dei consumi, del potere finanziario e della rete dei trasporti.

L’equazione di Drake

Si deve sottolineare con forza che la famosa equazione di Drake, con la sua stringa di fattori probabilistici da moltiplicare l’uno con l’altro, si applica solo nel caso del modello dello Stato Stazionario. Se, al contrario, la colonizzazione interstellare è il risultato dell’emersione di una civiltà tecnologica in una Galassia non sviluppata, allora l’equazione di Drake assume la seguente forma semplificata:

se T<TB (cioè il tempo al punto B del diagramma), allora il numero di civiltà è uguale a zero (N=0)

se T=TB , allora N=1

se T=TB + poche decine di milioni di anni, allora il valore di N cresce rapidamente

se T=TB + poche decine di milioni di anni, e poi in avanti per il resto della vita della Galassia, il valore di N è più o meno pari al numero di sistemi stellari adatti a ospitare una civiltà tecnologica.

Data la relativa brevità dello stadio di Big Bang, e la presenza di molti fattori sconosciuti che governano l’espansione della civiltà da un solo sistema stellare a molti, sarebbe utile cercare di raggiungere la massima precisione possibile nella stima di crescita per lo stadio 3.

Il Modello Ibrido

E’ possibile combinare questi modelli contrastanti in un singolo modello ibrido se qualche civiltà emergente riesce a raggiungere il livello tecnologico della radioastronomia, ma non a sviluppare il viaggio interplanetario e di conseguenza la colonizzazione dello spazio interstellare.

Il diagramma 3 mostra quante civiltà esistono nello stesso istante nella Galassia, secondo il modello ibrido. Se la nostra civiltà collassa prima che noi si riesca a stabilire colonie extraterrestri allora siamo al punto A, se invece abbiamo successo nell’espansione spaziale allora siamo al punto B; in ambedue i casi, è difficile che si riescano a trovare partner per la conversazione interstellare. Il livello di sviluppo al quale dobbiamo arrivare per utilizzare la radioastronomia non è di per se sostenibile a lungo termine, lo definirei piuttosto uno stadio intermedio instabile. Una volta arrivata al punto di avere la radioastronomia, una civiltà potrebbe completare la transizione verso lo spazio entro pochi secoli, oppure collassare completamente.

Ciò significa che la longevità di una società che ha cercato di stabilizzarsi a quel livello sarebbe molto ridotta, certamente meno di mille anni; il numero di tali civiltà presenti in qualsiasi momento sarebbe quindi altrettanto piccolo, e la distanza minima oltre alla quale ogni messaggio avrebbe dovuto essere scambiato inversamente grande, rendendo improbabile ogni comunicazione soddisfacente.

(Se ci fossero nella Galasia ad ogni istante almeno 1000 civiltà, per esempio N=L nella equazione di Drake dopo che tutti gli altri fattori si erano approssimativamente compensati l’un l’altro, e 1011 stelle nella Galassia, allora per un intervallo medio tra una stella e l’altra di 5 anni luce, tra ogni civiltà tecnologica e l’altra ci sarebbe stato un intervallo medio di 2000 anni luce. Il tempo d’attesa tra la spedizione della domanda e l’arrivo della risposta sarebbe più grande della durata della vita delle due civiltà).

Cosa possiamo dire del punto D del diagramma? Se la posizione dell’Umanità fosse proprio su quel punto, corrisponderebbe a uno scenario in cui la Galassia è dominata da una o più specie aliene, della cui esistenza noi siamo del tutto inconsapevoli. Sebbene ciò sia possibile in linea di principio, non è però soddisfacente dal punto di vista scientifico, perchè introduce nuova complessità nella immagine che ci siamo fatti dell’universo, senza però fornire nuovi dati utili alla interpretazione delle osservazioni. Piuttosto che ipotizzare l’esistenza di una cultura aliena avanzata, e poi quella di un meccanismo che nasconda la sua immagine alla nostra vista, e la sostituisca con quella di una Galassia apparentemente incontaminata da qualsiasi forma di civiltà, è più conveniente supporre che l’apparente isolamento nella Galassia sia reale, fino a prova contraria.

La questione della longevità

Considerate le moderne paure a proposito di guerra nucleare, prezzo della benzina, degenerazione dell’ambiente e della società, disastri tecnologici, mutazione del clima e terrorismo, condite con una forte dose di rimorso post-coloniale e disgusto per se stessi. Per molta gente è contrario al buon senso pensare che una civiltà come la nostra potrebbe diventare un dato permanente dell’universo.

Qual’è la lezione che riceviamo dall’evoluzione della vita nel passato? Prima di tutto deve essere riconosciuto che l’umanità industriale è cosi differente dai nostri antenati pre-industriali, quanto loro lo erano dagli organismi monocellulari precambriani. A meno che non si obietti che una scienza e una tecnologia come queste siano in qualche modo innaturali, un’aberrazione dell’ordine naturale dato da Dio, allora i fatti devono essere riconosciuti: un nuovo tipo di vita è emerso con capacità mai viste prima, inclusa quella di arrivare su altri corpi celesti, e di fare una selezione del materiale grezzo trovato sul posto. Ciò non era mai stato possibile prima, salvo che nei casi marginali di piccoli numeri di batteri scambiati casualmente tra Marte e Terra.

Il cammino dell’evoluzione fa sì che da ciascun livello biologico si possa accedere a quello immediatamente superiore, fondendosi con esso: quindi dalle cellule procariotiche a quelle eucariotiche, alla vita multicellulare, a quella tecnologica (detto con parole mie: microbiota, gaiabiota, tecnobiota – n.d.a.). Non appena appare un nuovo livello di complessità, il livello precedente persiste in simbiosi con esso. Inoltre, la vita batterica non sopravviverà quando Marte e Terra verranno completamente bruciati dal Sole,  nel momento in cui entrerà nella sua fase di gigante rossa. Se la nostra civiltà soddisferà in pieno il proprio potenziale, allora questi organismi meno complessi continueranno a vivere e prosperare a lungo dopo la morte del Sole, insieme ai loro discendenti. Il percorso dell’evoluzione suggerisce non solo che la nostra civiltà tecnologica produrrà un suo successore di qualche tipo a un più alto livello di complessità, ma anche che non si estinguerà dopo che il suo successore si sarà adeguatamente installato.

E’ chiaro che la nostra società sta attraversando un periodo di rapida transizione, non ancora ben delineato. Sta ancora sperimentando rivoluzioni tecnologiche e sociali, non ha ancora raggiunto la sua forma finale ed è ancora una monocultura. Solo quando sarà maturata tecnologicamente e comincerà a diversificarsi in una varietà di luoghi nel Sistema Solare, e magari presso i sistemi stellari più vicini, sarà possibile dire che la civiltà è finalmente arrivata. Quando sarà giunta in piena fioritura, i suoi settori più dinamici si spargeranno certamente tutt’intorno perché, a prescindere da cause ben precise, è quello che la vita ha sempre fatto. Alla domanda: ”dove si possono trovare i batteri sulla Terra”? La risposta è: “da nessuna parte”, se facciamo riferimento a un imprecisato periodo di tempo sulla Terra primordiale. A questo punto c’è il Big Bang, una relativamente breve esplosione di vita batterica, e quindi la risposta al quesito diventa: “ovunque”. La nostra società industriale deve ancora sperimentare l’equivalente del Big Bang batterico o dell’esplosione cambrianica di 550 milioni di anni fa, quando nacque una pletora di nuovi e diversi organismi multicellulari, e ciascuno prese la sua strada. Ciò richiede che i nostri discendenti si espandano su scala interplanetaria e alla fine interstellare. Quando loro lo faranno, o qualche altra civiltà lo farà al loro posto se loro non lo avranno già fatto, e se la vita si svilupperà nel futuro come ha fatto nel passato, allora la civiltà diventerà certamente una caratteristica ubiqua e universale della Galassia per quanto possiamo vedere lontano nel futuro.

Rispondere al paradosso di Fermi

Questo tema è stato discusso nei particolari lo scorso dicembre nel blog I4IS. In breve la questione è: come mai nessuna civiltà aliena è ancora arrivata da noi partendo da un punto qualsiasi, dato che l’universo è popolato di sistemi stellari con pianeti simili alla Terra, ed è circa tre volte più vecchio del Sistema Solare?

La ragione per cui la gente ritenga questo un problema, e si riferisca ad esso come a un paradosso, è che la gente è ormai “sposata” a una visione tradizionale iniziata con Darwin, cioè che la vita si è evoluta chimicamente sulla Terra, in un piccolo stagno caldo, o in un pezzo di argilla umida, o in uno sfiato idrotermale. Se è stato proprio questo il caso, allora dato che la vita si è evoluta entro circa 300 milioni di anni dopo la fine dell’Intenso Bombardamento Tardivo (secondo il Modello di Nizza, l’evento ha avuto luogo nel Sistema Solare tra 3,8 e 4,1 miliardi di anni fa – n.d.t.), avrebbe dovuto fare la stessa cosa in moltissimi altri pianeti, miliardi di anni prima.

Ma Robert Zubrin fa centro sostenendo che c’è un enorme salto di complessità tra il più semplice batterio noto alla scienza e la molecola più complessa che può essere sintetizzata in laboratorio. Qualche forma di vita proto-batterica deve aver preceduto la vita come noi la conosciamo. Ma non ci sono prove di vita proto-batterica sulla Terra. Questo, a mio avviso, è un’importante prova che, contrariamente al punto di vista generalmente accettato, la vita non evolve da sostanze non viventi su pianeti simili alla Terra. Coloro che credono nella teoria tradizionale sostengono che i proto-organismi, che compaiono in seguito all’evoluzione delle cellule batteriche, vengano rapidamente divorati da esse. E’ plausibile questo? Gli organismi monocellulari non vengono eliminati dall’ambiente da quelli pluricellulari; essi sono ovunque. Le proto-cellule non verrebbero trovate ovunque in numero enormemente superiore a quello delle cellule, come queste a loro volta sono molto più numerose degli animali pluricellulari? I biologi osserverebbero allora una catena continua di organismi per tutto il loro sviluppo fino alla più piccola molecola capace di autoriprodursi.

L’ovvio scenario alternativo presenta l’emersione della vita prima in un ambiente in microgravità, qualcosa come un nucleo di cometa, comunque un avvenimento molto raro. C’è stato un certo interesse intorno alla Sperimentazione della crescita di proteine in microgravità nella Stazione Spaziale Internazionale: forse la mancanza di gravità è essenziale per un primo passo nel processo di sviluppo della prima molecola autoreplicante. Ma anche se la prima fase di abiogenesi necessita per aver luogo di un mondo di tipo terrestre, potrebbe anche accadere così raramente che non ci sarebbe nemmeno il tempo di produrre vita pluricellulare in un solo mondo, se non dando un vantaggio alla Terra attraverso la disseminazione nello spazio dei materiali originatisi per impatto.

Questo disconnette l’emersione iniziale dalla successiva evoluzione in organismi multicellulari, consente un periodo all’incirca 100 volte più lungo per completare il salto di complessità iniziale, spiega perchè i proto-batteri non sono stati mai trovati sulla Terra e inoltre aumenta i requisiti richiesti per un già poco probabile trasferimento spaziale da attuarsi prima che l’evoluzione verso gli organismi multicellulari possa incominciare, spingendo il Big Bang della vita tecnobiotica verso la parte destra del diagramma.

Ma non troppo a destra. Per tutti quelli che reputano 13,7 miliardi di anni (l’età dell’universo convenzionalmente accettata) essere un periodo di tempo oltre ogni immaginazione, l’universo è ancora giovane. Giudicando dalla durata delle stelle più longeve, le nane rosse, l’universo continuerà a contenere stelle e pianeti come noi li conosciamo per un periodo dell’ordine di decine di milioni di miliardi di anni a venire, sebbene le stelle più luminose saranno scomparse molto tempo prima. Se l’universo forse un essere umano sarebbe ancora come un bambino di un mese.

C’è un altro fattore che può avere una parte nel gioco. Carl Sagan ha descritto come la moderna mania dell’incontro con gli alieni (o meglio, di un rapimento effettuato dagli alieni) perpetua il fenomeno dell’incontro con gli angeli, i demoni e Maria Vergine, in uso nei secoli passati. L’inondazione di speculazioni sulle civiltà aliene (Dove sono? Sono amici o nemici?) potrebbe essere forse l’equivalente moderno della ricerca di Dio? La gente comune brama ancora di essere sottomessa a un Superno (Overlord in inglese – il nome dato agli alieni da Arthur Clarke nel suo libro “Le Guide del Tramonto” (Childhood’s End)), sia esso benevolo o pronto a punirci? Fino a quando non troviamo nessuna prova di intelligenza aliena, la spiegazione più semplice sarà che non c’era dove abbiamo guardato, come dire che nel mio garage non c’è nessun drago invisibile (un’immagine cara a Carl Sagan). Dobbiamo quindi guardare più avanti in attesa che sia possibile utilizzare nuove osservazioni per escludere uno dei modelli descritti qui.

Traduzione di ROBERTO FLAIBANI

Titolo originale “Alien Civilisation: Two Competing Models”   ” di Stephen Ashworth

pubblicato il18 settembre 2013 Astronautica Evolution e anche in Centauri Dreams

FONTI:

Ian Crawford, “Where Are They?”, Scientific American, July 2000, p.28-33.

Guillermo Gonzalez, Donald Brownlee and Peter D. Ward, “Refuges for Life in a Hostile Universe”, Scientific American, October 2001, p.52-59.

Michael A.G. Michaud, Contact with Alien Civilisations (Copernicus, 2007).

Carl Sagan, The Demon-Haunted World: Science as a Candle in the Dark (Headline, 1997); Contact (Century Hutchinson, 1986).

Robert Zubrin, “Interstellar Panspermia Reconsidered”, JBIS, vol.54, no.7/8 (July/August 2001), p.262-269.

BIS-Italia a Frascati con i ricercatori

Si concludono gli appuntamenti di Frascati Scienza. Dal 21 al 27 settembre la settimana è stata carica di incontri per avvicinare il grande pubblico alla ricerca scientifica, ma più di tutto a chi ne ha fatto il proprio obbiettivo professionale, gli scienziati e i ricercatori.

La giornata inaugurale si era svolta in pieno centro di Roma, in Piazza in Lucina, con l’evento  “Ricerca i Ricercatori”: un invito e un auspicio a tenersi stretto il patrimonio di conoscenze e sapere, per contrastare la fuga dei cervelli dall’Italia e favorire le carriere professionali legate alla tecnologia, alla scienza e quindi al futuro.

Questa inusuale kermesse non può che concludersi con la “Notte Europea dei Ricercatori”, oggi 27 settembre. In questa occasione  l’Esa, l’Agenzia spaziale europea, aprirà le porte del proprio centro a Frascati. L’evento, che si svolge nello stesso giorno in 300 città europee, è organizzato dall’Unione Europea, e permette di esplorare a grandi linee il mondo della scienza, in particolare quello dell’esplorazione spaziale, con maggior riguardo alla figura professionale del ricercatore e dello scienziato.

Bis-Italia, la sezione italiana della British Interplanetary Society,  ha avuto modo di segnalare al pubblico le proprie attività in Italia. Tutti i membri della associazione possono fare riferimento a Bis Italia per eventi locali, notizie e riunioni. Lavorando a stretto contatto con Alistair Scott, Presidente della BIS britannica, e con il Consiglio della BIS, la sezione italiana ha aiutato a definire un insieme di regole per la gestione delle future sezioni internazionali. Lo stesso Scott, in un discorso recentemente tenuto a Pechino nel corso di attività collegate con il Congresso Internazionale di  Astronautica,  ha sostenuto la necessità, per la Bis del 21mo secolo, di fondare sezioni locali e ha citato l’esempio della Bis-Italia, la prima ad essere stata creata, nel febbraio di quest’anno, e già operativa dopo pochi mesi, con eventi e incontri.

“Crediamo nel ruolo che tali sezioni locali potranno avere nel futuro dell’associazione – ha detto Scott – e speriamo che i nostri soci non britannici comprendano il vantaggio di avere un gruppo sul loro territrio nel quale scambiare idee, esperienze e, in particolare, partecipare a progetti in vari ambiti. Stiamo anche pianificando una serie di attività educative e abbiamo l’obiettivo di partecipare ai principali eventi spaziali. Come soci, o ‘fellows’, della BIS, basta avere un indirizzo italiano per essere considerati membri della BIS Italia”.

La fondazione della British Interplanetary Society risale a prima della Seconda Guerra Mondiale. La sua mission è indirizzata alla esplorazione scientifica dello spazio, fornendo anche contributi innovativi sulla loro fattibilità scientifica.  Altre informazioni su BIS-Italia possono essere rintracciate nel sito internazionale, oppure sulla neonata pagina Facebook dell’associazione.

GIANVITTORIO FEDELE

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

Un professore tra le antenne

Comunicato Stampa n.8

2/9/2012 – prot 08/12/rf

 Si può ben dire che la carriera di Michael (“Mike”) Garrett si sia svolta tra le antenne dei più grandi radiotelescopi del mondo! Dopo essersi laureato a Glasgow nell’86, è all’ombra della grande parabola del Lovell Telescope dell’Osservatorio di Jodrell Bank che ottiene il dottorato, quattro anni dopo.

Oggi Mike Garrett è professore di tecnica radioastronomica all’Università di Leiden e Direttore Generale e Scientifico di ASTRON, l’Istituto Olandese di Radioastronomia, che controlla il modernissimo LOFAR (LOw Frequency ARray), considerato il più potente radiotelescopio oggi in servizio. Lo strumento opera nella banda delle frequenze radio comprese tra 90 e 250 MHz e si compone di 25.000 antenne, ciascuna con delle dimensioni di 2 metri, raccolte in 50 stazioni, di cui 36 dislocate in Olanda, 5 in Germania e 3 ciascuna nel Regno Unito, Francia e Svezia, tutte collegate fra loro tramite cavi in fibra ottica da 10 gigabit al secondo. LOFAR è totalmente digitale, senza parti mobili, è gestito da un supercomputer IBM BlueGene/P, e offre prestazioni pari a quelle di una ipotetica parabola di 1000 km di diametro.

Ma prima di arrivare ad ASTRON, Mike Garrett ha ricoperto altri incarichi prestigiosi: è stato direttore del JIVE (Joint Institute for the Very Long Baseline Interferometry in Europe) e presidente del SSEC (Square Kilometer Array (SKA) Science & Engineering Committee). L’esperienza maturata dev’essere stata importante per Mike, perchè, nonostante gli onerosi incarichi assunti con ASTRON e l’Università di Leiden, ha accettato di entrare a far parte del Consiglio di Amministrazione di SKA.

Lo Square Kilometer Array è un progetto internazionale da 1,5 miliardi di euro che prevede la costruzione di uno strumento in grado di coprire le frequenze da 70MHz a 10GHz, estendibile fino a 30GHz in una fase successiva. Per coprire una gamma di frequenze così ampia si dovranno utilizzare antenne diverse, dai dipoli, in uso al LOFAR, ai piatti parabolici stile ATA, l’Allen Telescope Array del SETI Institute in California. L’impianto sarà suddiviso in due parti: l’una, operativa nelle frequenze più alte e costituita da 2500 antenne, sarà ospitata dal Sud Africa, mentre l’altra si articola in 280 stazioni per antenne con sensori a bassa frequenza e sarà costruita in Australia. Lo SKA, inoltre, integrerà due piccoli radiotelescopi “precursori”, il MeerKAT in Sud Africa e l’ASKAP in Australia, che stanno per iniziare la loro attività di ricerca e collaudo delle tecnologie che dovrebbero essere usate nello SKA in seguito. L’inizio dei lavori è previsto per il 2019 e la consegna del radiotelescopio “chiavi in mano” nel 2025.

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

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

Mike Garrett interverrà martedì 25/9 alle ore 10:00 con un discorso dal titolo:

“How SETI can benefit from the transformation of Radio Astronomy.”

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.

In arrivo a San Marino i nuovi cercatori di civiltà aliene

Comunicato stampa n.6
10/08/12 – prot. 06/12/rf

Dicono che Gerry Harp conservi perennemente una bottiglia di champagne in ghiaccio, per ogni evenienza. L’attuale uomo di punta del SETI Institute conferma che ogni due anni la bottiglia viene bevuta per festeggiare i risultati conseguiti fino ad allora, e sostituita con una nuova. Nato professionalmente come fisico dei semiconduttori, si è occupato con successo di meccanica quantistica e di olografia. La conversione alla radioastronomia e al SETI deriva dall’incontro con la leggendaria Jill Tarter, di cui è diventato assiduo collaboratore, e che pochi mesi fa ha sostituito nel prestigioso incarico di Direttore delle Ricerche del SETI Institute.

Per Harp non saranno rose e fiori. Di finanziamento pubblico non si parla più da anni. Paul Allen, co-fondatore di Microsoft, dopo aver finanziato la nascita del radiotelescopio ATA (Allen Telescope Array, appunto), si è ritirato dall’impresa quando poco più del 10% dell’impianto era stato costruito. Unico strumento al mondo a essere stato progettato specificatamente per la ricerca di segnali di provenienza extraterrestre, una volta completato l’ATA non sarà costituito da un unico piatto, ma da un insieme di 350 elementi che potrebbe rivaleggiare con un piatto di 100 metri di diametro. Ma la vera forza dell’ATA sta nella sua elasticità di utilizzo, che gli consente di lavorare anche con solo 42 elementi disponibili (seppure a prestazioni ridotte), e alle sue grandi qualità come interferometro. “L’attività di ricerca che stiamo facendo oggi non è nemmeno paragonabile con quella che si faceva 35 anni fa – ha dichiarato Harp in una recente intervista rilasciata a IEEE Spectrum – Stiamo passando al vaglio un mucchio di segnali in più, e monitoriamo milioni e milioni di frequenze contemporaneamente. La ricerca continua a espandersi a un ritmo esponenziale, il doppio di quello previsto dalla legge di Moore.” Con Harp il SETI sta entrando in una nuova era.

Quando gli chiesero dove aveva lavorato prima di venire alla Berkeley, rispose: “A letto, con il mio computer portatile”. Andrew Siemion fa parte della nuova leva di astronomi che frequentano il SETI Institute, e, nonostante la giovane età, possiede già un ragguardevole curriculum. Due delle tante relazioni pubblicate in passato sembrano maggiormente in grado di presentare il lavoro di questo giovane scienziato all’attenzione degli space enthusiasts e degli astrofili italiani.

 L’attuale e la futura strumentazione SETI in gamma radio e ottica, dove Siemion firma per primo, insieme ad altri 15 scienziati. L’articolo descrive il “Search for Extraterrestrial Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations Spectrometer (SERENDIP V.v)”, recentemente entrato in servizio, e due strumenti in via di sviluppo: il “Heterogeneous Radio SETI Spectrometer” (HRSS) per osservazioni in gamma radio, e l’ “Optical SETI Fast Photometer” (OSFP), per quelle in gamma ottica.

L’identificazione dei segnali “candidati” e la rimozione delle interferenze in seti@home . Ad aprile 2010, i numerosissimi volontari del progetto avevano rilevato oltre 4,2 miliardi di potenziali “segnali” nei dati raccolti dal telescopio di Arecibo a partire dal 1999. Anche se è molto probabile che tutti questi candidati non siano altro che rumori casuali e radiointerferenze, esiste ancora una pur minima possibilità che in quell’enorme quantità di dati sia effettivamente nascosta la registrazione di una trasmissione extraterrestre. L’articolo descrive il processo di rimozione delle interferenze e i metodi in uso per identificare i segnali candidati meritevoli di ulteriori investigazioni.

Per informazioni contattare San Marino Scienza
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contatti: congresso@sanmarinoscienza.org , 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.  Associazione Culturale Chimicare. Carnevale della Chimica. Il Tredicesimo Cavaliere. Storie di Scienza.

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

Blog, CVB e San Marino Scienza insieme per diffondere l’informazione scientifica

Comunicato stampa # 4

 

Il ruolo raggiunto ormai in Italia dai blog scientifici non può più essere trascurato, né dal punto di vista dell’influenza sul pubblico e i media tradizionali, né da quello dell’autorevolezza d’insieme nell’ambito della diffusione della cultura scientifica e della creazione di un’opinione condivisa tra chi, per mestiere o per passione, è accomunato dall’interesse per la scienza e la sua divulgazione.

Proprio per questo, il Convention & Visitors Bureau di San Marino, di concerto con San Marino Scienza, ha stipulato con l’Associazione Chimicare un accordo di collaborazione per il sostegno scientifico-divulgativo e promozionale del Quarto Congresso IAA. A suggellare l’inedita e suggestiva alleanza sta la decisione di presentare, in contemporanea al Congresso, un’edizione unificata del Carnevale della Chimica e della Fisica, e di condividere il tema “Cercando Tracce di Vita nell’Universo”, che quindi sarà a un tempo titolo del Congresso e tema ufficiale per gli articoli dei blog “carnevalisti”.

Ma che cos’è un Carnevale scientifico? Spieghiamolo con un esempio.

Un gruppo di blogger, accomunati dalla passione per la medesima disciplina scientifica, per esempio la Chimica, si riunisce e affida a uno di loro, per un mese, l’incarico di “blogger ospitante”. I doveri dell’ospitante sono sostanzialmente due: scegliere l’argomento di discussione e dopo 30 giorni pubblicare un lungo articolo conclusivo che illustri e segnali tutti gli articoli pubblicati dai colleghi, ciascuno sul proprio blog. Questo mega-articolo viene poi diffuso capillarmente, dentro e fuori Internet. Tutto ciò, se ripetuto con regolarità per un congruo numero di volte durante l’anno, viene chiamato “Carnevale”, il Carnevale della Chimica, nel nostro caso.

Per approfondire: pagina su Scientificando e inoltre: San Marino Scienza

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

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

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

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“