Il 14 luglio 2015, il Nuovi orizzonti La missione ha fatto la storia quando è diventato il primo veicolo spaziale robotico a condurre un sorvolo di Plutone. Il 31 dicembre 2018, ha fatto di nuovo la storia essendo il primo veicolo spaziale ad incontrarsi con un Kuiper Belt Object (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Inoltre, il Voyager 2 sonda si è recentemente unita alla sua sonda sorella (Voyager 1) nello spazio interstellare.
Alla luce di questi risultati, è comprensibile che le proposte per le missioni interstellari vengano nuovamente prese in considerazione. Ma cosa comporterebbe una missione simile e ne vale la pena? Kelvin F. Long, il co-fondatore dell'Iniziativa per gli studi interstellari (i4iS) e uno dei principali sostenitori del volo interstellare, ha recentemente pubblicato un documento a sostegno dell'idea di inviare missioni robotiche ai sistemi stellari vicini per condurre ricognizioni in loco.
L'articolo, intitolato "Sonde interstellari: i benefici per l'astronomia e l'astrofisica", è recentemente apparso online. Il documento riassume il materiale che Long presenterà al 47 ° Simposio IAA sull'astronomia spaziale futura e sulle missioni scientifiche del sistema solare - che fa parte del 70 ° Congresso Astronautico Internazionale - il 10 ottobre 2019; in particolare, la sessione relativa alle strategie e ai piani delle agenzie spaziali.
Per iniziare, Long delinea come l'astronomia / astrofisica (in particolare dove sono stati coinvolti i telescopi spaziali) e l'esplorazione dello spazio usando sonde robotiche abbiano avuto un profondo impatto sulla nostra specie. Come ha spiegato a Space Magazine via e-mail:
“Lo sforzo astronomico ha aperto i nostri orizzonti di conoscenza sull'origine e l'evoluzione del Sistema Solare, della galassia e dell'Universo in generale. È un'attività che gli umani hanno condotto probabilmente per decine di migliaia di anni mentre guardavamo verso le stelle e incoraggiavano la nostra curiosità. Non potremmo mai toccare le stelle, ma potremmo guardarle e la strumentazione ci ha dato il potenziale per guardarle ancora più da vicino. Quindi, la scoperta dello spettro elettromagnetico ci ha aiutato a capire l'Universo in un modo che non avevamo mai fatto prima. "
Allo stato attuale, gli sforzi dell'umanità per studiare pianeti e corpi celesti sono stati limitati interamente al Sistema Solare. Le missioni robotiche più lontane hanno viaggiato (il Voyager 1 e 2 sonde spaziali) sono state al limite esterno dell'eliopausa, il confine tra il nostro Sistema Solare e il mezzo interstellare.
Tutte queste missioni ci hanno insegnato molto sulla formazione planetaria, sulla storia e sull'evoluzione del nostro Sistema Solare e sul pianeta Terra stesso. E negli ultimi decenni, lo schieramento di missioni piace Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, e il Satellite in transito per l'esopianeta (TESS) hanno rivelato migliaia di pianeti oltre il nostro Sistema Solare.
Naturalmente, questo ha portato a un rinnovato interesse nel montare missioni che sarebbero in grado di esplorare direttamente i pianeti extrasolari. Allo stesso modo che piace alle missioni MESSAGGERO, Juno, Alba, e Nuovi orizzonti hanno esplorato Mercurio, Giove, Cerere e Vesta e Plutone, rispettivamente, queste missioni sarebbero responsabili di colmare il divario interstellare e trasmettere immagini e dati di pianeti lontani.
"[S] o la domanda è: siamo contenti di guardarli semplicemente da lontano o vorremmo andarci?" disse Long. “Le sonde spaziali offrono un chiaro vantaggio rispetto al telerilevamento a lungo raggio, che è il potenziale per indagini scientifiche dirette in situ dall'orbita o persino in superficie. In un universo in cui la Terra e persino il nostro sistema solare si riducono a un semplice punto blu pallido tra il vuoto, non saremmo pazzi a non provarci un giorno ”.
Ma, naturalmente, la prospettiva di esplorare altri sistemi solari presenta alcune grosse difficoltà, non ultimo il costo. Per dirla in prospettiva, il programma Apollo è costato circa $ 25,4 miliardi di dollari, che si risolvono a $ 143,7 miliardi se aggiustati per l'inflazione. Inviare una nave a un'altra stella è quindi come imbattersi in migliaia di miliardi.
Ma come ha spiegato Long, tutte queste sfide possono essere riassunte in due categorie. Il primo riguarda il fatto che ci manca la maturità tecnologica necessaria:
“Come tutti i veicoli spaziali, una sonda spaziale interstellare avrebbe bisogno di potenza, propulsione e altri sistemi per raggiungere la sua missione e raggiungere con successo il suo obiettivo e acquisire i suoi dati. Costruire veicoli spaziali che può andare abbastanza veloce da compiere il viaggio verso le stelle più vicine in un ragionevole periodo di vita umana e anche alimentare quei sistemi di propulsione, non è facile e supera le prestazioni di qualsiasi tecnologia che abbiamo mai lanciato nello spazio fino ad oggi da diversi ordini di grandezza. Tuttavia, i principi di base sui quali tali macchine opererebbero, dal punto di vista della fisica e dell'ingegneria, sono ben compresi. Richiede semplicemente un programma mirato di sforzi per renderlo possibile. "
Come indicato in un precedente post, ci vorrebbe un tempo incredibilmente lungo per avventurarsi anche nella stella più vicina. Utilizzando la tecnologia esistente, ci vorrebbe un veicolo spaziale da 19.000 a 81.000 anni per raggiungere Alpha Centauri. Anche usando la propulsione nucleare (una tecnologia fattibile ma non ancora testata), ci vorrebbero ancora 1000 anni per arrivarci.
Il secondo grande problema, secondo Long, è la mancanza di volontà politica. Allo stato attuale, il pianeta Terra sta affrontando molteplici problemi, i più grandi dei quali sono la sovrappopolazione, la povertà e il cambiamento climatico. Questi problemi, combinati, significano essenzialmente che l'umanità dovrà far fronte ai bisogni di miliardi di persone in più, occupandosi allo stesso tempo di risorse in diminuzione.
"Dati i problemi concorrenti sulla Terra, si ritiene che oggi non vi siano giustificazioni per approvare le spese di tali missioni", ha affermato Long. “Ovviamente, la scoperta di un esopianeta con biologia potenzialmente interessante potrebbe cambiare questo. Esiste il potenziale per il settore privato di tentare tali missioni, ma queste sono probabilmente in futuro, dal momento che la maggior parte degli sforzi privati sono concentrati sulla Luna e su Marte. "
L'unica eccezione a questo, spiega Long, è Breakthrough Initiatives " Progetto Starshot, che mira a inviare una sonda in scala di grammo a Proxima Centauri in soli 20 anni. Ciò sarebbe possibile utilizzando una vela leggera, che sarebbe accelerata dai laser a velocità relativistiche fino a 60.000 km / s (37.282 mps) o al 20% della velocità della luce.
Un simile concetto di missione è noto come Project Dragonfly, un concetto sviluppato da un team internazionale di scienziati di Tobias Häfner. È interessante notare che questa proposta è nata dallo stesso studio di progettazione concettuale che ha ispirato Starshot- che è stato ospitato da Initiative for Interstellar Studies (i4iS) nel 2013.
Piace Starshot, il Libellula chiamata di concetto per una vela leggera guidata dal laser che rimorcherebbe un veicolo spaziale fino a velocità relativistiche. Però, Libellula i veicoli spaziali sarebbero significativamente più pesanti di una sonda in scala di grammo, il che consentirebbe di includere più strumenti scientifici. L'astronave sarebbe anche rallentata da una vela magnetica all'arrivo.
Mentre le missioni come queste sono probabilmente costate in prossimità di $ 100 miliardi da sviluppare, Long ritiene certamente che questo nel regno dell'accessibilità economica dato i potenziali profitti. A proposito di profitti, una missione interstellare ne avrebbe in abbondanza, e tutto ciò sarebbe illuminante ed eccitante. Come ha detto a lungo:
“L'opportunità di condurre osservazioni ravvicinate di altri sistemi stellari ci darebbe una comprensione molto migliore di come si è formato il nostro Sistema Solare e anche la natura di stelle, galassie e fenomeni esotici come buchi neri, materia oscura ed energia oscura. Potrebbe anche darci previsioni migliori per il potenziale dei sistemi in evoluzione della vita. "
C'è anche la possibilità che le sonde spaziali che conducono viaggi interstellari a velocità relativistiche scoprano una nuova fisica. Allo stato attuale, gli scienziati comprendono l'Universo in termini di meccanica quantistica (comportamento della materia a livello subatomico) e Relatività generale (materia nella più grande scala - sistemi stellari, galassie, supercluster, ecc.).
Ad oggi, tutti i tentativi di trovare una Grand Unified Theory (GUT) - aka. una Teoria di tutto (TOE) - che avrebbe unito queste due scuole di pensiero sono fallite. A lungo afferma che le missioni scientifiche su altri sistemi stellari potrebbero benissimo fornire una nuova sintesi, che ci aiuterebbe a imparare molto di più sul funzionamento dell'Universo nel suo insieme.
Ma ovviamente, nessun discorso sui profitti sarebbe completo senza menzionare il più grande di tutti: trovare la vita! Anche se fosse solo una colonia di microbi, le implicazioni scientifiche sarebbero immense. Per quanto riguarda le implicazioni nel trovare una specie intelligente, le implicazioni sarebbero incommensurabili. Risolverebbe anche la domanda senza tempo se l'umanità sia sola o meno nell'Universo.
"Trovare la vita intelligente sarebbe un punto di svolta, dal momento che se fossimo in contatto con una tale specie e condividessimo le nostre conoscenze, ciò avrebbe un profondo effetto sulle nostre scienze ma anche sulle nostre filosofie personali", ha affermato Long. "Questo è importante se si considera la secolare questione delle origini umane."
Ma, naturalmente, deve accadere molto prima che si possano contemplare tali missioni. Per i principianti, i requisiti tecnologici, anche per un concetto tecnicamente fattibile come Starshot, devono essere affrontati con largo anticipo. Come tutti i potenziali rischi associati al volo interstellare a velocità relativistiche.
Ma soprattutto, dovremo sapere in anticipo dove inviare queste missioni al fine di massimizzare il ritorno scientifico sul nostro investimento. È qui che l'astronomia tradizionale e l'astrofisica avranno un ruolo importante. Come spiegato a lungo:
Prima che vengano lanciate missioni su altri sistemi stellari, sarà necessario innanzitutto caratterizzare il valore scientifico della visita di tali sistemi, che richiederà le piattaforme di osservazione astronomica a lungo raggio. Quindi, una volta lanciate le sonde, aiuteranno anche a calibrare le nostre misurazioni della scala della distanza cosmica, che aiuterà anche a migliorare i nostri strumenti astronomici. È chiaro quindi che qualsiasi specie che aspira a essere illuminata sull'Universo e sul suo posto in esso, dovrebbe abbracciare entrambe le forme di indagine poiché si rafforzano a vicenda.
Potrebbero volerci molti decenni prima che l'umanità sia pronta a dedicare tempo, energia e risorse a una missione interstellare. Oppure potrebbe essere solo una questione di anni prima che le proposte esistenti abbiano risolto tutti i problemi tecnici e logistici. Ad ogni modo, quando verrà montata una missione interstellare, sarà un evento importante ed estremamente storico.
E quando inizierà a inviare i dati dai sistemi stellari più vicini, sarà un evento senza precedenti nella storia. A parte i necessari progressi tecnologici, tutto ciò che serve è la volontà di realizzare gli investimenti cruciali.
