Immagina la scena: è un futuro non troppo lontano e l'umanità ha iniziato a costruire colonie e habitat in tutto il nostro sistema solare. Ci stiamo preparando per fare il prossimo grande passo verso l'ignoto - in realtà lasciando l'accogliente protezione dell'eliosfera del Sole e avventurandoci nello spazio interstellare. Prima che possa accadere questo futuro, tuttavia, c'è una cosa importante che viene spesso trascurata nelle discussioni su questo argomento.
Navigazione.
Proprio come una volta i marinai usavano le stelle per navigare nel mare, i viaggiatori nello spazio potrebbero essere in grado di usare le stelle per navigare nel sistema solare. Tranne che questa volta, le stelle che useremo saranno quelle morte. Una classe specifica di stelle di neutroni note come pulsar, definite dai ripetuti impulsi di radiazione che emettono. Il trucco, secondo un recente articolo, potrebbe essere quello di utilizzare le pulsar come una forma di GPS interplanetario - e forse anche interstellare -.
Teorie e idee sui motori di veicoli spaziali sono abbondanti. Fondazioni come Icarus Interstellar sostengono fortemente lo sviluppo di nuovi sistemi di propulsione, con alcuni sistemi come i propulsori VASIMR che sembrano piuttosto promettenti. Nel frattempo, si prevede che i missili a fusione saranno in grado di portare i passeggeri in un viaggio di andata e ritorno dalla Terra a Marte in soli 30 giorni, e altri ricercatori stanno lavorando su unità di curvatura della vita reale, non diversamente da quelle che tutti conosciamo e amiamo dai film.
GPS interplanetario
Ma la navigazione è altrettanto importante. Dopotutto, lo spazio è incredibilmente vasto e per lo più vuoto. La prospettiva di perdersi nel vuoto è, francamente, terrificante.
Fino ad oggi, questo non è stato un problema, soprattutto visto che abbiamo inviato solo una manciata di imbarcazioni oltre Marte. Di conseguenza, attualmente utilizziamo un miscuglio disordinato di tecniche per tenere traccia dei veicoli spaziali da qui sulla Terra, essenzialmente per rintracciarli con i telescopi facendo affidamento pesantemente sulla loro traiettoria pianificata. Ciò è accurato solo quanto lo sono i nostri strumenti qui sulla Terra, nel senso che man mano che un'imbarcazione si allontana, la nostra idea di dove sia esattamente diventa sempre meno accurata.
Tutto questo va bene quando abbiamo solo poche imbarcazioni da tracciare, ma quando i viaggi nello spazio diventano più facilmente raggiungibili e i passeggeri umani sono coinvolti, instradare tutto attraverso la Terra inizierà a diventare sempre più difficile. Questo è particolarmente vero se stiamo pianificando di lasciare i confini della nostra stella di casa - Voyager 2 è attualmente a più di 14 ore luce di distanza, il che significa che le trasmissioni basate sulla Terra impiegano più di mezza giornata per raggiungerla.
Navigare sulla Terra con la tecnologia moderna è abbastanza semplice grazie alla gamma di satelliti GPS che abbiamo in orbita attorno al nostro mondo. Quei satelliti trasmettono costantemente segnali che, a loro volta, vengono ricevuti dall'unità GPS che potresti avere sul cruscotto dell'auto o in tasca. Come con tutte le altre trasmissioni elettromagnetiche, quei segnali viaggiano alla velocità della luce, dando un leggero ritardo tra quando sono stati trasmessi e quando sono ricevuti. Utilizzando i segnali di 4 o più satelliti e temporizzando tali ritardi, un'unità GPS può individuare con precisione la tua posizione sulla superficie della Terra.
Il sistema di navigazione pulsar proposto da Werner Becker, Mike Bernhardt e Axel Jessner presso il Max Planck Institute, funziona in modo molto simile, usando gli impulsi emessi dalle pulsar. Conoscendo la posizione iniziale e la velocità del tuo veicolo spaziale, registrando quegli impulsi e trattando il Sole come un punto di riferimento fisso, puoi calcolare la tua posizione esatta all'interno del sistema solare.
Considerando che il Sole viene riparato in questo modo viene tecnicamente indicato come un quadro di riferimento inerziale e se compensi il movimento del Sole attraverso la nostra galassia, il sistema funziona ancora perfettamente quando lascia il sistema solare! Tutto ciò che serve è tenere traccia di un minimo di 3 pulsar (idealmente 10, per i risultati più accurati), e puoi individuare la tua posizione con una precisione sorprendente!
È interessante notare che l'idea di usare le pulsar come fari di navigazione risale al 1974, in particolare non molto tempo dopo che Carl Sagan aveva usato le pulsar per mostrare la posizione della Terra sulle placche attaccate alle sonde spaziali Pioneer 10 e 11. Se il Progetto Daedalus fosse mai stato costruito, avrebbe potuto essere dotato di un sistema non dissimile da quello qui descritto.
Imballando per il lungo raggio
Becker e i suoi colleghi hanno esaminato i diversi tipi di pulsar visibili nel cielo e hanno selezionato un tipo noto come pulsar a rotazione come il miglior tipo da utilizzare per un sistema di posizionamento galattico. In particolare, un sottotipo di questi noti come pulsar millisecondi è l'ideale. Essendo più anziani della maggior parte delle pulsar, hanno campi magnetici deboli, il che significa che impiegano molto tempo a rallentare le loro velocità di spin - utile poiché le pulsar fortemente magnetizzate possono talvolta cambiare la loro velocità di rotazione senza preavviso.
Con innumerevoli pulsar tra cui scegliere, la domanda si rivolge a come potresti equipaggiare il tuo veicolo spaziale per seguirli. Le pulsar sono più facili da individuare nei raggi X o nelle onde radio, quindi c'è una piccola scelta su quale potrebbe essere meglio usare. In sostanza, tutto si rivela essere una questione di quanto sia grande la tua astronave.
Veicoli più piccoli, più simili ai moderni veicoli spaziali, sarebbe meglio usare i raggi X per tracciare le pulsar. Gli specchi a raggi X, come quelli utilizzati in alcuni telescopi spaziali in orbita, sono compatti e leggeri, il che significa che alcuni potrebbero essere aggiunti per un sistema di navigazione senza aumentare così tanto la massa complessiva dell'imbarcazione. Potrebbero avere il piccolo svantaggio di poter essere facilmente danneggiati da una fonte di raggi X che è troppo luminosa, questo non sarebbe un problema se non in alcune sfortunate circostanze.
D'altra parte, se stai pilotando una grande nave spaziale tra pianeti o persino stelle, probabilmente staresti meglio usando le onde radio. Nelle radiofrequenze sappiamo molto di più sul modo in cui funzionano le pulsar, oltre a essere in grado di misurarle con un grado di precisione più elevato. L'unico inconveniente è che i radiotelescopi che dovresti installare sulla tua nave richiederebbero un'area di almeno 150 m². Ma poi, se ti capitasse di volare su un'astronave, quel tipo di dimensioni probabilmente non farebbe molta differenza.
È interessante tenere presente che gli astronomi usano spesso l'analogia delle pulsar come "come fari" quando spiegano perché sembrano pulsare. Se un giorno ci ritroveremo a usarli come veri e propri aiuti alla navigazione, quell'analogia potrebbe assumere un significato completamente nuovo!
Le immagini vengono utilizzate qui per gentile concessione di Adrian Mann di Icarus Interstellar, la cui galleria completa è consultabile online su bisbos.com
