Il numero di pianeti extra-solari confermati è aumentato a passi da gigante negli ultimi anni. Con ogni nuova scoperta, sorge spontanea la questione di quando potremmo essere in grado di esplorare questi pianeti direttamente. Finora ci sono stati diversi suggerimenti, che vanno dalla nanocraft a vela laser che viaggerebbe verso Alpha Centauri in soli 20 anni (Breakthrough Starshot) a microcraft a movimento più lento equipaggiato con un laboratorio genetico (The Genesis Project).
Ma quando si tratta di frenare queste imbarcazioni in modo che possano rallentare e studiare stelle lontane e orbitare pianeti, le cose diventano un po 'più complicate. Secondo un recente studio dell'uomo che ha concepito il progetto Genesis - il professor Claudius Gros dell'Istituto di fisica teorica Goethe University di Francoforte - vele speciali che si affidano ai superconduttori per generare campi magnetici potrebbero essere utilizzate proprio per questo scopo.
Starshot e Genesis sono simili in quanto entrambi i concetti cercano di sfruttare i recenti progressi nella miniaturizzazione. Oggi, gli ingegneri sono in grado di creare sensori, propulsori e telecamere in grado di eseguire calcoli e altre funzioni, ma che sono una frazione delle dimensioni degli strumenti più vecchi. E quando si tratta di propulsione, ci sono molte opzioni, che vanno dai razzi convenzionali e dai drive ionici alle vele luminose a guida laser.
Rallentare una missione interstellare, tuttavia, è rimasta una sfida più significativa perché una tale imbarcazione non può essere dotata di propulsori e carburante per frenare senza aumentarne il peso. Per ovviare a questo, il professor Gros suggerisce di usare vele magnetiche, che presenterebbero numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi disponibili. Come il Prof. Gros ha spiegato a Space Magazine via e-mail:
“Classicamente, doteresti la navicella spaziale di motori a razzo. I normali motori a razzo, come li stiamo usando per il lancio dei satelliti, possono cambiare la velocità solo di 5-15 km / s. E anche questo solo quando si utilizzano più fasi. Ciò non è sufficiente per rallentare un'imbarcazione che vola a 1000 km / s (0,3% c) o 100000 km / s (c / 3). Le unità di fusione o antimateria aiuterebbero un po ', ma non sostanzialmente. "
La vela che immagina consisterebbe in un massiccio circuito superconduttore che misura circa 50 chilometri di diametro, che creerebbe un campo magnetico una volta indotta una corrente senza perdita. Una volta attivato, l'idrogeno ionizzato nel mezzo interstellare sarebbe riflesso dal campo magnetico della vela. Ciò avrebbe l'effetto di trasferire lo slancio del veicolo spaziale al gas interstellare, rallentandolo gradualmente.
Secondo i calcoli di Gros, questo funzionerebbe per le vele che viaggiano lentamente, nonostante la densità di particelle estremamente bassa dello spazio interstellare, che va da 0,005 a 0,1 particelle per centimetro cubo. "Una vela magnetica scambia il consumo di energia con il tempo", ha detto Gros. "Se spegni il motore della tua auto e la lasci girare al minimo, rallenterà a causa dell'attrito (aria, pneumatici). La vela magnetica fa lo stesso, dove l'attrito proviene dal gas interstellare. "
Uno dei vantaggi di questo metodo è il fatto che può essere costruito utilizzando la tecnologia esistente. La tecnologia chiave dietro la vela magnetica è un circuito Biot Savart che, se abbinato allo stesso tipo di bobine superconduttive utilizzate nella fisica delle alte energie, creerebbe un potente campo magnetico. Usando una tale vela, veicoli spaziali ancora più pesanti - quelli che pesano fino a 1.500 chilogrammi (1,5 tonnellate metriche; 3.307 libbre) - potrebbero essere rallentati da un viaggio interstellare.
L'unico grande svantaggio è il tempo che una missione del genere richiederebbe. Sulla base dei calcoli di Gros, un transito ad alta velocità verso Proxima Centauri che si basava sulla frenata del momento magnetico richiederebbe una nave che pesasse circa 1 milione di kg (1000 tonnellate; 1102 tonnellate). Tuttavia, una missione interstellare che coinvolge una nave da 1,5 tonnellate sarebbe in grado di raggiungere TRAPPIST-1 in circa 12.000 anni. Come conclude Gros:
“Ci vuole molto tempo (perché la densità molto bassa dei media interstellari). È un male se vuoi vedere un ritorno (dati scientifici, immagini interessanti) nella tua vita. Le vele magnetiche funzionano, ma solo quando sei felice di prendere la (lunghissima) prospettiva. ”
In altre parole, un tale sistema non funzionerebbe per una nanocraft come quella immaginata da Breakthrough Starshot. Come ha spiegato il Dr. Abraham Loeb di Starshot, l'obiettivo principale del progetto è quello di realizzare il sogno di viaggiare interstellare entro una generazione dalla partenza della nave. Oltre ad essere professore di Frank Frank Baird Jr. all'Università di Harvard, il dott. Loeb è anche presidente del comitato consultivo di Starshot.
Come ha spiegato a Space Magazine via e-mail:
“[Gros] conclude che la rottura del gas interstellare è fattibile solo a basse velocità (meno di una frazione della percentuale di velocità della luce) e anche allora si ha bisogno di una vela larga decine di miglia, che pesa tonnellate. Il problema è che con una velocità così bassa, il viaggio verso le stelle più vicine richiederà più di mille anni.
“L'iniziativa Breakthrough Starshot mira a lanciare un veicolo spaziale ad un quinto della velocità della luce in modo che raggiunga le stelle più vicine entro una vita umana. È difficile eccitare le persone per un viaggio il cui completamento non sarà assistito da loro. Ma c'è un avvertimento. Se la longevità delle persone potesse essere estesa a millenni dall'ingegneria genetica, allora i progetti del tipo considerato da Gros sarebbero sicuramente più interessanti. "
Ma per missioni come The Genesis Project, che Gros aveva originariamente proposto nel 2016, il tempo non è un fattore. Una sonda del genere, che trasporterebbe organismi monocellulari - codificati in una fabbrica genetica o immagazzinati come spore congelate criogenicamente - potrebbe richiedere migliaia di anni per raggiungere un sistema stellare vicino. Una volta lì, avrebbe iniziato a seminare pianeti che erano stati identificati come "abitabili transitoriamente" con organismi monocellulari.
Per tale missione, il tempo di viaggio non è il fattore fondamentale. Ciò che conta è la capacità di rallentare e stabilire un'orbita attorno a un pianeta. In questo modo, il veicolo spaziale sarebbe in grado di seminare questi mondi vicini con organismi terrestri, il che potrebbe avere l'effetto di terraformarlo lentamente in anticipo rispetto agli esploratori o ai coloni umani.
Dato quanto tempo impiegherebbe gli umani a raggiungere anche i pianeti extra-solari più vicini, una missione che dura qualche centinaio o qualche migliaio di anni non è un grosso problema. Alla fine, quale metodo scegliamo di condurre una missione interstellare dipenderà da quanto tempo siamo disposti a investire. Per motivi di esplorazione, la convenienza è il fattore chiave, che significa mezzi leggeri e velocità incredibilmente alte.
Ma per quanto riguarda gli obiettivi a lungo termine - come seminare altri mondi con la vita e persino trasformarli in terra per l'insediamento umano - l'approccio lento e costante è il migliore. Una cosa è certa: quando questi tipi di missioni passano dal concept stage alla realizzazione, sarà sicuramente emozionante assistere!
