Nell'aprile del 2016, il miliardario russo Yuri Milner ha annunciato la creazione di Breakthrough Starshot. Come parte della sua organizzazione scientifica senza fini di lucro (nota come Breakthrough Initiatives), lo scopo di Starshot era di progettare una nanocraft di vela leggera in grado di raggiungere il sistema stellare più vicino - Alpha Centauri (alias Rigel Kentaurus) - durante la nostra vita.
Fin dalla sua istituzione, gli scienziati e gli ingegneri dietro il concetto di Starshot hanno cercato di affrontare le sfide che una tale missione avrebbe dovuto affrontare. Allo stesso modo, ci sono stati molti nella comunità scientifica che hanno anche suggerito come un tale concetto potrebbe funzionare. L'ultima arriva dall'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare, dove due ricercatori hanno escogitato un nuovo modo di rallentare l'imbarcazione una volta raggiunta la sua destinazione.
Per ricapitolare, il concetto di Starshot prevede che una piccola nanocraft in scala di grammo venga trainata da una vela. Usando un array laser a terra, questa vela sarebbe accelerata ad una velocità di circa 60.000 km / s (37.282 mps) - o il 20% della velocità della luce. A questa velocità, la nanocraft sarebbe in grado di raggiungere il sistema stellare più vicino al nostro - Alpha Centauri, situato a 4,37 anni luce di distanza - in soli 20 anni.
Ovviamente, ciò presenta una serie di sfide tecniche, tra cui la possibilità di una collisione con polvere interstellare, la forma corretta della vela leggera e i requisiti di energia pura per alimentare l'array laser. Altrettanto importante è l'idea di come una simile nave rallenterebbe una volta raggiunta la sua destinazione. Senza laser all'altra estremità per applicare l'energia di rottura, in che modo l'imbarcazione potrebbe rallentare abbastanza da iniziare a studiare il sistema?
È stata proprio questa domanda che René Heller e Michael Hippke hanno scelto di affrontare nel loro studio, "La decelerazione di un fotone interstellare ad alta velocità naviga in orbite legate ad Alpha Centauri". Heller è un astrofisico che sta attualmente assistendo l'ESA nei suoi preparativi per l'imminente missione PLATO (Transiti e Oscillazioni di stelle): un cacciatore di esopianeti che viene schierato come parte del suo programma Cosmic Vision.
Con l'aiuto dello specialista IT Michael Hippke, i due hanno considerato cosa sarebbe necessario per una missione interstellare per raggiungere Alpha Centauri e fornire buoni ritorni scientifici al suo arrivo. Ciò richiederebbe che le manovre di frenata fossero eseguite una volta arrivato, in modo tale che l'astronave non superasse il sistema in un batter d'occhio. Come affermano nel loro studio:
“Sebbene una tale sonda interstellare potrebbe raggiungere Proxima 20 anni dopo il lancio, senza propellente per rallentarla, attraverserebbe il sistema in poche ore. Qui dimostriamo come le pressioni fotoniche stellari della tripla stellare Alpha Cen A, B e C (Proxima) possono essere utilizzate insieme agli assist di gravità per rallentare le vele solari in arrivo dalla Terra. "
Per motivi di calcolo, Heller e Hippke stimarono che l'imbarcazione avrebbe pesato meno di 100 grammi (3,5 once) e sarebbe stata montata su una vela di 100.000 m² (1.076.391 piedi quadrati) in superficie. Una volta completati, Hippke li ha adattati in una serie di simulazioni al computer. Sulla base dei loro risultati, hanno proposto un concetto di missione completamente nuovo che elimina completamente la necessità di laser.
In sostanza, il loro concetto rivisto richiedeva un'imbarcazione a vela attiva autonoma (AAS) che avrebbe fornito la propria propulsione e potenza di arresto. Questa imbarcazione schiererebbe la sua vela mentre si trovava nel Sistema Solare e userebbe il vento solare del Sole per accelerarla ad alte velocità. Una volta raggiunto il sistema Alpha Centauri, ridistribuiva la sua vela in modo che le radiazioni in arrivo dagli Alpha Centauri A e B avrebbero l'effetto di rallentarlo.
Un ulteriore vantaggio di questa manovra proposta è che l'imbarcazione, una volta decelerata al punto da poter esplorare efficacemente il sistema Alpha Centauri, potrebbe quindi utilizzare un sistema di assistenza alla gravità da queste stelle per dirottare verso Proxima Centauri. Una volta lì, potrebbe condurre la prima esplorazione da vicino di Proxima b - l'esopianeta più vicino alla Terra - e determinare come sono le sue condizioni atmosferiche e superficiali.
Da quando l'esistenza di questo pianeta è stata annunciata per la prima volta dall'Osservatorio europeo meridionale nell'agosto 2016, ci sono state molte speculazioni sull'opportunità o meno di poter essere abitabile. Avere una missione che potesse esaminarlo per verificare la presenza di indicatori rivelatori - un'atmosfera praticabile, una magnetosfera e acqua liquida in superficie - avrebbe sicuramente risolto il dibattito.
Come ha spiegato Heller in un comunicato stampa del Max Planck Institute, questo concetto presenta alcuni vantaggi, ma presenta la sua parte di compromessi, non ultimo il tempo necessario per arrivare a Alpha Centauri. "Il nostro nuovo concetto di missione potrebbe produrre un alto ritorno scientifico, ma solo i nipoti dei nostri nipoti lo riceverebbero", ha detto. “Starshot, d'altra parte, lavora su una scala temporale di decenni e potrebbe essere realizzato in una generazione. Quindi potremmo aver identificato un concetto di follow-up a lungo termine per Starshot. "
Al momento, Heller e Hippke stanno discutendo il loro concetto con Breakthrough Starshot per vedere se sarebbe praticabile. Un individuo che ha esaminato il proprio lavoro è il professor Avi Loeb, Frank B. Baird Jr. professore di scienza all'università di Harvard e presidente del comitato consultivo della Breakthrough Foundation. Come ha detto a Space Magazine via e-mail, il concetto presentato da Heller e Hippke è degno di considerazione, ma ha i suoi limiti:
"Se è possibile rallentare un veicolo spaziale con la luce delle stelle (e l'assistenza gravitazionale), allora è anche possibile lanciarlo in primo luogo dalle stesse forze ... Se è così, perché il progetto Breakthrough Starshot recentemente annunciato usando un laser e non la luce del sole per spingere il nostro veicolo spaziale? La risposta è che il nostro array laser previsto può spingere la vela con un flusso di energia che è un milione di volte più grande del flusso solare locale.
“Nell'usare la luce stellare per raggiungere velocità relativistiche, si deve usare una vela estremamente sottile. Nel nuovo documento, Heller e Hippke considerano l'esempio di un milligrammo invece di una vela in scala di grammi. Per una vela di dieci metri quadrati (come previsto nel nostro studio di concetto Starshot), lo spessore della loro vela deve essere di pochi atomi. Una tale superficie ha ordini di grandezza più sottili della lunghezza d'onda della luce che mira a riflettere, e quindi la sua riflettività sarebbe bassa. Non sembra possibile ridurre il peso di così tanti ordini di grandezza e tuttavia mantenere la rigidità e la riflettività del materiale velico.
“Il principale vincolo nel definire il concetto di Starshot era visitare Alpha Centauri durante la nostra vita. Estendere il tempo di viaggio oltre la vita di un essere umano, come sostenuto in questo documento, lo renderebbe meno attraente per le persone coinvolte. Inoltre, si dovrebbe tenere presente che la vela deve essere accompagnata da un'elettronica che aumenterà significativamente il suo peso. "
In breve, se il tempo non è un fattore, possiamo immaginare che i nostri primi tentativi di raggiungere un altro Sistema Solare possano effettivamente comportare un AAS che viene spinto e rallentato dal vento solare. Ma se siamo disposti ad aspettare secoli per completare una missione del genere, potremmo anche considerare di inviare missili con motori convenzionali (forse anche con equipaggio) ad Alpha Centauri.
Ma se siamo intenzionati ad arrivarci nella nostra stessa vita, allora una vela a guida laser o qualcosa di simile sarà la strada da percorrere. L'umanità ha trascorso oltre mezzo secolo ad esplorare ciò che è nel nostro cortile e alcuni di noi sono impazienti di vedere cosa c'è nella porta accanto!
