Visto su scala cosmica, l'umanità vive su un minuscolo granello di sabbia, fluttuando in un oceano inimmaginabilmente profondo. Le vaste distese di spazio separano anche le stelle più vicine, assicurando che se qualche forma di vita intelligente cerca di diffondersi in tutta la galassia, allora ciò richiederebbe uno sforzo considerevole per superare i mari interstellari.
Quando guardiamo le stelle, nella speranza che possiamo visitarle un giorno, molti sostengono che il viaggio interstellare sia impossibile. Alla fine, il più vicino sistema stellare è distante più di 4 anni luce dalla Terra.
Pensiamo per un momento: la luce impiegherà 8 minuti e 20 secondi per viaggiare dalla superficie del Sole all'atmosfera del nostro pianeta. Pertanto, quando guardi il Sole, sappi che il calore solare che senti sul tuo viso ha percorso 90 milioni di chilometri attraverso lo spazio interplanetario e arrivato sulla tua pelle quasi 9 minuti dopo.
Ma la luce impiega circa quattro anni e mezzo per viaggiare dal nostro Sole ad Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino al di fuori del nostro sistema solare, per coprire 26 trilioni di chilometri di spazio interstellare. Ora abbiamo un'idea di questa scala; se spediamo un'astronave ad Alpha Centauri usando i metodi di propulsione attualmente a nostra disposizione, ci vorrebbero circa 80.000 anni. Non è quindi sorprendente che ci sentiamo in quarantena nel vuoto cosmico.
Come possiamo vedere, il viaggio interstellare non è così facile da soddisfare ed è una sfida storica e gli sforzi globali dovranno essere fatti per renderlo possibile. E sempre più scienziati capiscono che, in realtà, è del tutto possibile.
Quindi, quando martedì, il giorno del 55 ° anniversario dell'eroico lancio di Yuri Gagarin nello spazio, è stata fatta una dichiarazione su Starshot Breakthrough, il mondo ha improvvisamente scoperto che c'è un gruppo di ingegneri, scienziati, futurologi e imprenditori che vedono un futuro in cui l'umanità farà questo importante passo nelle profondità dell'ignoto, inviando una flotta di piccoli robot di ricerca in questa destinazione "impossibile": Alpha Centauri. Inoltre, la fisica teorica dei pesi massimi britannici Stephen Hawking sta mettendo a dura prova i suoi sforzi, mentre il miliardario russo Yuri Milner sta investendo fino a $ 100 milioni all'inizio del progetto. Personaggi famosi come Mark Zuckerberg fanno parte del consiglio di amministrazione e l'ex direttore del Centro di ricerca Ames della NASA, Pete Warden, guiderà il progetto. Questo, ovviamente, non è il primo progetto a considerare la questione del viaggio interstellare. I salti da stella a stella sono stati cibo per le trame della fantascienza per molti decenni, ma il primo piano degno di nota è avvenuto nella British Interplanetary Society negli anni '70, che ha portato al Progetto Daedalus - una mostruosa nave interstellare senza equipaggio grande come Empire State Building. Gran parte della massa di Dedalo è sorto a causa dell'enorme quantità di carburante che sarebbe necessario per accelerare il veicolo e frenarlo non appena raggiunge la sua destinazione. Quando studiò lo spazio interstellare, Daedalus inviò un segnale potente: manda una nave di grandi dimensioni, o non pensa nemmeno a viaggiare.
In questo caso, il veicolo spaziale verrà messo in moto da una serie di esplosioni nucleari utilizzando il metodo inventato nella Guerra Fredda, noto come movimenti dovuti a impulsi nucleari. Questo concetto ha dato molto, principalmente ciò che è diventato una tecnologia rivoluzionaria e un enorme risultato nel campo della ricerca sui materiali in futuro e che ha reso possibile la creazione di un tale veicolo.
Attualmente, un team internazionale di scienziati e ingegneri, ha continuato il lavoro di Daedalus, ripensando a questo originale tentativo nel gruppo no-profit Icarus Interstellar, iniziato come progetto di Icarus ("figlio di Daedalus"). Icarus ora ha diversi progetti, tutti con lo stesso obiettivo finale: spostare l'umanità verso le stelle e superare le barriere tecnologiche e socio-economiche lungo la strada.
Ci sono stati diversi sforzi seriamente finanziati per sviluppare ulteriormente la tecnologia interstellare, ma questo è cambiato nel 2011, quando l'agenzia di ricerca statunitense DARPA e NASA hanno donato $ 500.000 per lanciare il progetto di nave stellare di 100 anni, guidato dall'ex astronauta NASA Mae Jemison. Ma la comunità interstellare non ha mai visto un così grande sostegno finanziario, che porta la svolta di Starshot - un fatto che ha entusiasmato i membri della comunità scientifica interstellare. "È incredibile", ha dichiarato Andreas Tziolas, co-fondatore e presidente di Icarus Interstellar, a Discovery News.
La chiave per raggiungere l'obiettivo di Icarus Interstellar è uno sforzo per portare la pace alla gioia dell'esplorazione interstellare. In tali innumerevoli esempi storici, l'umanità splende quando attraversa i confini e, avendo tali alti obiettivi, può creare tecnologie rivoluzionarie o "rivoluzionarie".
Esempi degni di nota comprendono la corsa allo spazio quando gli ideali politici hanno spinto gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica in orbita, per poi approdare sulla Luna nel 1969. Le tecnologie sviluppate per ottenere la superiorità militare finale sono maturate per darci le tecnologie spaziali che oggi diamo per scontate.
Spesso, le nuove tecnologie sviluppate lungo il percorso verso un grande obiettivo hanno applicazioni che potrebbero sembrare inizialmente poco promettenti, ma il loro uso imprevisto per raggiungere questo obiettivo può trasformare il nostro pianeta, dallo sviluppo di fonti di energia pulita alla ricerca di modi per rallentare e, forse, invertire i cambiamenti climatici.
Di solito, la ricerca nel campo delle nuove tecnologie è nata per risolvere il problema e Tziolas è stata in grado di identificare i problemi seri che il progetto Starshot dovrà affrontare quasi immediatamente.
L'idea chiave di Starshot è progettare un piccolo veicolo spaziale che utilizzi un impulso laser per accelerarlo fino al 20 percento della velocità della luce. L'obiettivo finale di Starshot è raggiungere Alpha Centauri per una generazione. Questi veicoli spaziali, conosciuti come "nanocraft", dovranno viaggiare 1000 volte più velocemente rispetto al più veloce veicolo spaziale costruito dall'umanità. New Horizons - La sonda spaziale della NASA, che ha sorvolato Plutone nel 2015, ha attraversato il sistema solare esterno a una velocità di 770.000 miglia al giorno. La navicella Voyager-1 è volata ancora più veloce, coprendo quasi un milione di miglia al giorno. Sebbene Alpha Centauri sia veloce come New Horizons e Voyager-1, non ha raggiunto la sua destinazione per decine di migliaia di anni. È interessante notare che il Voyager-1 è ora una sonda interstellare che ha lasciato la bolla magnetica dell'eliosfera del nostro Sole ed è attualmente l'unica nave spaziale interstellare. Ma dato che la nave spaziale a propulsione nucleare è stata lanciata nel 1977 e ha trascorso quasi 4 decenni solo per raggiungere lo spazio interstellare, dobbiamo muoverci più velocemente. Molto più veloce
E il team di Starshot lo ha capito e ha fatto la miniaturizzazione per costruire una flotta di minuscoli veicoli spaziali del peso di non più di un grammo ciascuno. Naturalmente, imballare tutti gli strumenti necessari per operare e controllare uno sguardo guidato da un piccolo veicolo spaziale, con una massa così limitata, può sembrare un'assurdità, ma tutto questo lavoro di ricerca sposterà il paradigma dalla maggior parte dei concetti interstellari. Saranno piccoli robot dotati di telecamere, sensori e apparecchiature di navigazione collegate a una vela sottile e leggera che sfrutteranno la potenza di un potente laser a terra per volare dal Sistema Solare a Alpha Centauri.
Ma, come Tziolas fa notare, sebbene la tecnologia laser stia rapidamente avanzando, è difficile immaginare quale materiale sarà costruito dalla nanocraft. Anche se le loro vele laser riflettono la maggior parte dell'energia laser che cade su di loro, ci sarà un enorme problema di riscaldamento. Francamente, il nanocraft sarà bruciato da un ipotetico laser da 100 gigawatt se il calore non viene irradiato in modo efficiente. Ma al fine di irradiare calore, nanocraft avrà bisogno di radiatori che aumenteranno la massa.
"Senza refrigerante, devi irradiare (riscaldare) nello spazio, e l'unico modo per farlo è utilizzare le microonde, e l'unico modo per farlo davvero è aumentare la superficie", ha detto Tziolas. "Quindi hai bisogno di radiatori che irradiano calore e questo aggiunge peso ... i radiatori sono probabilmente delle lamiere". Forse questo è uno di quei problemi in cui nascono le nuove tecnologie? È possibile sviluppare materiali ultraleggeri, ad alta temperatura e facilmente raffreddati che potrebbero avere un numero enorme di applicazioni nello spazio e nell'industria. Chi lo sa
Supponendo che questi nanocraft possano essere lanciati e spediti al di fuori del sistema solare, dovrebbero essere molto resistenti e resistenti. Ma 20 anni sono molto tempo nello spazio, e sebbene il mezzo interstellare sia piuttosto vuoto secondo gli standard del Sistema Solare, questi veicoli possono entrare in collisione con qualsiasi cosa, anche i più piccoli granelli di polvere lungo il suo percorso di 20 anni possono influenzare qualsiasi componente, proprio come la pallottola ad alta velocità rompe la tazza della porcellana. Non dimentichiamo che questi nanocraft viaggeranno al 20 percento della velocità della luce: oltre 130 milioni di miglia all'ora. Anche se sono piccoli, avranno bisogno di protezione? Forse, ma questo aumenterà ulteriormente il loro peso, in definitiva rallentandoli.
Conformemente al piano attuale, il fallimento della missione verrà mitigato inviando una grande quantità di nanocraft alla missione. Sebbene molti nanocraft possano morire sulla loro strada, alcuni potrebbero arrivare a destinazione.
Quindi ci sono dadi e bulloni per la connessione. Queste sono cose necessarie per inviare una piccola astronave ad un'altra stella, ma qual è il punto se non possiamo vedere le immagini? Questo nanocraft necessita di trasmettitori per inviare dati domestici, ma quanto potenti dovrebbero essere questi trasmettitori?
"Secondo me, il grosso problema è la comunicazione", ha dichiarato Robert Freeland, vice project manager di Icarus. "Molti membri del team di progetto di Icarus hanno trascorso diversi mesi l'anno scorso a progettare un sistema di comunicazione per la nave Icarus. Si dovrebbe riconoscere che la velocità di trasferimento dati per Icarus è di diversi ordini superiore a quella del progetto, perché Icarus è progettato per rallentare completamente il sistema Alpha Centauri e creando una stazione per osservazioni dettagliate a lungo termine. " Freeland sottolinea che i nanofotografi Starshot sono progettati per passare facilmente oltre Alpha Centauri, senza andare in orbita - un vantaggio chiave per renderli piccoli e leggeri. Durante il volo, dovranno eseguire una rapida serie di osservazioni e quindi dopo un po 'inviare i dati a casa. Ma l'indebolimento (perdita della qualità del segnale) a una enorme distanza interstellare può essere un problema con un trasmettitore a bassa potenza confezionato in una nave così piccola.
"Se è così, allora ci sono argomenti a favore di sonde più grandi, con più grandi alimentatori", ha aggiunto. "Datemi un chilogrammo di carico utile e il problema diventa un po 'più semplice, ma aumentando il carico utile di 1000 volte occorrerà una combinazione di un laser più grande, una vela più grande, un tempo di accelerazione più lungo o una velocità massima più bassa."
Quindi i problemi sembrano moltiplicarsi rapidamente.
Che dire della navigazione? Ovviamente, una nanocraft può avere minuscole telecamere che possono agire come cercatori di stelle, orientandole sulla giusta direzione, ma come facciamo a sapere quando raggiungono Alpha Centauri? Se si scattano istantanee di pianeti ipotetici in orbita attorno a una stella, in che modo queste sonde sanno dove (e quando) deve essere fatto? Ricorda sempre che per nanocraft ci vogliono circa 4 anni per inviare i dati, e dobbiamo inviare il comando "riunione" 4 anni prima che le sonde raggiungano Alpha Centauri! Forse, prima del lancio, avremo telescopi spaziali che determineranno con precisione gli esopianeti nel sistema Alpha Centauri, e queste nanosonde avranno una sorta di intelligenza artificiale per aiutarli a sviluppare le loro orbite all'arrivo.
Che dire dei problemi pratici di avere un potente laser sulla Terra, che brilla attraverso l'atmosfera? Potrebbe essere pericoloso per la natura, il traffico aereo e (forse) i voli spaziali? Forse dovremmo riconsiderare il piano per localizzare questo laser sulla Terra, forse dovremmo trovare un modo per basarlo nello spazio. Che mi dici della luna? Problemi e divieti evidenti abbondano, ma almeno questo è l'inizio. Per la prima volta sembra esserci un interesse globale nel raggiungere le stelle, e questo sta cominciando ad essere accompagnato da una notevole quantità di denaro che verrà utilizzata per compiere enormi progressi nella scienza interstellare fondamentale. In definitiva, la missione Starshot non può nemmeno essere definita un piano, questo è un punto di partenza, ma la scienza interstellare ha bisogno di questo tipo di investimento, almeno per testare la teoria e lavorare con problemi emergenti.
"Dobbiamo iniziare da qualche parte ... interesse per l'intelligenza interstellare, questo è ciò per cui abbiamo combattuto", ha detto Tziolas. "Questo è uno dei compiti di Icarus Interstellar per rendere l'esplorazione interstellare comune per aumentare la consapevolezza".
Gruppi come Icarus identificheranno problemi e svilupperanno soluzioni, trovando nuove tecnologie lungo il percorso che potrebbe cambiare il nostro modo di vivere. Mentre un'ondata di interessi nello spazio commerciale negli Stati Uniti supporta la consegna di merci alla Stazione Spaziale Internazionale e il lancio di satelliti in orbita, potremmo assistere allo sviluppo dell'industria in tecnologie avanzate di propulsione in grado di attrarre imprese e ispirare i bambini a iniziare l'educazione scientifica e tecnologica.
Ma ci sono diversi motivi principali per cui l'umanità dovrebbe essere motivata a navigare nei mari interstellari. Stephen Hawking è un chiaro sostenitore della direzione dell'umanità verso le stelle, nel caso in cui il nostro pianeta fallisca in futuro. "La Terra è un posto fantastico, ma non può durare per sempre", ha detto in un comunicato stampa Starshot. "Prima o poi, dobbiamo guardare le stelle: la svolta di Starshot è un primo passo molto eccitante lungo il cammino."
Sebbene la distruzione della Terra sia certamente un fattore di motivazione, sono d'accordo sul fatto che, come specie, siamo motivati ad esplorare i confini del nostro mondo e del nostro intelletto. Prendendo l'iniziativa nello spazio, esplorando nuovi mondi nel nostro sistema solare e lottando per le stelle, riveliamo le migliori qualità della nostra specie per un lungo viaggio che può aiutarci a capire il nostro posto nello spazio.
