Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino al nostro, si trova a 4,37 anni luce da noi: sono circa 40 trilioni di km di distanza. Con la sonda più veloce in nostro possesso, impiegheremmo circa 30 mila anni per raggiungerlo.
Stephen Hawking e l'investitore e filantropo russo Yuri Milner, insieme a Mark Zuckerberg e altri cervelloni tra scienziati e ingegneri, hanno in mente un piano più rapido. Una nanosonda sospinta da una vela in metamateriali ultraleggeri, che attraverso la spinta congiunta di raggi laser possa viaggiare al 20% della velocità della luce, catturando le immagini di tutto ciò che incontra durante il percorso.
Tempi umani. Se Breakthrough Starshot - questo il nome del progetto, una costola dell'iniziativa Breakthrough - divenisse realtà, per arrivare ad Alpha Centauri occorrerebbero 20 anni: se si pensa che la Voyager 1, partita quasi 40 anni fa, si trova ora ai confini del Sistema Solare, non è difficile immaginare le ripercussioni che una simile modalità di propulsione potrebbe avere sull'esplorazione spaziale.
Un'astronave in miniatura. Soltanto la fase ingegneristica del progetto richiederà diversi anni di sviluppo. La nanosonda robotica, completa di telecamere, propulsori fotonici, batterie, sistemi di navigazione e comunicazione, non sarebbe più grande di un francobollo e potrebbe essere prodotta al costo di un iPhone.
A sospingerla ci sarebbe una vela solare non più spessa di qualche centinaio di atomi e del peso misurabile in grammi, il risultato dei progressi che si stanno compiendo nell'ambito delle nanotecnologie e dei metamateriali, sempre più sottili e resistenti.
Scatole cinesi. Fasci ottici di laser funzionanti all'unisono, come un'unica antenna (phased array laser) potrebbero generare l'energia necessaria a sospingere la vela solare, arrivando dove i raggi del Sole non riescono: potenzialmente, potrebbero raggiungere i 100 gigawatt di potenza, fornendo un'accelerazione fenomenale in pochi minuti. Funzionerebbero in modo modulare, spingendo la nanosonda sempre più in là prima sfruttando la spinta da terra, poi utilizzando quella prodotta dalla sonda madre e così via, facendo guadagnare progressivamente velocità alla nanoastronave.
Fatevi sotto. Le sfide aperte sono moltissime: si va dal costruire una distesa di antenne laser a costruire una "navicella madre" che possa condurre in orbita migliaia di nanosonde, fino al superamento di ostacoli come la perturbazione dell'atmosfera terrestre e lo scontro con le polveri interstellari.
Per questo gli scienziati hanno scelto di pubblicare online tutti i loro dati, e avvalersi dei benefici della condivisione di conoscenze open source.
L'obiettivo è ambizioso e sfaccettato: individuare eventuali esopianeti abitabili, esplorare gli asteroidi o ancora studiare più a fondo i corpi celesti del Sistema Solare.
Nulla toglie che le nanosonde possano essere spedite anche più vicino (o più lontano).
Come funziona il progetto
Breakthrough Starshot è promossa da Stephen Hawking e da Yuri Milner, ma oggi nel board (in italiano, il consiglio d'amministrazione) dell'iniziativa è entrato anche Mark Zuckerberg. A capo del progetto c'è Pete Worden, ex direttore del centro di ricerca AMES della NASA, e vede il coninvolgimento di una ventina di scienziati di tutto il mondo compreso un italiano, Giancarlo Genta del politecnico di Torino.
Il 5 settembre 1977 dalla base di lancio di Cape Canaveral partiva la missione Voyager 1. La sonda gemella, Voyager 2, era partita qualche giorno prima, il 20 agosto. Fu un progetto estremamente impegnativo perché si voleva sfruttare una situazione planetaria molto rara, quella che vedeva più o meno tutti i grandi pianeti esterni (quelli giganti e gassosi) allineati, e quindi li si poteva sorvolare da vicino. Fu questo il motivo che portò la Nasa a costruire ben due sonde simili e a lanciarle nel giro di pochi giorni.
Nei primi anni '70 la Nasa progettò la missione Voyager per fare un "tour" di Giove e Saturno, ed eventualmente anche di Urano e Nettuno, se tutto fosse andato per il meglio. Voyager 1 e Voyager 2 sono identiche in costruzione, ma sono partite seguendo traiettorie diverse per avvicinarsi ai pianeti da angolazioni differenti. Ogni sonda pesa quasi 700 kg ed è dotata di 10 strumenti scientifici, dalle macchine fotografiche agli strumenti per lo studio della composizione dei pianeti, delle radiazioni cosmiche e del Sistema Solare: le migliori immagini sono stete raccolte da Voyager 2. Al momento del lancio si pensava che potessero "lavorare" per 5 anni: a tutt'oggi continuano a funzionare.
Luna e Terra in un unico scatto: è la prima foto scattata da una sonda che le rappresenta insieme, nella loro interezza, in un unica immagine. Al momento dello scatto Voyager 1 si trovava a 12 milioni di km dalla Terra.
Foto: © Nasa / Voyager 1
Dopo due anni di viaggio, Voyager 1 arrivò nell'orbita di Giove e lo fotografò per un paio di mesi. Le immagini in sequenza dell'avvicinamento a Giove, da 58 a 31 milioni di chilometri di distanza, sono raccolte in questa animazione online su Wikipedia. Le immagini furono prese ogni 10 ore per 28 giorni alla stessa ora locale gioviana, sempre centrate sulla Macchia Rossa.
La più grande tempesta del Sistema Solare ripresa da Voyager 1. La Grande Macchia Rossa imperversa nell'emisfero meridionale di Giove da almeno 4 secoli, da quando fu osservata per la prima volta al telescopio. Vedi anche: 8 meraviglie del Sistema Solare (multimedia).
Giove e i suoi satelliti in un collage di immagini riprese dalla Voyager 1. Lanciata nell'estate del 1977, la sonda giunse nell'orbita di Giove il 5 marzo 1979.
Grazie a Voyager 1 sappiamo che Io, una delle principali lune di Giove, è uno dei corpi celesti più irrequieti. La sua superficie viene costantemente rimodellata da eruzioni vulcaniche: nel corso degli anni successivi sono stati identificati oltre 150 vulcani attivi.
Un'altra immagine della luna di Giove fotografata da Voyager 1. Finora nel Sistema Solare sono stati osservati oltre 170 satelliti. Sono tra i luoghi più inospitali che conosciamo, eppure su alcuni di essi potrebbero esistere condizioni favorevoli allo sviluppo della vita. Vedi anche: Le lune del Sistema Solare.
Nel 1980 Voyager 1 arrivò a Saturno, avvicinandosi fino a 120.000 km. La sonda si dedicò in particolare allo studio degli anelli e per la prima volta fotografò da vicino il misterioso Titano, un satellite avvolto da una densa atmosfera.
Arrivato a Saturno, Voyager 1 si sarebbe anche potuto spegnere: era stato messo in conto. Ma incredibilmente la sonda ha continuato a lavorare e a inviare a Terra i dati: ancora oggi (gennaio 2016), quasi 40 anni dopo la partenza e a 20 milioni di km di distanza da "casa", la Voyager prosegue la missione e ci sta aiutando a comprendere il campo magnetico che circonda il Sistema Solare e la natura della "frontiera". A guidare la navicella è ancora il suo computer di bordo, che ha una potenza 100.000 volte inferiore a un iPad. Gli strumenti ancora attivi grazie al generatore termonucleare, che dovrebbe funzionare almeno fino al 2025. Vedi anche: gli archivi di Focus.it su Saturno.
L'emisfero sud di Saturno in "falsi colori". La sonda è arrivata quando nell'emisfero meridionale era inverno: vedi Le stagioni di Saturno.
L'orbita della sonda, calcolata per studiare Titano da vicino, la portò fuori dal piano dell'eclittica, impedendole di visitare altri pianeti. In quel momento è iniziato il suo viaggio verso la "frontiera".
La prima foto di Mimas, una delle lune di Saturno: ecco altre foto curiose di Mimas, che assomiglia un po' a PacMan e un po' alla Morte Nera di Guerre Stellari.
Questa foto, ottenuta incollando 60 immagini diverse, è il primo ritratto che abbiamo del Sistema Solare, ripreso da 6,4 miliardi di km di distanza dalla Terra. Nell'immagine, il nostro pianeta è una minuscola mezzaluna di luce grande 0,2 pixel: casualmente, la Terra si trova proprio nel centro di uno dei raggi di luce causati dal fatto che la fotocamera era puntata in direzione del Sole. L'immagine è il frutto di tre esposizioni a differenti filtri di colore - viola, blu e verde - ricombinate per avere i colori. Il "rumore" della foto è invece dovuto all'ingrandimento.
Questa elaborazione grafica - realizzata sulla base dei dati provenienti dalle due sonde Voyager - mostra il Sistema Solare visto da un ipotetico osservatore esterno. I colori rappresentano l'intensità del campo magnetico intorno al Sistema Solare: il rosso indica intensità massima, il blu intensità minima. Le due linee corrispondono alle traiettorie delle sonde nel settembre del 2012: rossa per Voyager 1, magenta per Voyager 2. Il Sole non è al centro della bolla magnetica perché, insieme all'intero Sistema Solare, è in movimento, e lo spostamento "deforma" la bolla magnetica. All'epoca dello scatto le due sonde erano sul confine dell'eliosfera.
Settembre 2012: la velocità del vento solare è quasi a zero, mentre le radiazioni cosmiche sono più intense. Questo aveva fatto pensare che la sonda fosse ormai oltre la frontiera o quasi: tuttavia, a distanza di tre anni, la linea di demarcazione non è ancora stata superata (vedi Voyager 1 nel fango magnetico). Il confine, l'eliopausa, non è netto: secondo alcuni è una fascia "porosa" con rientranze e prolungamenti (vedi la ricostruzione qui sopra). Solo quando la sonda l'avrà completamente superata sapremo quanto è spessa. Sta di fatto che in questi giorni (settembre 2012), la Voyager 1, che viaggia a circa 17 chilometri al secondo (61.200 chilometri all'ora) si trova a 16,8 ore-luce dal Sole (circa 18 miliardi di chilometri): ogni segnale che trasmette impiega quasi 17 ore per raggiungere la Terra.
A bordo delle due Voyager c'è un disco di rame placcato d’oro che, se mai fosse decodificato da qualche ipotetica creatura aliena, racconterebbe chi siamo e da dove arrivano le sonde. In questo disco (nella foto, la copertina) ci sono fotografie, diagrammi, disegni, suoni e canzoni, Il materiale, selezionato da un team di scienziati coordinati da Carl Sagan, comprende diagrammi che spiegano com'è fatto l'uomo, la donna e il feto, la struttura del dna e persino come si caccia nella savana africana. Ci sono suoni di vulcani e uccelli, e brani delle sinfonie di Beethoven e canzoni di musica rock (Johnny B. Goode di Chuck Berry, per esempio). E ci sono i saluti in varie lingue del mondo, italiano compreso (potete scaricarlo dal sito della Nasa).
Galassia Sombrero (M 104). A 28 milioni di anni luce da noi si trova uno degli oggetti celesti preferiti dagli astrofili di tutto il mondo: una galassia vista di taglio, simile nell'aspetto a un cappello messicano... delle dimensioni di 800 miliardi di Soli. Si pensa che l'interno di questo oggetto celeste ampio 50 mila anni luce ospiti un buco nero supermassiccio.
Foto: © : NASA, ESO , NAOJ, Giovanni Paglioli - Processing: R. Colombari
Le Antenne (NGC 4038/4039). Situata alla distanza "astronomica" di 45 milioni di anni luce, questa coppia di galassie interagenti è comunque il più vicino duo di galassie in collisione conosciuto. La loro interazione dura da centinaia di migliaia di anni e ha dato origine a regioni di intensa formazione stellare. Una scena analoga potrebbe ripetersi, tra tre miliardi di anni, per una realtà a noi più vicina: anche la Via Lattea (la nostra galassia) e Andromeda sono in rotta di collisione e promettono di scontrarsi e trapassarsi a vicenda per formare, infine, un'unica gigantesca galassia ellittica.
# altri incidenti galattici.
Foto: © NASA/ESA/Hubble Heritage/STScI/AURA
Galassia Sigaro (M 82). È la più vicina della lista: dista "solo" 11,5 milioni di anni luce da noi. Prende il nome dalla forma allungata che mostra all'osservazione (qui in diverse lunghezze d'onda catturate da Hubble, Chandra e Spitzer). Si tratta di una galassia starburst, un'intensa e operosa fucina di formazione stellare alimentata dall'interazione con la vicina M81, una galassia che la deforma con le sue forze mareali. L'attività di nursery stellare, insieme allo spettacolo di emissioni di gas a cui assistiamo, dovrebbero durare ancora per 100 milioni di anni.
Foto: © NASA/ESA/CXC/JPL-Caltech
Arp 273. Una "rosa" celeste che cogliamo da 350 milioni di anni luce di distanza. La forma a spirale della galassia visibile in alto, UGC 1810, è causata dall'attrazione gravitazionale di UCC 1813, in basso. Le aree in azzurro accolgono stelle giovani e calde.
# Vedi su Youtube questa coppia di galassie in 3D.
Foto: © NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Galassia girandola (M 101). A 27 milioni di anni luce dalla Terra, è una delle galassie più brillanti del cielo ed è visibile anche con un semplice binocolo (per di più, per un osservatore terrestre si trova proprio posizionata in modo "frontale"). I suoi enormi bracci si estendono per 170 mila anni luce, due volte le dimensioni della Via Lattea, tanto grande che la sua attrazione gravitazionale distorce la forma di molte galassie vicine.
Foto: © NASA/ESA/STScI
I Zwicky 18. Questo oggetto blu acceso è una galassia nana a 59 milioni di anni luce da noi: di forma irregolare, è molto più piccola della Via Lattea ed è apparsa a lungo più giovane di quanto sia in realtà (tanto da essersi guadagnata il soprannome di "Dorian Gray" celeste - in riferimento al personaggio di Oscar Wilde ossessionato dall'eterna giovinezza). Mentre osservazioni compiute 40 anni fa lasciavano supporre che si fosse formata diversi miliardi di anni dopo le galassie circostanti, più recenti studi di Hubble hanno mostrato che l'oggetto celeste ha invece avuto un ritmo di formazione stellare anomalo: lento all'inizio, più intenso ora che la vediamo.
Foto: © NASA, ESA, and A. Aloisi (ESA & STScI)
NGC 1275. State assistendo a uno spettacolo avvenuto 230 milioni di anni fa, ma non per questo meno affascinante: il buco nero supermassiccio nascosto al centro di questa galassia provoca un'intensa emissione di raggi X che la fanno ricadere nella classificazione delle Galassie di Seyfert, galassie dai nuclei straordinariamente attivi e brillanti, alimentati da "motori" centrali (in questo caso, appunto, un buco nero).
Foto: © NASA/ESA/STScl
Galassia Girandola del Sud (M 83). Dista 15 milioni di anni luce ed è ben visibile anche con un binocolo. La vediamo "di faccia" e riusciamo ad apprezzarne le intense regioni di formazione stellare, come quelle che vediamo in questa foto ravvicinata, in cui il rosso indica astri "appena nati", alcuni dei quali formatisi da pochi milioni di anni (un'inezia in termini stellari).
Foto: © NASA/ESA/Hubble
M106. Il buco nero in questa galassia a spirale distante 23 milioni di anni luce sta mangiando l'intero contenuto stellare di M106, molto simile, nella forma ma non nell'inclinazione, alla nostra vicina, Andromeda.
Foto: © NASA/ESA/Hubble
M60-UCD1. In questa galassia nana distante 54 milioni di anni luce è concentrata una massa pari a 140 milioni di volte quella del nostro Sole, un numero che fa della piccola galassia uno dei sistemi più densi dell'Universo conosciuto. Al suo interno è presente un buco nero supermassiccio da 21 milioni di masse solari, pari al 15% della massa complessiva di M60-UCD1 (quello presente al centro della Via Lattea rappresenta lo 0,01% del totale della sua massa).
Foto: © NASA/ESA/CXC
NGC 6503. La più solitaria del gruppo - anche se non la più lontana - è la cosiddetta "Lost-in-Space galaxy", una galassia che non appartiene a nessun ammasso ed è gravitazionalmente isolata. Si trova a 18 milioni di anni luce dalla Terra, in una regione di Spazio denominata "Vuoto Locale", un'area adiacente al nostro Gruppo Locale in cui sono rilevabili poche galassie e nebulose.
Foto: © NASA/ESA/Hubble
La più lontana. Tutte le distanze riportate finora impallidiscono a confronto di quella di MACS1149-JD, situata a 13,2 miliardi di anni luce dalla Terra. Dato che l'Universo ha un'età stimata di 13,7 miliardi di anni, MACS1149-JD si sarebbe formata solo 500 milioni di anni dopo il Big Bang, quando il cosmo aveva il 3,6% della sua età attuale. Lo studio di galassie distanti come questa è fondamentale per svelare nuove informazioni sui mattoni costituenti dell'Universo.
H/t: BBC
Foto: © NASA, ESA, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), and the CLASH Team
