L'azienda privata Escape Dynamics ha condotto una prima serie di test per verificare se è possibile mandare in orbita una navicella attraverso l'emissione di microonde, in modo da abbattere i costi delle missioni spaziali.
La consuetudine. Un lanciatore tradizionale è costituito da più stadi, dotati di uno o più razzi che garantiscono la spinta per la prima parte del viaggio. Il sistema è dispendioso, sia per la quantità di propellente da impiegare sia per il fatto che il missile con cui viaggia il carico è di norma "usa e getta" - ecco perché Space X è al lavoro su un Falcon 9 riutilizzabile e la Ula su un lanciatore parzialmente recuperabile.
La nuova strada. L'idea di Escape Dynamics è di sfruttare le microonde per scaldare l'idrogeno contenuto nel serbatoio della navicella, un po' come accade per i cibi nel forno a microonde. Le onde elettromagnetiche, prodotte a terra da alcuni generatori di corrente, colpirebbero uno schermo termico sul fondo del velivolo, alimentando un motore elettromagnetico che scalderebbe a sua volta le molecole di idrogeno.
Si otterrebbe così un getto propulsivo che spingerebbe il velivolo in orbita, dove avrebbe ad esempio il tempo per sganciare un satellite prima di scivolare di nuovo a Terra.
Buona la prima. I test preliminari sono già andati in archivio: gli scienziati hanno costruito un propulsore prototipo e hanno verificato, usando prima l'elio e poi l'idrogeno, che con un impulso della durata adeguata (dai 500 ai 600 secondi) le microonde sarebbero in grado di generare la forza sufficiente per lanciare nello spazio una piccola navetta.
Siamo comunque solo all'inizio e ci vorrà tempo prima di arrivare ad applicazioni pratiche. Qui sotto, un video in computer graphics mostra come dovrebbe funzionare il sistema.
Negli anni '60 gli ingegneri della NASA provarono diverse soluzioni utili a raccogliere dati per le future missioni spaziali. Il Parasev era una specie di deltaplano utilizzato per sperimentare la possibilità di far scendere corpi piuttosto pesanti come le capsule spaziali sulla superficie di un altro pianeta o della Luna. Portato in quota al traino di un aereo, poteva raggiungere i 4.000 metri di altitudine. Di solito l'atterraggio avveniva nei pressi di un lago, così da dare al pilota la possibilità di un arrivo morbido anche in caso di problemi.
Foto: © NASA
In quegli anni la sfida era quella di progettare il futuro. L'X-3 Stiletto è il primo velivolo della storia costruito con materiali ultra leggeri come il titanio. Realizzato dalla Douglas Aircraft Company, poteva volare al doppio della velocità del suono e venne utilizzato per ricerche sul volo ad alte e altissime velocità.
Un aereo senza ali può volare? Sì, a patto che si tratti di un corpo portante (in inglese "lifting body"), cioè di un velivolo in grado di generare forza portante solo grazie al particolare design della fusoliera. Negli anni '60, in piena corsa allo spazio, Stati Uniti e Unione Sovietica realizzarono diversi modelli di lifting body: nessuno volò mai nel cosmo ma furono fondamentali per lo sviluppo delle competenze e delle tecnologie necessarie alla costruzione delle navette spaziali. In questa immagine del 1966 un M2-F2 pronto al decollo. Questi velivoli non potevano alzarsi da terra in autonomia ma venivano portati in quota da un grande B52.
Un corpo portante M2-F1 sale in quota al traino di un C47 nei cieli di Edwards, in California.
Foto: © NASA
L'aereo-razzo X-15 immortalato subito dopo il lancio dalla pancia di un bombardiere B-52. Il programma X-15 fu varato all'inizio degli anni '60 con l'obiettivo di raccogliere informazioni sul volo ad alte velocità e ad altissime quote, sia sul velivolo sia sul fisico e sulla psiche dei piloti. Guidato da un coraggioso aviatore in carne e ossa l' X-15 veniva sparato a oltre 1000 km/h di velocità per una decina di secondi. Una volta esaurito il carburante planava a terra nel giro di una decina di minuti
L'XB-70 può essere definito a tutti gli effetti il nonno del Concorde: costruito negli anni '60 è il più grande velivolo sperimentale mai realizzato. Poteva volare a 3 volte la velocità del suono e un altezza di oltre 20.000 metri. Venne impiegato per studiare e mettere a punto il design degli aerei supersonici civili e militari che vennero realizzati nel decennio successivo.
Uno dei primi esemplari di elicottero ad ala rotante in azione all'aeroporto di Langley, in Virginia. Il progetto per un velivolo di questo tipo fu portato avanti tra il 1926 e il 1933, quando fu definitivamente abbandonato a causa degli alti costi e dei numerosi incidenti causati per lo più dalle eccessive vibrazioni alle quali era sottoposta la struttura.
Foto: © NASA
Se, come abbiamo visto, le ali non sono indispensabili per permettere a un aereo di volare, anche ali molto piccole possono essere sufficienti. Nei primi anni '70 la NASA sperimentò diversi velivoli ad ala supercritica, un'ala con un profilo molto più stretto rispetto a quello convenzionale che permetteva la riduzione delle turbolenze e dell'attrito.
Foto: © NASA
Un coraggioso pilota, nel 1947, testa un motore ramjet montato sotto la pancia di un P-61. Il ramjet è uno dei motori a reazione più semplici: i gas non vengono compressi con l'aiuto di una turbina ma solo grazie alla velocità del velivolo e alla forza dell'aria che entra all'interno del reattore.
Foto: © NASA
Helios, uno dei primi velivoli solari al mondo, durante uno dei voli di test nel 2001. Costruito con materiali ultraleggeri come kevlar e carbonio era alimentato dall'energia elettrica prodotta da un sofisticato sistema di pannelli fotovoltaici e celle a combustibile. Aveva un apertura alare di 75 metri ed era pilotato da remoto. Nel 2001 sfiorò, durante un test, la quota di 30.000 metri.
Perché ci protegge dagli asteroidi. Sarà forse pane per i catastrofisti, ma va considerato: un programma spaziale serio e ben finanziato deve avere anche il compito di monitorare gli asteroidi di grosse dimensioni, potenzialmente distruttivi per il nostro pianeta. Piccoli asteroidi si disintegrano nell'atmosfera al ritmo di uno ogni 2 settimane circa, ma sono quelli di 100 metri di diametro e più a dover preoccupare: fortunatamente, gli strumenti che già abbiamo consentono in molti casi di prevedere e studiare il loro transito con largo anticipo.
Foto: © ESA / P. Carril
Perché tutela la nostra salute. Dal braccio robotico che consente di operare direttamente in risonanza magnetica funzionale ai metodi per somministrare farmaci antitumorali in modo mirato alle cellule malate: la ricerca in microgravità ha portato a importanti innovazioni nel campo della medicina. Uno dei settori oggi più promettenti è la ricerca sull'osteoporosi, la perdita di massa ossea che colpisce gli anziani (in particolare le donne) e gli astronauti di stanza sulla ISS. Sperimentare nuovi farmaci nello Spazio è più facile: in un mese in microgravità, un astronauta perde circa l'1,5% di massa ossea, quanta ne perde un anziano in un anno (nella foto al microscopio, un osso colpito da osteoporosi).
Foto: © UCL
Perché conduce a grandi scoperte. Dalla coperta termica spaziale, usata oggi dai maratoneti al termine della gara, all'aspirabriciole portatile che abbiamo nelle nostre case, fino alle protesi ultraresistenti usate dai campioni paralimpici: la ricerca spaziale porta sorprendenti e piacevoli ricadute anche nella vita di tutti i giorni dei non astronauti (qui altre invenzioni nate dalla ricerca spaziale).
Foto: © Steve Jurvetson, Flickr
Perché ispira le giovani generazioni. Chiedete a un bambino: "Vuoi diventare ingegnere aerospaziale per progettare un aeroplano il 20% più efficiente di quello costruito da chi ti ha preceduto?" Oppure fate una scelta differente e chiedetegli: "Vuoi diventare ingegnere aerospaziale per costruire un aereo per volare su Marte?" Indovinate quale domanda gli farà venire più voglia di studiare e sognare in grande (l'esempio è del celebre astrofisico americano Neil deGrasse Tyson).
Foto: © NASA
Perché abbiamo bisogno di nuove materie prime. Hanno fatto molto discutere le intenzioni di alcune compagnie private di estrarre materie prime dagli asteroidi, e trasformare le risorse spaziali ancora senza proprietario in dollari sonanti. Ma non occorre andare molto lontano per trovare materiali molto ricercati sulla Terra: la Luna, per esempio, è ricca di elio-3, un isotopo molto raro sul nostro pianeta, usato soprattutto nella ricerca sulla fusione nucleare. Ma anche di europio e tantalio, elementi sempre più richiesti nel campo dell'elettronica e della costruzione di pannelli solari.
Foto: © NASA/JPL/University of Arizona
Perché garantisce più sicurezza. Il ruolo di sorveglianza dei satelliti sulle manovre militari dei paesi più "caldi" dal punto di vista politico è noto. Ma garantirsi un posto in prima fila nella ricerca spaziale consente alle super potenze militari come Stati Uniti, Russia e Cina di vegliare sulle mosse dei paesi rivali e impedire, per esempio, la corsa all'appropriazione di una determinata "fetta" di Spazio (si pensi alla Luna) e alle risorse che essa contiene. USA, URSS e Cina hanno firmato a questo proposito, un trattato internazionale nel 1967, che impedisce di rivendicare la sovranità di qualunque porzione di spazio extra-atmosferico, e di collocare armi nucleari nell'orbita terrestre, sulla Luna o su altri corpi celesti.
Foto: © ESA
Perché è un esempio di collaborazione pacifica. Con tutte le conseguenze positive che ne derivano, dalla suddivisione dei costi allo sfruttamento delle risorse tecnologiche più sicure per garantire l'incolumità degli astronauti (basti pensare alle navicelle russe Soyuz che trasportano nello Spazio anche astronauti americani). Certo, gli echi della situazione politica internazionale possono incidere sui piani a lungo termine delle varie agenzie spaziali, ma finora non sono riusciti a scalfire l'amicizia e lo spirito di gruppo a bordo della ISS.
Foto: © NASA
Perché potrebbe rispondere a una famosa domanda... Che poi è quella a cui molti di noi vorrebbero poter rispondere: siamo soli nell'Universo? Le indagini compiute finora dal telescopio spaziale Kepler hanno svelato una lunga lista di altre "Terre" al di fuori del Sistema Solare, situate nella fascia abitabile delle rispettive stelle e potenzialmente adatte alla vita. Nel 2018, il James Webb Space Telescope raccoglierà l'eredità di cacciatore di mondi, e potrebbe forse trovare un gemello della Terra in grado di ospitare forme di vita aliena.
Foto: © NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett Given
Perché risponde a un desiderio antico... Dietro all'esplorazione spaziale ci sono ragioni pratiche ed economiche (come alcune di quelle che abbiamo citato qui). Ci sono però anche ragioni meno pratiche, più folli e difficili da accettare ma che sono la vera molla che spinge qualcuno a rischiare la vita: soddisfare la sete di esplorazione che, da sempre, caratterizza il genere umano. Senza di essa i nostri antenati non sarebbero mai usciti dall'Africa. Senza di essa non avremmo mai messo piede sulla Luna né costruito una base spaziale. E non saremmo mai andati a cercare tracce dell'origine della vita su una cometa.
Foto: © NASA
Perché abbiamo bisogno di colonie spaziali. Non ci è bastato danneggiare questo pianeta (e sperperarne le risorse in modo dissennato): molto presto potrebbe servircene un altro da colonizzare, se vogliamo che la specie umana sopravviva. Secondo uno studio pubblicato nel 2012 dal Programma delle Nazioni Unite per l'Ambiente, la Terra può sostenere una popolazione massima di 8-16 miliardi di abitanti. Considerando che abbiamo già oltrepassato i 7 miliardi, tra non molto potremmo dover guardare a nuovi lidi su cui stabilirci (e c'è chi ha già iniziato).
Foto: © Bryan Versteeg/Mars One
