All'Università della California di Santa Barbara un team di ricercatori dell'Experimental Cosmology Group ha preso molto seriamente l'idea di Stephen Hawking di sviluppare una tecnologia per micronavi spaziali a propulsione laser capaci di raggiungere altri sistemi stellari in tempi umani. Il gruppo, coordinato dall'astrofisico Philip Lubin, lavora a una missione interstellare affidata a micronavi spaziali capaci di raggiungere velocità relativistiche, cioè frazioni significative delle velocità della luce, grazie alla spinta laser da Terra, per arrivare a Proxima Centauri in una ventina di anni.
Il 12 aprile scorso (la data del volo di Jurij Gagarin, nel 1961) il progetto è arrivato al primo giro di boa: condotta da un pallone, un prototipo di StarChip (il nome fa il verso a StarShip, nave stellare) ha volato nella stratosfera, a 32.000 metri di quota sopra la Pennsylvania, in un test condotto in collaborazione con l'Accademia navale degli Stati Uniti.
60.000 chilometri al secondo. L'idea di base di StarChip è relativamente semplice. La miniaturizzazione dell'elettronica permette di costruire una "nave stellare" non più grande di una mano umana, mentre la vela, costruita con materiali super-leggeri, raccoglierebbe la spinta di batterie di laser per fornire la propulsione. In teoria, il sistema permette di raggiungere progressivamente velocità incredibili, forse fino al 20% della velocità della luce, più o meno 60.000 chilometri al secondo.
Il progetto è ancora ben lontano dai test di propulsione: per adesso, la prova nella stratosfera ha permesso di valutare progetto e materiali, le possibili risposte della StarChip allo Spazio e la capacità di esplorare altri mondi (il prototipo ha raccolto più di 4.000 immagini della Terra, come farebbe dall'orbita di un pianeta alieno).
VIDEO: la micronave di Stephen Hawking
«La StarChip è progettata per avere molte delle funzioni scientifiche di veicoli spaziali più grandi, come la raccolta di fotografie, la trasmissione dei dati, la determinazione dell'assetto della sonda, il rilevamento dei campi magnetici», spiega l'ingegnere Nic Rupert: «con la microelettronica possiamo miniaturizzare molto del carico scientifico di una navicella spaziale».
20 anni per Alpha Centauri. In base agli obiettivi il test è stato un successo, ma per arrivare alla fine del progetto bisognerà superare enormi ostacoli tecnici. Considerando che la destinazione prevista si trova a oltre 4 anni luce da noi (40.000 miliardi di chilometri), e che la micronave viaggerà a velocità relativistiche, i requisiti tecnologici sono di altissimo livello.
«Con la normale propulsione chimica, come quella utilizzata dai razzi per la Luna, servirebbero centomila anni per arrivare a Proxima Centauri, e molte migliaia di anni con i motori a propulsione ionica», afferma Lubin: «c'è solo una tecnologia che è in grado di farci raggiungere le stelle più vicine nell'arco di una vita umana: quella che sfrutta la luce come sistema di propulsione.
»
Questa è la sfida più grande: la costruzione di reti di laser sulla Terra, che puntati sulla vela della StarChip forniscano la spinta per accelerarla, anzi, per accelerare un intero sciame di centinaia o migliaia di StarChip verso i più vicini esopianeti. Così, in una o due generazioni sapremmo se abbiamo attorno solamente mondi morti o pianeti potenzialmente abitabili - o chissà, persino già abitati.
10 - Space Shuttle Raggiungeva la velocità di 29.000 km/h (poco più della Stazione Spaziale Internazionale che orbita alla velocità di 27.600 km/h).
Tipologia: astronave realmente costruita
9 - New Horizons La più veloce navicella spaziale mai costruita è New Horizons che ha viaggiato fino a Plutone toccando la velocità di 58.338 km/h. La velocità non è data dai motori, che servono soltanto per correggere la traiettoria, ma dalla spinta del razzo di partenza più un piccolo, ma efficace "effetto fionda" dovuto al passaggio accanto a Giove.
A dire il vero, come potrebbero obiettare i più pignoli, la velocità di Voyager 2 rispetto al Sole è ormai pari a 61.380 km/h, merito soprattutto agli effetti fionda causati dai passaggi ravvicinati a Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Oppure andrebbero anche citati Apollo 11, la più veloce di sempre con equipaggio umano (circa 39.800 km/h), e Helios 2, il mezzo più veloce mai realizzato dall'uomo (252.000 km/h su rotta eliocentrica).
Tipologia: astronavi realmente costruite
Foto: © Nasa - JHUAPL/SwRI
8 - Jupiter 2 Trasporta al suo interno la famiglia Robinson alla ricerca di un pianeta più ospitale della Terra, divenuta inabitabile. Dalla serie tv Lost in Space (mai arrivata in Italia) è stato tratto l’omonimo film, in cui la nave ha però un aspetto diverso. È meno veloce di molte altre: le ci vogliono
5 anni per arrivare ad Alfa Centauri, il sistema più vicino al Sole.
Tipologia: velocità inferiore alla luce
7 - Serenity È l’astronave-cargo utilizzata dai protagonisti della serie tv Firefly dalla quale è stato tratto il film Serenity (in Italia più noto della serie di origine). È un veicolo robusto e facile da riparare ma è abbastanza veloce: può ricoprire
la distanza tra il Sole e la Terra in 16 giorni.
Tipologia: velocità inferiore alla luce
6 - Enterprise La celebre nave di Star Trek comandata dal capitano Kirk si muove grazie alla “propulsione a curvatura” in grado di provocare una perturbazione nello spazio-tempo che permette alla nave di spostarsi da un luogo all’altro. È un incrociatore da battaglia che appartiene alla Federazione Unita dei Pianeti (che raggruppa molti “sistemi stellari”) e ha la missione di esplorare l’universo.
Tipologia: velocità superluminale
5 - Galactica
La serie Battlestar Galactica prende il nome proprio dall’incrociatore Galactica, unico “sopravvissuto” alla guerra degli umani contro i robot ribelli. L’enorme nave può attraversare una
galassia in 6 giorni e i suoi motori sono alimentati con il tylium, un combustibile liquido altamente volatile ricavato da miniere che si trovano solo su alcuni pianeti.
Tipologia: velocità superluminale
4 - Millennium Falcon Non ha bisogno di presentazioni: è capace di viaggiare nell’iperspazio, una zona “parallela” che coesiste con il nostro universo. Nasce come “cargo leggero”, impiegato da alcuni mercanti “legali”, successivamente si trasforma in astronave di contrabbandieri; la nave scompare alla vista dei nemici con un lampo bianco, che simboleggia la radiazione cosmica di fondo dell’universo. Scopri tutti i segreti del Millennium Falcon
Tipologia: viaggi nell'iperspazio
3 - Planet Express La navetta Planet Express è una dei “protagonisti” della serie tv a cartoni animati Futurama. Si muove in modo rapidissimo (3 secondi appena tra la Terra e la Luna) ma soprattutto usa un sistema originale: i suoi motori a “materia oscura e grasso di balena” mantengono immobile l’astronave mentre l’universo intorno ad essa si sposta a seconda di dove la navetta debba andare.
Tipologia: velocità istantanea
2 - Cuore d’Oro Il Cuore d’Oro è l’astronave utilizzata dai protagonisti del film Guida galattica per autostoppisti, tratto dai romanzi di Douglas Adams. Permette di saltare da un punto all’altro dell’universo grazie al suo pulsante a “improbabilità infinita”... Il problema è che i passeggeri non sanno dove vanno.
Tipologia: velocità istantanea
1- Tardis La “cabina telefonica” blu della serie Doctor Who (il Tardis) è tra le navi spaziali più veloci in assoluto. Può trasportare istantaneamente i “passeggeri” in qualunque luogo del tempo e dello spazio. La serie, che ha per protagonista un alieno viaggiatore nell’universo che si fa chiamare solo “il dottore”, ha il record di longevità per una serie fantascientifica.
Tipologia: velocità istantanea
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).
