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l propulsore a curvatura, da Star Trek alla NASA

Alla NASA c'è chi sta cercando di produrre il motore a curvatura che permette alla nave Enterprise di Star Trek di compiere viaggi interstellari a velocità maggiori della luce. Certamente si tratta di un progetto prematuro, ma secondo alcuni sarebbe l'unico modo per raggiungere pianeti abitabili che orbitano intorno a stelle vicine e in questo modo assicurare all'umanità un futuro a lungo termine di Mark Alpert

Come può confermare ogni fan di Star Trek, l'eccentrico fisico Zefram Cochrane ha inventato il propulsore a curvatura nell'anno 2063. Non è stato facile. Cochrane ha dovuto vedersela con malvagi alieni che viaggiano nel tempo, determinati a impedirgli di costruire il sistema di propulsione che consente di muoversi più velocemente della luce (per ulteriori dettagli si veda il film del 1996 Star Trek: Primo contatto). Ma alla fine ci è riuscito, e secoli dopo il suo propulsore a curvatura ha permesso i viaggi interstellari dell'astronave Enterprise.
Quello che i fan di Star Trek non possono sapere è che nel mondo reale un fisico del Johnson Space Center della NASA a Houston sta studiando la possibilità di costruire un vero e proprio motore a curvatura.

Harold “Sonny” White, capo del programma di propulsione avanzata del centro, ha assemblato in laboratorio un apparato sperimentale progettato per creare piccole distorsioni nello spazio-tempo, il tessuto flessibile dell'universo. Se avesse successo, potrebbe infine portare allo sviluppo di un sistema in grado di generare una bolla di spazio-tempo deformato intorno a un veicolo spaziale.
Invece di aumentare la velocità della nave, il motore a curvatura altererebbe lo spazio-tempo lungo il suo percorso, permettendo così di eludere le leggi della fisica che impediscono i viaggi più veloci della luce. Una simile nave spaziale potrebbe superare le enormi distanze tra le stelle in poche settimane.

White davanti al suo apparato sperimentale: la NASA ha finanziato il progetto di ricerca con 50.000 dollari (Cortesia NASA)




Per i lettori e gli scrittori di fantascienza, la notizia è straordinaria. E non importa che altri fisici deridano l'idea di White, sostenendo che modificare lo spazio-tempo in questo modo è impossibile. E neppure importa che per la ricerca sul propulsore a curvatura la NASA abbia stanziato solo 50.000 dollari, una goccia nel mare dei 18 miliardi dollari di bilancio dell'agenzia spaziale americana.
Ciò che rende il progetto di White così eccitante è l'immensità della sfida. È incoraggiante sapere che anche in questa epoca in cui la parola d'ordine è stringere la cinghia, il governo federale è disposto a scommettere sul grande sogno dei viaggi interstellari.
Un numero sorprendente di scienziati, ingegneri e appassionati di spazio crede ardentemente in questo sogno. Hanno condiviso speranze e ipotesi nel corso di conferenze accademiche. Hanno fondato organizzazioni - come il progetto 100 Year Starship, la Tau Zero Foundation e Icarus Interstellar - cercando di gettare le basi per una missione interstellare senza equipaggio che potrebbe essere lanciata entro la fine del secolo. La loro convinzione è cresciuta negli ultimi anni, via via che gli astronomi hanno individuato una serie di pianeti simili alla Terra che orbitano attorno a stelle relativamente vicine al Sole.

La sonda Voyager 1 (cortesia NASA)Alcune decine di questi mondi occupano la cosiddetta “zona Goldilocks” intorno alle loro stelle: non sono né troppo caldi né troppo freddi per sostenere la vita.

Se ulteriori osservazioni confermassero l'esistenza di un idilliaco pianeta abitabile nel nostro angolo di galassia, come potremmo resistere dall'inviare una sonda interstellare aesplorare questo nuovo strano mondo?
Il problema è portarci la navicella in un ragionevole lasso di tempo. La NASA ha già una sonda che sta attraversando lo spazio interstellare: si tratta di Voyager 1, l'impavida navicella da 700 chilogrammi lanciata nel 1977 per studiare Giove, Saturno e i loro satelliti naturali. Dopo aver completato la sua missione primaria, la sonda ha oltrepassato l'orbita dei pianeti esterni, e nel 2012 ha lasciato il sistema solare, proseguendo verso lo spazio interstellare.
Voyager ha viaggiato per oltre 19 miliardi di chilometri dal suo lancio e attualmente si sta allontanando da noi a 62.136 chilometri all'ora. Ma anche a quella incredibile velocità, occorrerebbero almeno 70.000 anni per raggiungere una delle stelle vicine che potrebbero ospitare pianeti abitabili. Bisognerebbe perciò fare qualche significativo progresso nella propulsione spaziale per arrivare più velocemente.


L'astronave Daedalus - qui per confronto con il Saturn V - fu progettata negli anni '70 dalla British Interplanetary Society (cortesia team Dedalus)





Sebbene siano solo White e pochi altri scienziati a essere stuzzicati dalla possibilità di un propulsore a curvatura, la maggior parte degli appassionati interstellari ha concentrato la propria attenzione su tecnologie meno ipotetiche. Icarus Interstellar, per esempio, sta coordinando uno studio su un progetto di missione in cui, per spingere la navicella, si utilizzerebbe la fusione nucleare, l'energia prodotta facendo fondere tra loro i nuclei di diversi atomi.
La fusione nucleare è la fonte energetica utilizzata per produrre la bomba all'idrogeno e, se fosse adeguatamente controllata e sfruttata, la sua energia potrebbe accelerare una sonda fino a velocità fenomenali, migliaia di volte maggiori di quella di Voyager 1.
Ma sono cinquant'anni che i ricercatori cercano di costruire una centrale elettrica a fusione, senza molto successo. La tecnologia non è ancora stata messa a punto sulla Terra, e non è certo pronta per essere installata su una sonda spaziale
Un altro grosso problema è la polvere interstellare. Anche se sono microscopici, i grani di polvere nello spazio profondo farebbero grossi danni a una sonda che li attraversasse alla velocità di milioni di chilometri all'ora. La navicella dovrebbe essere equipaggiata con una schermatura pesante, il che aumenterebbe la quantità di carburante necessaria per la propulsione.

Durante i viaggi dell'Enterprise, il dottor Spock ingannava il tempo con una versione tridimensionale degli scacchi (© Bettmann/CORBIS)

Ci sarebbe poi la necessità di rallentare la sonda prima che raggiunga la sua destinazione. È inutile mandare una navicella spaziale per un viaggio di cento anni a una stella vicina, se si corre il rischio che arrivi oltre la zona dei pianeti abitabili della stella. Durante le ultime fasi del viaggio, la sonda dovrebbe invertire i motori e azionarli in modo da ottenere una spinta nella direzione opposta e così rallentare. E ancora una volta, occorrerebbe prevedere un ulteriore carico di carburante.

Le complicazioni sembrano dunque infinite, come lo stesso spazio. L'enorme difficoltà del volo interstellare consente di spiegare il famoso paradosso formulato per la prima volta da Enrico Fermi nel 1950: se l'universo è pieno di alieni, dove sono tutti quanti? Forse gli extraterrestri non hanno mai visitato la Terra perché è troppo difficile raggiungerla.
Nonostante tutto, il sogno di un viaggio interstellare rimane ostinatamente in vita. Lo scorso settembre, il progetto 100 Years Starship ha tenuto un simposio sul tema appena un mese dopo la conferenza di Icarus Interstellar.
Mentre la NASA lotta per finanziare tutte le sue priorità, ovvero la costruzione di un nuovo sistema di lancio per i suoi astronauti e l'invio di nuove sonde su Marte, pianificare una missione interstellare può sembrare assurdamente precoce. Ma persone come Jill Tarter, pioniera della caccia ai segnali radio provenienti da civiltà extraterrestri, ritengono che l'esplorazione di altri sistemi stellari sia essenziale per la sopravvivenza a lungo termine dell'umanità.
L'Enterprise di Star Trek viaggia a velocità superluminali, aggirando le leggi della fisica con un propulsore a curvatura che modifica il tessuto dello spazio-tempo (© Steve Schapiro/Corbis)Finché che la razza umana è limitata alla Terra siamo ad alto rischio di estinzione per effetto di una catastrofe, sia essa una guerra nucleare planetaria, una pandemia o un asteroide. L'unico altro pianeta nel nostro sistema solare che potrebbe essere abitabile è Marte, ma occorrerebbero centinaia di anni di terraforming per rendere il Pianeta Rosso vivibile per gli esseri umani.
Così il destino ultimo della nostra specie potrebbe essre tra le stelle. Forse in mille anni o giù di lì la nostra civiltà sarà simile alla Federazione dei Pianeti Uniti di Star Trek. Per raggiungere questo obiettivo, però, bisogna adottare il motto della nave stellare Enterprise: “Arrivare là dove nessun uomo è mai giunto prima”.

(La versione originale di questo articolo è apparsa il 23 aprile su scientificamerican.com. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)