Viaggio interstellare: Con la vela giusta verso le stelle

Il progetto StarShot, lanciato dal miliardario russo, vuole usare i laser per portare minuscole astronavi del peso di pochi grammi a una velocità tale da poter raggiungere le stelle più vicine al sole in una generazione invece che in qualche decina di migliaia di anni – che è il tempo di cui avrebbero bisogno le astronavi secondo lo stato della tecnologia attuale o prossima al futuro. I miei lettori conoscono il concetto dalla trilogia di Proxima. A questo scopo, queste mini-navi hanno una vela su cui il laser può sparare. Questa vela, di circa tre metri di diametro, deve essere inimmaginabilmente leggera, ma abbastanza forte da resistere al fuoco del laser.

Molte ricerche precedenti in questo settore hanno ipotizzato che il sole fornisca passivamente tutta l’energia necessaria alle vele leggere per mettersi in movimento. Tuttavia, il piano di Starshot per portare le sue navi a velocità relativistiche di un quinto della velocità della luce richiede una fonte di energia molto più diretta. Una volta in orbita, una massiccia serie di laser a terra dirigerebbe i suoi fasci verso la vela, fornendo un’intensità di luce milioni di volte superiore a quella del sole. E questo con un pezzo di tessuto (strati ultrasottili di ossido di alluminio e disolfuro di molibdeno, per essere precisi) mille volte più sottile di un foglio di carta. Come si fa a costruire una vela così resistente in modo che possa resistere a un’accelerazione mille volte superiore a quella dovuta alla gravità? I ricercatori hanno ora pubblicato delle idee su questo nella rivista Nano Letters.

Uno di questi documenti, presentato dal fisico Igor Bargatin, mostra che le vele leggere di Starshot devono gonfiarsi come un paracadute e non rimanere piatte, come la ricerca precedente ha supposto. “L’intuizione qui è che una vela molto tesa, sia su una barca a vela che nello spazio, è molto più incline a incrinarsi”, dice Bargatin. Invece di una piastra piatta, Bargatin e i suoi colleghi suggeriscono che una struttura curva, profonda quanto la sua larghezza, sopporterebbe meglio lo stress dell’iperaccelerazione della vela. “I fotoni laser gonfiano la vela come l’aria gonfia un pallone da spiaggia”, dice Matthew Campbell, un ricercatore post-dottorato nel gruppo di Bargatin e autore principale del primo articolo. “E sappiamo che i contenitori leggeri pressurizzati devono essere sferici o cilindrici per evitare la rottura. Pensate ai serbatoi di propano o anche ai serbatoi di carburante dei razzi”.

Un altro documento, guidato dal ricercatore di materiali Aaswath Raman, fa luce su come la strutturazione su scala nanometrica della vela potrebbe dissipare in modo più efficiente il calore emanato da un raggio laser un milione di volte più potente del sole. “Quando le vele assorbono anche una minima parte della luce laser incidente, si riscaldano fino a temperature molto alte”, spiega Raman. “Per assicurarci che non si disintegrino, dobbiamo massimizzare la loro capacità di irradiare calore”. Ricerche precedenti sulle vele luminose hanno dimostrato che l’utilizzo di un design a cristalli fotonici, in cui il tessuto della vela è fatto con fori regolarmente spaziati, massimizzerebbe la capacità della struttura di irradiare il calore. Il nuovo lavoro dei ricercatori aggiunge un altro strato di periodicità: i ricercatori vogliono legare le singole tracce del tessuto della vela in un reticolo. Se la spaziatura dei fori corrisponde alla lunghezza d’onda della luce e la spaziatura delle tracce di tessuto corrisponde alla lunghezza d’onda della radiazione termica, la vela potrebbe sopportare un impatto iniziale ancora più forte, riducendo il tempo che i laser devono rimanere sul loro obiettivo.

“Qualche anno fa, era considerato inverosimile pensare o fare un lavoro teorico su un tale concetto”, dice Deep Jariwala, uno dei ricercatori. “Ora non solo abbiamo un progetto, ma il progetto è basato su materiali reali disponibili nei nostri laboratori. Ora abbiamo in programma di fabbricare tali strutture su piccola scala e di testarle con laser ad alta potenza”.

Un rendering dell’artista della navicella Starshot Lightsail durante l’accelerazione da un array di laser a terra (grafica: Masumi Shibata, per gentile concessione di Breakthrough Initiatives).

Leave a Comment

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato.

BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris è un fisico e uno specialista dello spazio. Si è occupato a lungo di questioni spaziali, sia professionalmente che privatamente, e mentre voleva diventare un astronauta, è dovuto rimanere sulla Terra per una serie di motivi. È particolarmente affascinato dal "what if" e attraverso i suoi libri mira a condividere storie avvincenti di hard science fiction che potrebbero realmente accadere, e un giorno potrebbero accadere. Morris è l'autore di diversi romanzi di fantascienza best-seller, tra cui The Enceladus Series.

    Brandon è un orgoglioso membro della Science Fiction and Fantasy Writers of America e della Mars Society.