Ricostruzione artistica di una Space Highway.
Ricostruzione artistica di una Space Highway. NASA/JPL-Caltech, CC BY-SA
  • Categoria dell'articolo:Scienza / Tecnologia
  • Ultima modifica dell'articolo:24 Ottobre 2022

Viaggiare lungo un’autostrada interplanetaria, a bordo di una vela spinta dal vento solare o con un motore ionico… Queste sono buone proposte per viaggi extraterrestri a basso costo, e non sono fantascienza.

Il risparmio nei viaggi spaziali è una priorità per le agenzie spaziali, principalmente per l’ESA e la NASA. Ricordiamoci che il costo per trasportare nello spazio un chilo di massa per mezzo di una navetta superava i cinquantamila dollari.

Con l’ingresso nella corsa allo spazio di entità private come SpaceX, il prezzo per chilo è stato ridotto a meno di tremila dollari, rendendo più efficienti razzi e veicoli spaziali. Ma ci sono più opzioni, ad esempio, riducendo la quantità di carburante necessaria per raggiungere una destinazione, e le autostrade interplanetarie, le vele solari e i motori ionici potrebbero aiutarci.

Autostrade interplanetarie

Le autostrade interplanetarie sono conosciute come trasferimenti a bassa energia. Si tratta di percorsi che sfruttano la forza di gravità esercitata da diversi corpi per evitare di consumare carburante. Possiamo stabilire l’analogia con gli alisei e il viaggio delle prime spedizioni in America. Gli alisei consentono a una barca a vela di essere spinta attraverso l’Atlantico equatoriale verso l’America. Tuttavia, il ritorno in Europa avviene attraverso il Nord Atlantico. Allo stesso modo possiamo viaggiare nello spazio. Per fare ciò, vengono utilizzate le cosiddette autostrade interplanetarie.

Si tratta di oggetti che, simili al vento, generano una corrente attraverso lo spazio. Quindi, per viaggiare sulla Luna, possiamo utilizzare una di queste correnti associate al Sole e, ad un certo punto, cambiare la corrente con un piccolo impulso per raggiungere la nostra destinazione. A differenza di un viaggio diretto, che di solito raggiunge la Luna in 3 o 4 giorni, le autostrade interplanetarie prevedono viaggi tra i 3 e i 4 mesi, ma significano un notevole risparmio energetico.

Vele solari alimentate dal sole

Il secondo modo per rendere più economici i viaggi nello spazio è cambiare la tecnologia di propulsione. Ci sono due tipi di tecniche che stanno acquisendo importanza negli ultimi decenni: le vele solari e i motori a ioni.

Una nave dotata di vele solari incorpora una struttura di un materiale leggero e sottile che forma la vela, come il LightSail 2. Grazie all’impatto dei fotoni sulla vela si ottiene una spinta nella direzione opposta al Sole. A seconda dell’angolo di incidenza della luce solare sulla vela, è possibile accelerare o rallentare la nave. Questo ci permette di raggiungere diversi punti del sistema solare. LightSail 2 è riuscito a far orbitare un piccolo satellite attorno alla Terra usando la sua vela solare di 5,6 x 5,6 metri e la spinta della luce solare. Senza carburante, LightSail 2 naviga nello spazio solo con i raggi del sole.

Specifiche della vela solare LightSail 2. Le vele del veicolo spaziale misurano 5,6 metri per lato
Specifiche della vela solare LightSail 2. Le vele del veicolo spaziale misurano 5,6 metri per lato. La Società PlanetariaCC BY

Le vele solari hanno recitato in molte opere di fantascienza. Sunjammer, di Arthur C. Clarke, descrive diversi modelli di navi dotate di vele solari che effettuano una corsa allo spazio tra la Terra e la Luna.

Il salto dalla fantascienza alla realtà si è compiuto poco a poco e nell’ultimo decennio sono stati effettuati diversi test di progettazione. Nel 2010, la missione IKAROS dell’agenzia spaziale giapponese JAXA è stata la prima ad esplorare Venere utilizzando una vela solare per le manovre interspaziali.

Recentemente si sta sperimentando anche l’uso delle vele solari per manovrare in ambiente terrestre e lunare.

Illustrazione di una vela solare sopra la Terra.
Illustrazione di una vela solare sopra la Terra. Josh Spradling (La società planetaria). CC DI

Il vantaggio di un motore a ioni di tipo Star Wars

La seconda delle nuove tecnologie che stanno prendendo piede negli ultimi anni sono i motori a ioni, diffusi nella fantascienza. Questi sono i motori utilizzati dallo Star Destroyer di classe Imperial di Star Wars.

I motori a ioni di uno Star Destroyer di classe Imperial di Star Wars
I motori a ioni di uno Star Destroyer di classe Imperial di Star Wars. Star Wars WikiCC BY

Nell’universo reale, i motori ionici hanno già una forma. Questi tipi di motori utilizzano una corrente elettrica per guidare un flusso di ioni. Grazie al principio di azione e reazione, il veicolo spaziale viene spinto nella direzione opposta al getto di propulsione. Questa è la stessa cosa che accade nei tradizionali motori a combustione chimica. Tuttavia, a causa della massa espulsa, la forza esercitata da un motore ionico è molto inferiore alla forza di un motore a combustione. In cambio, il motore ionico può essere operativo per un periodo di tempo più lungo. Ciò consente di trasmettere una quantità simile di energia.

Come nelle autostrade interplanetarie, i nuovi paradigmi tecnologici consentono di abbassare i costi delle missioni. In cambio, il tempo di viaggio è aumentato, il che li rende impraticabili per le missioni con equipaggio. Tuttavia, sono ideali per missioni di rifornimenti e spedizioni di risorse.

Gli obiettivi delle agenzie spaziali includono la creazione di basi nello spazio, sulla Luna o su Marte e, con una buona pianificazione, è possibile ridurre della metà i costi di spedizione di ossigeno, cibo e altri rifornimenti. La metà di cinquantamila dollari al chilo non è cosa da poco.

Autore

Daniel Perez PalauUNIR – Università Internazionale di La Rioja