Enormi strutture galleggianti che sfruttano l'energia delle stelle possono essere la dimora dell'umanità. È vero, costruirli sarà un compito incredibile. I giganteschi mondi ad anello che orbitano attorno a stelle lontane sono diventati iconici nella fantascienza. I loro paesaggi puri, racchiusi in sottili strutture ad anello, emozionano la nostra immaginazione. Il mondo degli anelli è diventato un motivo comune, una base futura per l'umanità.
"Questa è tutta una sciocchezza, ovviamente", dice il professore in pensione Freeman Dyson. È stato Dyson a rendere popolare l'idea di queste megastrutture; alla fine divennero note come sfere di Dyson. Dyson, a sua volta, "prese in prestito l'idea" dallo scrittore di fantascienza Olaf Stapledon nel suo romanzo Star Maker del 1937, in cui un terrestre in viaggio incontra megastrutture simili che assorbono l'energia delle stelle vicine. Sebbene Dyson vedesse queste sfere come gusci di strutture orbitali per assorbire la massima quantità di energia dalla stella, gli scrittori di fantascienza ammettono la possibilità che sfere abitabili coprano la stella.
Dieci anni dopo che l'articolo di Dyson del 1960 su tali strutture fu pubblicato su Science, Larry Niven decise di utilizzare l'anello equatoriale come sfera di Dyson come base per il suo romanzo Ringworld.
I Ring Worlds sono da allora presenti nella serie di videogiochi Halo, nel film del 2013 Elysium e nel romanzo Culture di Ian Banks. In Halo, sono giganteschi mondi artificiali in cui gli umani hanno la capacità di vivere all'interno dell'anello, mentre l'esterno è protetto da un robusto guscio. In Elysium di Neil Blomkamp, nel frattempo, il mondo dell'anello ruota attorno alla Terra e sembra più una stazione spaziale. Come si costruiscono questi anelli nel mondo reale?
Come con qualsiasi campo, le dimensioni contano. Il mondo dell'anello è una megastruttura e la sua costruzione richiederà un'enorme quantità di materiali ed energia.
Collezionare asteroidi
Lo scrittore di fantascienza ed ex astronomo Alastair Reynolds ritiene che “C'è abbastanza materiale nella fascia di Kuiper per costruire qualsiasi cosa. Potremmo assorbire tutti i piccoli asteroidi, filtrare i materiali volatili, lasciare roccia pura e costruirci strutture incredibili.
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Tuttavia, ci sono luoghi in cui questo materiale è in abbondanza. Cintura di Kuiper - è una regione del sistema solare che si estende per circa 2,97 miliardi di chilometri oltre l'orbita di Nettuno. È pieno di corpi simili ad asteroidi che potrebbero essere una fonte ideale per le materie prime.
L'astronomo Katie Mack non è d'accordo con lui. Dice: "La cintura di Kuiper è piuttosto diffusa e devi montare e smontare parecchi corpi per raccogliere la giusta quantità di materiale".
Se - e questo è un grande se - la società del futuro avrà tempo e capacità sufficienti per raccogliere e trasportare materiale dalla fascia di Kuiper all'orbita richiesta, ci saranno abbastanza materie prime per costruire il mondo ad anello. Tuttavia, resta la domanda se sarà utile investire questa quantità di tempo e risorse.
Il mondo dell'anello deve anche supportare una qualche forma di gravità; altrimenti, tutto, inclusa l'atmosfera necessaria alla vita, fluttuerebbe via nello spazio profondo. Il modo più comune per generare gravità artificiale è generare forza centrifuga attraverso la rotazione. Tuttavia, far ruotare un oggetto così massiccio alla velocità richiesta sarà un compito colossale.
Le forze di rotazione devono essere distribuite uniformemente, altrimenti la struttura potrebbe lacerarsi. Fortunatamente, non c'è attrito nello spazio e la rotazione alla velocità desiderata non rallenterà.
Maggiore è il diametro del mondo dell'anello, più forze agiranno sulla struttura rotante. Secondo Mack, la forza di queste forze di taglio che agiscono sull'anello dipenderà da "quanto sei vicino alla stella e quanta gravità hai bisogno".
Potere sconosciuto
Se assumiamo che il mondo dell'anello avrà lo stesso diametro dell'orbita terrestre (circa 300 milioni di chilometri) e richiederà una gravità di 1G, dovrebbe ruotare a circa 1,9 milioni di chilometri all'ora. Le forze che agiscono su di esso saranno così potenti che, secondo Mack, "dovremo trovare un nuovo modo per legare insieme gli atomi".
Una delle soluzioni teoriche a questo problema tecnico potrebbe essere nascosta in una qualche forma di piezoelettricità. In poche parole, il materiale può essere rinforzato artificialmente facendo passare l'elettricità attraverso di esso.
Tuttavia, date le dimensioni dell'anello e l'energia di cui ha bisogno, l'efficacia di questa colossale impresa inizia ancora una volta a essere messa in discussione. L'alimentazione dovrà essere distribuita in modo uniforme in tutta la struttura, riducendo a zero il rischio di un'interruzione di corrente catastrofica.
L'ultima sfida sarà mantenere il mondo dell'anello in un'orbita stabile attorno alla stella. Reynolds ricorda che poco dopo la pubblicazione di "Ringworld" di Larry Niven, "i fan hanno calcolato che se il Ringworld si fosse spostato un po 'più vicino alla stella, l'equilibrio sarebbe stato disturbato, la struttura sarebbe andata alla deriva e alla fine sarebbe esplosa".
Niven si prese cura di questo nei romanzi successivi di The Ring World, attaccando razzi ai bordi esterni della struttura, che stabilizzerebbero costantemente la sua posizione e garantire il suo centraggio rispetto alla stella.
Se assumiamo che la società del futuro avrà capacità tecniche su larga scala per la costruzione del mondo ad anello, risolverà il problema del rafforzamento della struttura e del mantenimento della sua stabilità orbitale, cosa ne faranno dopo?
In Culture, le stazioni orbitali erano usate come grandi abitazioni, mentre nella serie Halo erano dispositivi apocalittici progettati per far esplodere e distruggere infezioni pericolose. Dyson vedeva i suoi regni come un mezzo per massimizzare il raccolto di energia da una stella, non come un'alternativa alla terraformazione per renderli adatti agli umani.
Mack dice: "Potremmo creare un mondo ad anello in modo da non terraformare i mondi esistenti". Tuttavia, ritiene che questa soluzione potrebbe non essere la più efficace. Lo scienziato crede che "qualsiasi società che possa facilmente costruire una struttura come il mondo ad anello può facilmente trovare un pianeta roccioso e terraformarlo a sua discrezione".
Sebbene la tecnologia per la terraformazione sia diversa da quella richiesta per costruire un anello orbitale, il livello di progresso tecnico complessivo sarà più o meno lo stesso. D'altra parte, nonostante tutto il loro splendore teorico, i mondi ad anello rimangono esempi scientificamente inaccessibili e inefficaci di ingegneria stellare.
Ilya Khel
