Nel 1973, la British Interplanetary Society - la prima e la più antica organizzazione dedicata esclusivamente all'esplorazione spaziale, allo sviluppo e al supporto dell'astronautica - ha lanciato un ambizioso progetto quinquennale per trovare e creare il design più promettente di veicoli spaziali senza pilota per i viaggi interstellari. La prima tra le soluzioni proposte è stata "Daedalus". Questo piano sembrava ancora più ambizioso e si prefiggeva l'obiettivo principale di trovare opportunità per viaggi con equipaggio verso varie stelle con l'obiettivo di utilizzare le tecnologie del prossimo futuro.
Accelerazione termonucleare
Come raggiungere la velocità richiesta, accumulare una quantità sufficiente di energia e allo stesso tempo non bruciare a terra la navicella e le persone a bordo? I compiti chiaramente non sono facili. Il team del progetto Daedalus ha trovato una soluzione per l'utilizzo dell'accelerazione nucleare a breve termine, che supererebbe tali difficoltà. Il sistema proposto ha funzionato così: all'interno dei campi magnetici parabolici situati dietro la navicella verranno prodotte piccole esplosioni termonucleari, la cui energia accelererà la navicella con il massimo livello di efficienza possibile.
Naturalmente, per implementare il viaggio interstellare, dovrai prima capire come accelerare il veicolo spaziale a una velocità di oltre 10.000 chilometri al secondo. Ma questa è solo una parte del problema. La seconda domanda è chi, in questo caso, controllerà la nave? La possibilità di utilizzare un sistema autopilota indipendente è stata considerata come una possibile soluzione. È stato proposto di utilizzare l'isotopo elio-3 come combustibile per i reattori, che può essere prodotto nell'atmosfera di Giove o direttamente sulla superficie della Luna.
In definitiva, il rapporto finale del 1978 affermava a gran voce che il viaggio interstellare era davvero possibile, ma gli ingegneri non iniziarono mai a lavorare su un prototipo funzionante.
Tuttavia, sarebbe prematuro definire il progetto Daedalus un sogno irrealizzabile. Numerosi rapporti indicano che le moderne agenzie spaziali e le università di tutto il mondo continuano a studiare le idee sull'uso dell'energia nucleare come forza trainante per i veicoli spaziali, stabilite dal progetto Daedalus più di 30 anni fa.
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Progetto "Icaro"
Membri della British Interplanetary Society e della Tau Zero Foundation hanno lanciato nel 2009 il progetto Icarus, il cui obiettivo è valutare teoricamente la fattibilità di creare un veicolo spaziale con un motore termonucleare per i viaggi interstellari. Successivamente, i risultati del lavoro potrebbero trasformarsi nella progettazione di una missione spaziale senza pilota.
Più di 20 scienziati e ingegneri hanno preso parte al progetto. Il loro compito era provare a progettare un sistema di propulsione basato su una reazione termonucleare e in grado di accelerare una nave fino al 10-20% della velocità della luce. In effetti, "Icaro" era basato sul progetto "Daedalus", ma in seguito "Icaro" doveva diventare un progetto indipendente, con solo un piccolo prestito degli elementi "Daedalus". Icarus doveva essere completato nel 2014, ma i lavori sono ancora in corso. Gli organizzatori stanno attualmente cercando volontari per completarlo.
Vela leggera
La Planetary Society ha lanciato un progetto chiamato LightSail per indagare la possibilità di sviluppare un veicolo spaziale alimentato interamente da energia solare e accelerato esclusivamente dalla luce solare. Dopo diversi tentativi falliti del programma LightSail 1 nel 2015, era ancora possibile completare con successo una corsa di prova e dispiegare la vela solare. Una nuova variante della vela solare, LightSail 2, è prevista per essere lanciata nell'orbita terrestre utilizzando un razzo SpaceX Falcon Heavy nel 2018.
Il concetto di utilizzare una vela solare come sistema di propulsione è tutt'altro che nuovo. Anche con la scoperta dei primi fotoni, astronomi come Johannes Kepler iniziarono a sognare e teorizzare già nel 1600 sulla possibilità di raccogliere l'energia solare e tradurla in impulso per dotare un altro oggetto di accelerazione.
Gli scienziati moderni non hanno perso questo desiderio. Prendi Stephen Hawking e il suo progetto Breakthrough Starshot. Durante la sua recente visita in Norvegia, Hawking ha parlato di come una piccola sonda spaziale potrebbe "viaggiare a cavallo su un raggio di luce" a circa 160 milioni di chilometri all'ora. Ovviamente, come ogni progetto ambizioso, Breakthrough Starshot dovrà superare problemi altrettanto ambiziosi prima che qualcosa possa funzionare.
Il motore ramjet interstellare di Bassard
Nel 1960, il fisico americano Robert Bassard introdusse il concetto di un veicolo spaziale interstellare in grado di viaggiare a velocità incredibili. Si basa su un sistema in grado di catturare la sostanza del mezzo interstellare (idrogeno e polvere) e utilizzarlo come combustibile nel motore termonucleare della nave.
Secondo i calcoli di Bassard, il motore richiederà un'aspirazione di materia interstellare da un'area di quasi 10.000 chilometri quadrati per funzionare. Ciò, a sua volta, richiederà l'uso di un collettore di raccolta elettromagnetico (elettrostatico ionico) di enorme diametro e intensità di campo estremamente elevata. Ulteriori analisi, tuttavia, hanno mostrato che la massa della sostanza raccolta in questo caso sarebbe ancora così bassa da mettere in discussione l'efficacia del sistema.
Razzi antimateria
Usare gli isotopi dell'idrogeno per alimentare una reazione nucleare e generare la spinta necessaria per il viaggio interstellare è diventato un sogno irrealizzabile. Gli acceleratori di razzi basati sull'antimateria sono stati scelti come una nuova direzione di sviluppo, dove l'interazione tra materia ordinaria e antimateria provoca l'annientamento di entrambi e crea un colossale livello di energia.
Se immaginiamo la possibilità di rilascio diretto di una quantità enorme di questa energia, allora l'esplosione di energia generata, causata dal mutuo annientamento degli atomi in collisione, potrebbe essere utilizzata come fluido di lavoro per il movimento della navicella. Tuttavia, siamo ancora lontani dall'essere in grado di condurre tali test in condizioni reali.
Inoltre, l'uso dell'antimateria come carburante per i motori a razzo imporrà una serie di restrizioni: in primo luogo, la reazione creerà un livello incredibilmente alto di radiazioni gamma; secondo, è difficile ottenere una quantità sufficiente di antimateria; e terzo, la quantità di carico utile che puoi portare con te diventa molto limitata.
Tuttavia, l'Advanced Concept Development Institute della NASA ha investito in studi sulla probabilità di un veicolo spaziale di antimateria che sarà privo almeno del primo problema sopra menzionato. Secondo i ricercatori, se utilizziamo i positroni (antiparticelle degli elettroni) come elemento principale dell'antimateria, gli indici di energia dei raggi gamma saranno molto più bassi.
Un altro studio affronta il secondo problema della lista utilizzando quella che viene chiamata vela antimateria. Il creatore di questo concetto è Gerald Jackson, un ex fisico al Fermilab. Jackson ha proposto una campagna di raccolta fondi su Kickstarter. Ci sono voluti circa $ 200.000 per costruire e testare un prototipo funzionante. Tuttavia, la quantità effettiva di implementazione e implementazione di questa tecnologia richiederà, ovviamente, costi finanziari molto più elevati.
Concetto di veicolo spaziale IXS ENTERPRISE
L'agenzia aerospaziale della NASA ha proposto la propria versione di un veicolo spaziale "startrec-like" con la possibilità di accelerazioni a curvatura nel 2016. Nelle fotografie presentate, puoi facilmente vedere i dettagli della USS Enterprise dal cult MCU. Il creatore del concept Mark Rodmaker ha condiviso in un'intervista al Washington Post che lo scopo di questo lavoro era ispirare i giovani a intraprendere una carriera come ingegnere di veicoli spaziali.
Secondo il concetto di questo progetto, l'IXS Enterprise non utilizza la reazione nucleare e l'antimateria per muoversi nello spazio, ma un motore a curvatura. Le grandi strutture a forma di anello attorno alla nave creano una "bolla di curvatura" che riduce la quantità di energia richiesta per azionare il motore a curvatura.
Nikolay Khizhnyak
