Le persone hanno a lungo sognato di viaggiare su pianeti lontani; lo stesso problema è stato trattato nella fantascienza per oltre un secolo. In realtà, sono molti i problemi che ci impediscono di farlo, compresa la mancanza di tecnologie adeguate. Ma questo non impedisce agli scienziati di teorizzare possibili modi per conquistare lo spazio, che un giorno potrebbe diventare del tutto reale.
Motori a ioni
È improbabile che gli Ion Thrusters siano nuovi per i fan di Star Wars, dal momento che sono stati pilotati dai TIE Fighters. È anche una tecnologia consolidata utilizzata dalla sonda Dawn, lanciata nel settembre 1997, per studiare i pianeti nani Vesta e Cerere.
I motori ionici funzionano quando gli atomi di xeno vengono bombardati da elettroni per formare ioni. Nella parte posteriore del motore ci sono reti metalliche, caricate a 1000 volt, che sparano ioni a una velocità enorme. La spinta è piuttosto piccola, ma poiché lo spazio è un ambiente privo di attrito e gravità zero, è in costante aumento. La velocità massima di Dawn è di 38.600 km / h.
I motori a ioni richiedono un carburante minimo. Sono 10 volte più efficienti dei motori chimici. Ottengono la loro energia da grandi pannelli solari, quindi non è necessario costruire un impianto di stoccaggio del carburante. Fornisce inoltre ai propulsori ionici, in teoria, una fonte inesauribile di energia.
Il problema attuale con i motori a ioni è che sono troppo lenti per trasportare le persone. Potrebbero essere usati, ad esempio, per trasportare attrezzature e rifornimenti alle colonie marziane.
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Bussard ramjet
Come accennato in precedenza, una delle maggiori sfide che i viaggi spaziali devono affrontare è la quantità di carburante necessaria. Per risolvere questo problema negli anni '60, è stato proposto di creare il cosiddetto Bussard Interstellar Ramjet.
L'idea è che il veicolo spaziale raccolga i protoni sparsi in tutto l'universo mentre viaggia. Se questi protoni possono essere sintetizzati, la sonda sta essenzialmente pilotando un razzo nucleare.
È vero, ci sono una serie di problemi con il concetto Ramjet. Puoi aumentare solo un certo numero di protoni e, man mano che i protoni vengono raccolti, nascerà anche una resistenza significativa. Inoltre, c'è una piccola domanda sulla creazione di un dispositivo di fusione nucleare funzionante stabile.
Movimento su impulso nucleare
L'idea di utilizzare l'energia nucleare per lanciare veicoli spaziali risale agli anni '50. Il progetto Orion è stato un'iniziativa della NASA, che ha deciso di costruire una nave delle dimensioni di un bel grattacielo, lanciata dall'esplosione di una bomba nucleare sottostante. Stai già iniziando a indovinare i problemi associati al progetto. Per cominciare, dopo questo progetto, dovrebbe rimanere un'enorme quantità di radiazioni e gli stessi astronauti riceveranno avvelenamento da radiazioni.
Quando la bomba esplode, creerà un impulso elettromagnetico che distruggerà l'elettronica di bordo. E questo se il lancio ha ancora successo e non porta a perdite fatali. Il progetto Orion è stato considerato principalmente perché avrebbe potuto portarci su Marte in tre mesi. Una normale nave ne impiegherebbe diciotto.
Ovviamente, Project Orion è morto, ma l'idea alla base sopravvive. Voyager 1, Voyager 2 e Cassini hanno utilizzato una forma di energia nucleare basata sul decadimento del plutonio, convertendolo in elettricità, per i loro voli. Sfortunatamente, le riserve del plutonio necessario sul nostro pianeta sono terminate ed è abbastanza difficile iniziare la riproduzione, poiché è un sottoprodotto della creazione di bombe nucleari.
Movimento su raggi laser
L'ingegnere aerospaziale Leic Mirabeau ha avuto l'idea di utilizzare il movimento laser nel 1988 mentre lavorava al progetto di difesa missilistica Star Wars. L'apparato Mirabeau doveva essere conico. Un potente raggio laser verrebbe sparato dall'estremità stretta del cono contenente il riflettore parabolico.
Ciò riscalderebbe l'aria all'interno a 30.000 gradi, provocando esplosioni che creano spinta. Mirabeau credeva che un tale dispositivo sarebbe apparso nei prossimi 20 anni, ma i suoi colleghi hanno guardato a questa idea con scetticismo.
Astronave interstellare "Daedalus"
La British Interplanetary Society ha condotto ricerche per cinque anni, a partire dal 1973, esplorando la possibilità di inviare esseri umani a Barnard's Star, che dista sei anni luce. La loro soluzione è stata la sonda spaziale interplanetaria "Daedalus". Daedalus era una gigantesca navicella spaziale, anche delle dimensioni di un buon grattacielo, e sarebbe stata sicuramente assemblata in orbita terrestre.
Come il progetto Orion, ha dovuto utilizzare motori a fusione. I pellet di combustibile verrebbero iniettati ad alta velocità nella camera di reazione, dove i fasci di elettroni ad alta energia li accenderebbero. Il primo stadio avrebbe dovuto sollevare la Terra 46.000 tonnellate di carburante, il secondo - una piccola parte della nave con 4.000 tonnellate di carburante. Il carburante doveva essere elio-3.
L'elio-3 è incredibilmente raro sulla Terra, ma si ritiene che sia molto più abbondante sulla Luna; può anche essere trovato nelle nuvole cosmiche. La raccolta dell'importo richiesto richiederebbe 20 anni. L'elio-3 è anche molto difficile da accendere come combustibile poiché richiede molto calore. Ma se il progetto si fosse esaurito, il dispositivo avrebbe accelerato fino al 12,2% della velocità della luce e avrebbe raggiunto la stella di Barnard in 50 anni.
Nel 2009 sono iniziate le ricerche nell'ambito del progetto Icarus, che dovrebbe mostrare cosa può diventare il viaggio interstellare dopo tanti anni di progresso scientifico.
Cavalcando un asteroide
Uno dei maggiori problemi dei viaggi nello spazio rimane l'impatto dei raggi cosmici. Se una persona impiega 1000 giorni per arrivare su Marte, riceverà tali radiazioni che le probabilità di sviluppare il cancro aumenteranno dall'1 al 19 percento.
La navicella è realizzata con materiali leggeri e gli schermi contro le radiazioni sono troppo pesanti. Pertanto, un professore di fisica presso il Massachusetts Institute of Technology ritiene che il modo migliore per percorrere lunghe distanze sia atterrare su un asteroide e creare un tunnel sotto la sua superficie.
L'asteroide deve essere largo 10 metri e entro diversi milioni di chilometri dalla Terra e da Marte affinché il piano funzioni. Finora sono noti cinque di questi asteroidi e tutti passeranno vicino alla Terra entro il 2100. Il viaggio sarà a senso unico, poiché non ci sono asteroidi che volano avanti e indietro. Tuttavia, sono in atto costantemente nuove scoperte, quindi forse troveremo un asteroide che vola da Marte a noi al momento giusto.
Vela solare
Sebbene le vele siano difficilmente high-tech per gli standard odierni, nel contesto spaziale hanno ricevuto un buon aggiornamento. Invece di usare il vento, queste vele useranno l'energia del sole. Le vele solari daranno poca spinta alla navicella, ma poiché non c'è attrito nello spazio, queste vele acquisiranno gradualmente velocità.
Ad esempio, una vela solare larga 400 metri può viaggiare per più di due miliardi di chilometri all'anno. Questo è più veloce di quanto possa passare una nave a propulsione chimica. Sarebbe anche più economico.
Anche i progetti di vela solare non sono rari. Uno della NASA si chiama Sunjammer, dal nome di un racconto di Arthur Clarke. La vela Sunjammer può essere realizzata in materiale Kapton e può avere uno spessore di cinque micron, pesare meno di 20 chilogrammi e una volta imballata può essere grande come una lavatrice.
Un'altra variante, creata in onore di Carl Sagan, dovrebbe entrare in orbita molto presto. C'è anche una teoria secondo cui una vela solare potrebbe portare un veicolo spaziale su un altro sistema solare. Una tale vela avrà le dimensioni di una grande città e il suo centro attivo sarà un potente laser.
Vela magnetica
La maggior parte dei protoni e degli elettroni emessi dal Sole varia da 400 a 600 chilometri al secondo. Una vela magnetica potrebbe usare la loro energia e allontanarsi da loro. Un anello di materiale conduttivo può produrre un campo magnetico perpendicolare al vento solare e questo spingerà l'imbarcazione nella direzione desiderata.
Il problema è che la vela magnetica deve essere lunga 100 chilometri. Le tecnologie che renderanno possibile realizzare una vela da un materiale superconduttore di queste dimensioni e mantenere la temperatura richiesta semplicemente non sono ora disponibili. Le vele magnetiche rimangono teoria fino a quando la tecnologia non viene sviluppata.
Vite senza fine
Originari della fantascienza, i wormhole hanno ispirato le persone sin dal loro inizio in teoria nel 1921. Sebbene la loro esistenza sia consentita, non è stata ancora trovata alcuna prova diretta di ciò. I wormhole sono essenzialmente tunnel nello spazio attraverso i quali un oggetto, in teoria, può passare. Allo stesso tempo, i wormhole sono instabili: se qualcuno vuole passare attraverso uno di questi, i suoi muri possono crollare.
Per un passaggio sicuro attraverso il wormhole, l'apparato deve utilizzare la forza antigravitazionale. I fisici credono che semplicemente non raccoglieremo abbastanza energia. Se esiste un wormhole attraverso il quale le persone possono passare, sicuramente non è in natura; tuttavia, una civiltà sufficientemente avanzata potrebbe costruirlo. Pertanto, finché non lo incontreremo o lo costruiremo, il wormhole rimarrà una fiction di fantascienza.
Warp Drive
Reso popolare da Star Trek, l'idea di un motore a curvatura ti consente di viaggiare letteralmente più velocemente della velocità della luce senza infrangere le leggi della fisica. Tuttavia, gli scienziati credono nella possibilità della sua implementazione. Il fisico Miguel Alcubierre ha proposto per primo l'idea: creare un'astronave a forma di palla da rugby con un anello piatto attorno ad essa. È vero, perché la nave voli, hai bisogno di una palla di antimateria delle dimensioni di Giove.
Per rendere possibile un tale veicolo spaziale, Harold White della NASA ha apportato modifiche al progetto. In teoria, la sua nave modificata richiederebbe molta meno antimateria, dell'ordine di 500 chilogrammi. Sarà in grado di piegare lo spazio-tempo e raggiungere una velocità 10 volte superiore a quella della luce. Il viaggio verso la stella più vicina richiederà dai quattro ai cinque mesi.
Sfortunatamente, l'antimateria è estremamente instabile. Solo un terzo di grammo di antimateria può rilasciare tanta energia quanta ne è stata rilasciata durante il bombardamento di Hiroshima. L'antimateria nel progetto di White sarà trainata da 1,5 milioni di Hiroshima, il che sarà sufficiente per distruggere la Terra.
