L'anno scorso, Yuri Milner e Stephen Hawking hanno collaborato per creare Breakthrough Starshot. Il loro piano è quello di utilizzare una vasta gamma di laser per accelerare una vela laser molto leggera. La vela, con la "nave su un chip" attaccata ad essa, accelererà fino a una velocità superiore al 20% della velocità della luce e si dirigerà verso una delle stelle più vicine. Con questa velocità, deve arrivare al suo obiettivo in una vita umana: un risultato straordinario! Sebbene ci siano un'incredibile quantità di ostacoli economici e tecnici sulla via di questo progetto, Alex Stockton, sperando nel successo, pone una domanda sull'arrivo della nave:
Mio padre ed io abbiamo discusso delle possibilità del veicolo spaziale proposto da Milner e Hawking. Il padre crede che l'atmosfera del pianeta sarà in grado di rallentarlo quando raggiungerà il suo obiettivo. Credo che non sarà possibile rallentarlo sensibilmente, e tutto questo finirà in una potente esplosione. Chi ha ragione?
In effetti, lo scopo di inviare una navicella spaziale a diversi anni luce di distanza, verso il sistema planetario più vicino, non può essere semplicemente inviare detriti spaziali attraverso la galassia.
Vorremmo raggiungere un sistema brulicante di altri mondi, con la capacità di studiarli, ottenere dati e restituirli a quelle persone che vivranno ancora sulla Terra. Abbiamo già ricevuto un'incredibile quantità di informazioni sui sistemi solari alieni dal nostro programma di ricerca sui pianeti extrasolari, ma - come hanno dimostrato le missioni New Horizons, Dawn e Cassini nel nostro sistema solare - non c'è nulla che possa sostituire un attento esame dei mondi.
Se possiamo arrivarci, sarà già un'impresa. Se riusciamo a mirare abbastanza bene e ad accelerare con la giusta precisione e valori, la nostra velocità sarà di circa 60.000 km / s rispetto a qualsiasi pianeta o sistema solare in cui arriviamo. Pensaci: 60.000 km / s, 216 milioni di km / h. Se questa velocità supera qualsiasi cosa tu possa immaginare, allora lo è. Supera la velocità di qualsiasi oggetto macroscopico a noi noto ed è centinaia di volte più veloce delle velocità richieste per sfuggire all'attrazione gravitazionale della nostra galassia. Se voli in una piccola area di gas inerte sparso lungo la strada, il riscaldamento sarà incredibile. Infatti, a velocità migliaia di volte più lente, l'ingresso nella nostra atmosfera può essere tollerato solo dagli scudi termici più avanzati.
L'astronauta Bob Cripen con la capsula Gemini-B e il suo scudo termico malconcio ma intero
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Ma se ti muovi mille volte più velocemente, la situazione diventa un milione di volte peggiore. Se hai aperto il finestrino dell'auto durante la guida, potresti aver notato qualcosa di interessante: se vai due volte più veloce, la forza di trascinamento sarà quattro volte maggiore. L'energia, l'attrito e il riscaldamento del veicolo spaziale sono soggetti allo stesso problema; se ti muovi al doppio della velocità, ti riscaldi quattro volte più velocemente, e se ti muovi dieci volte, poi cento volte. Per capire cosa può sperimentare Starshot nell'atmosfera, considera l'analogia più vicina a questa: una meteora.
La maggior parte delle meteore che colpiscono la Terra durante una pioggia di meteoriti sono paragonabili in massa al nostro dispositivo - da 0,1 a 10 grammi. La quantità di energia cinetica di una meteora è proporzionale alla sua massa e al quadrato della sua velocità rispetto all'atmosfera. Queste meteore viaggiano veloci: da 20 a 110 km / s, e di solito bruciano nell'atmosfera in una frazione di secondo. Durante un'abbondante e bellissima pioggia di meteoriti, durante la notte si possono vedere dozzine o addirittura centinaia di esplosioni nel cielo.
Veniamo ora a un'astronave: la sua massa è paragonabile a quella di una meteora, ma la sua velocità è 1000 volte maggiore. Ciò significa che la sua energia cinetica da dissipare sarà 1.000.000 di volte maggiore di quella di una tipica meteora. Un pianeta che si scontra con un'astronave da 1 grammo che si muove a 60.000 km / s sperimenterà la stessa catastrofe di una collisione con un asteroide da 1 tonnellata che si muove a 60 km / s: l'equivalente di La Terra accade ogni dieci anni.
1860 Meteor dalla Frederick Edwin Church
A tali velocità, la sostanza della navicella si trasformerà in plasma quando gli atomi / molecole verranno privati dei loro elettroni. Una nave sottile e distribuita come si prevede di essere costruita si disintegrerà in microsecondi, il che è positivo, poiché ci vorranno solo 1.000 microsecondi per attraversare lo spessore dell'atmosfera terrestre.
Nel tentativo di mantenere intatta la navicella, è meglio fare affidamento sullo stesso array di laser presente nel punto di arrivo, che può irradiare la navicella con la luce della stessa frequenza che l'ha accelerata. Siamo eccellenti nel creare materiali in grado di riflettere circa il 99,999% della luce incidente su di essi di una certa frequenza - grazie a ciò, il concetto di un tale apparecchio ha diritto alla vita. Ma se ti imbatti in qualcosa di diverso dalla luce di questa frequenza - qualsiasi altra radiazione o materia - assorbirai un'enorme quantità di energia. E a tali velocità, significherebbe disintegrazione. Quindi, mi dispiace informare te e tuo padre, Alex, che la resistenza atmosferica rallenterà la tua astronave, ma lo farà sotto forma di una catastrofe infuocata che distruggerà tutto sulla nave, fino ai singoli atomi.
