Viaggeremo a vela tra le stelle

Yuri Milner è nato 54 anni fa a Mosca, è laureato in fisica, è diventato milionario grazie a una serie di fortunati investimenti in alcune grandi aziende di Internet – come Facebook – e ora si è messo in testa di rivoluzionare le esplorazioni oltre il nostro sistema solare, investendo 100 milioni di dollari in un’iniziativa per creare sonde in grado di viaggiare veloci fino a 60mila chilometri al secondo. Il nuovo progetto si chiama Breakthrough Starshot ed è stato presentato martedì 12 aprile da Milner nel corso di una conferenza stampa a New York, alla quale ha partecipato anche Stephen Hawking, uno dei più importanti fisici teorici e cosmologi del mondo. Il piano è molto ambizioso: sviluppare e costruire vele solari per fare viaggiare ad altissima velocità piccole sonde verso Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino a noi e distante circa 4,4 anni luce (41.300 miliardi di chilometri). L’annuncio dell’iniziativa ha portato a un grande interesse, anche se ci sono dubbi circa la sua fattibilità.

Vele solari
La tecnologia delle vele solari è studiata da molto tempo e ha già trovato alcune applicazioni pratiche, anche se limitate a sonde sperimentali. Come le barche a vela sfruttano il vento per muoversi, così le sonde con vele solari sfruttano la pressione di radiazioni per spostarsi. Semplificando, la luce esercita una pressione sugli oggetti che illumina, perché oltre a spostare energia le sue onde elettromagnetiche trasportano anche una quantità di moto: se questa viene raccolta su una superficie sufficientemente grande, la pressione della luce può essere utilizzata per fare muovere un oggetto nello Spazio.

Le vele di questo tipo sono chiamate “solari” perché la fonte più grande di luce che conosciamo nelle nostre vicinanze è il Sole, ma da tempo si teorizza che sia possibile spingere le vele anche con fonti di luce diverse, ottenute utilizzando potenti laser, cioè fasci di luce altamente concentrati, quindi in questo caso sarebbe più corretto parlare di “vele fotoniche” (i fotoni sono le particelle della luce).

La sonda giapponese IKAROS, lanciata nel 2010, è stata la prima a utilizzare un sistema a vela solare, che le ha permesso di raggiungere il pianeta Venere. Le tecnologie di questo tipo sono comunque ancora sperimentali, quindi è raro che siano impiegate nelle missioni spaziali più costose e delicate, perché si tende a ridurre al minimo gli imprevisti per evitarsi brutte sorprese. Per questo motivo Milner ha annunciato il suo progetto da 100 milioni di dollari: l’idea è fare ricerca per rendere più affidabili le vele fotoniche e superare ad altissima velocità i confini del nostro sistema solare.

Un aquilone nello Spazio
Durante la presentazione a New York, Stephen Hawking ha spiegato: “La sfida che abbiamo davanti è il grande vuoto tra noi e le stelle, ma lo possiamo superare. Grazie ai fasci di luce, alle vele fotoniche e alle sonde più leggere mai costruite, potremo lanciare una missione verso Alpha Centauri entro il tempo di una generazione. Oggi, ci impegniamo a questo nuovo grande balzo nel cosmo”. All’iniziativa parteciperanno numerosi scienziati, mentre il lavoro sarà coordinato da un comitato di cui farà parte anche Mark Zuckerberg, il cofondatore e CEO di Facebook.

Ogni “StarChip”, così le chiama Milner, sarà estremamente leggera e costituita da un unico chip grande quanto un francobollo con sistemi per scattare fotografie, sensori di vario tipo per la raccolta di altre informazioni e un trasmettitore per inviare i dati verso la Terra. Il chip sarà collegato a una gigantesca vela supersottile, fatta di materiale riflettente e di forma circolare o quadrata, con una struttura per mantenerla in tensione: una specie di enorme aquilone, per intenderci. Le StarChip con la loro vela saranno portate in orbita da una sonda tradizionale, per poi essere rilasciate per iniziare il loro lungo viaggio.

Spinta laser
Milner ha detto che uno degli obiettivi di Breakthrough Starshot è di sviluppare un sistema per spingere la vela senza ricorrere al Sole, in modo da imprimere più velocità e migliorare il controllo della StarChip. E qui le cose si complicano, perché con le tecnologie attuali l’unico modo per dare una forte spinta implica la costruzione di una grande base in grado di emettere e concentrare raggi laser con una potenza di 100 Gigawatt: energia sufficiente per rifornire di energia elettrica circa 30 milioni di appartamenti. Un raggio laser con questa potenza puntato verso la vela consentirebbe di fare raggiungere alla StarChip una velocità pari a circa il 20 per cento di quella della luce. La sonda in tre giorni raggiungerebbe Plutone e in poco più di 20 anni arriverebbe nei pressi di Alpha Centauri, viaggio che con gli attuali sistemi di propulsione delle sonde richiederebbe 30mila anni.

Si può fare?
Il piano di Breakthrough Starshot è affascinante, ma ha davanti ha sé diversi problemi da risolvere. Il più grande è legato alla costruzione e alla gestione di una base terrestre da cui fare partire il raggio laser, che comporterebbe un grande assorbimento di energia per il suo raffreddamento. Il laser dovrà inoltre escludere l’interferenza data dall’atmosfera ed essere puntato con precisione verso la vela fotonica in modo da guidarla a destinazione. C’è poi il problema della rotazione e rivoluzione terrestre, che non consentirebbero di mantenere sempre fisso il raggio laser sulla vela, non a caso secondo alcuni ricercatori sarebbero opportune soluzioni alternative con basi laser intorno a pianeti che impiegano più tempo a compiere un’orbita, come per esempio Giove.

Inoltre un viaggio ad altissima velocità nello Spazio interstellare può essere pieno di imprevisti: polveri, gas e raggi cosmici che potrebbero danneggiare la vela. La StarChip dovrà avere sistemi per mantenersi attiva e funzionante per decenni, così come dovrà avere soluzioni ancora da sperimentare per assicurarsi che fotocamere e sensori siano puntati correttamente sull’obiettivo, così come i sistemi di trasmissione dei dati verso la Terra, che Milner ipotizza saranno basati sempre su tecnologie laser per rendere più veloci le comunicazioni sfruttando la velocità della luce.

Le incognite sono moltissime, ha ammesso il responsabile del progetto Pete Worden, ex direttore di un centro di ricerca della NASA, ma questo non significa che non si debba provare a superarle per sviluppare nuove tecnologie. Un altro tema è legato ai costi di una simile iniziativa: Milner ha ammesso che i 100 milioni di dollari stanziati finora serviranno per testare varie soluzioni, ma che per un primo lancio saranno necessari svariati miliardi di dollari. I responsabili di Breakthrough Starshot sono comunque ottimisti, perché una volta sviluppate le tecnologie, i lanci potranno diventare molto meno costosi. I componenti principali di una StarChip già oggi costano quanto la produzione di un singolo iPhone: sul quale Alpha Centauri si può vedere con un’applicazione.