Il motore impossibile è sempre più impossibile

EmDrive è il nome di un progetto di motore elettromagnetico ideato nel 2001 dall’ingegnere britannico Roger Shawyer e da allora oggetto di studi ed esperimenti. Basato sull’idea che sia possibile sfruttare l’energia elettrica per spostarsi nel vuoto utilizzando la tecnologia a microonde, suscita da tempo attenzioni e curiosità tra gli addetti. Tra gli stessi addetti è anche noto con il nome “motore impossibile” per alcune incoerenze che il modello implicherebbe rispetto alle leggi note della fisica, che hanno attirato un diffuso scetticismo all’interno della comunità scientifica. L’esito di un nuovo test condotto dall’Università tecnica di Dresda ha recentemente contestato i risultati di esperimenti precedenti, già piuttosto dibattuti, riducendo ulteriormente le prospettive di applicazioni future per l’EmDrive.

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La struttura dell’EmDrive – il nome è l’abbreviazione di Electromagnetic Drive ed è proprietà della società inglese Satellite Propulsion Research – consiste in un tronco di cono chiuso da due estremità piatte, all’interno del quale viene indotto un campo di onde elettromagnetiche che rimbalzano da un’estremità all’altra. È diversamente conosciuto anche come propulsore a cavità risonante a radiofrequenza. L’ipotesi sostenuta dal suo ideatore, Roger Shawyer, e da altri al lavoro su progetti simili è che questo dispositivo possa produrre una spinta netta in una direzione – dalla parte della base più ampia dell’EmDrive – sfruttando il campo di radiazione introdotto al suo interno, senza bisogno di propellente.

La spinta risulterebbe, secondo Shawyer, dalla pressione di radiazione elettromagnetica differenziale tra le due estremità. È come cercare di accelerare un’auto mettendosi al posto di guida e spingendo sul parabrezza, sintetizzò al sito Motherboard il fisico della California State University Jim Woodward, screditando la teoria di Shawyer. Il problema del modello teorico dell’EmDrive, concordano molti scienziati, è la legge di conservazione della quantità di moto, in base alla quale la quantità di moto totale in un sistema isolato – che non scambia massa, né lavoro, né calore con l’ambiente circostante, né è influenzato da forze esterne – rimane costante, anche se la quantità di moto dei singoli corpi all’interno può variare. Tornando all’esempio di Woodward, è la legge che spiega perché, seduti al posto di guida, non si riesce a spingere in avanti un’auto premendo sul parabrezza.

Qualche investimento finanziario sull’EmDrive è arrivato in passato dalla DARPA, l’agenzia governativa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare. Per le sue potenziali applicazioni nel campo aerospaziale l’EmDrive è stato inoltre preso in considerazione dal Laboratorio avanzato di fisica della propulsione al Johnson Space Center della NASA, un piccolo gruppo di ricerca noto anche come Eagleworks Laboratories, che ha condotto una serie di esperimenti.

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Un motore come quello proposto da Shawyer sarebbe infatti considerato rivoluzionario per i veicoli spaziali perché permetterebbe di rimpiazzare i convenzionali motori a razzo, il cui limite fondamentale è che devono trasportare una massa da espellere – il propellente – per ottenere la spinta propulsiva. E l’EmDrive non presenterebbe questo limite, se soltanto producesse una vera spinta. «Potrebbe permetterci di portare una sonda senza pilota su Proxima Centauri [la stella più vicina alla Terra dopo il Sole, a 4,2 anni luce da noi] nell’arco di una lunga vita umana, 90 anni», disse il capo del progetto EmDrive alla DARPA, Mike McCulloch.

Nel 2016 i ricercatori della Eagleworks della NASA, guidati dal fisico e ingegnere aerospaziale Harold G. White, pubblicarono sulla rivista peer-reviewed Journal of Propulsion and Power i risultati di un test del loro prototipo di EmDrive in cui era stato possibile osservare una piccola spinta. La modesta spinta prodotta nel vuoto – una forza massima di 1,2 millinewton per kilowatt – fu ritenuta da alcuni sufficiente a legittimare il modello teorico di Shawyer e da molti altri non sufficiente a escludere che quella spinta fosse il risultato di interferenze e di altri effetti non considerati nel test. «Non ho niente da dire in proposito se non scommettere che sia un problema di errori di misura o un effetto noto trascurato», disse a Wired il fisico dell’Università La Sapienza Giorgio Parisi.

Dopo aver scoperto che nel test della Eagleworks la spinta era effettivamente causata da un effetto termico, un gruppo di ricerca dell’Università tecnica di Dresda (TUD) ha eseguito nuovamente il test scegliendo la stessa configurazione di EmDrive utilizzata dal gruppo di White, e non ha ottenuto alcuna spinta. L’idea sostenuta dai fisici della TUD, guidati dal fisico e docente di Sistemi spaziali Martin Tajmar, è che i risultati dei test precedenti siano da considerare tutti falsi positivi, spiegabili richiamando l’effetto di forze esterne al sistema chiuso di Shawyer.

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Utilizzando una nuova scala di misurazione e diversi punti di sospensione dello stesso motore i ricercatori «sono stati in grado di riprodurre forze di spinta apparenti simili a quelle misurate dal gruppo di ricerca della Eagleworks, ma anche di farle scomparire con una diversa sospensione di punti», ha spiegato Tajmar. Il test condotto dalla TUD ha inoltre permesso di escludere l’effetto termico – quello trascurato dalla NASA – migliorando la struttura degli elementi di fissaggio del motore sulla bilancia. Gli elementi potevano infatti andare incontro a deformazione al momento del surriscaldamento del motore, spostando la bilancia stessa verso un nuovo punto zero.

I risultati ottenuti dai fisici dell’Università tecnica di Dresda sono giudicati rilevanti non soltanto per la confutazione – piuttosto netta – delle controverse nozioni alla base del funzionamento dell’EmDrive, ma per il miglioramento notevole delle tecnologie di misurazione, condizione ritenuta essenziale per proseguire la ricerca in quest’area di ricerca scientifica riducendo la possibilità di falsi positivi.

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