Se davvero una civiltà aliena ci sta visitando, come alcuni sostengono a gran voce, deve avere risolto dei problemi per nulla trascurabili. L'idea che esseri extraterrestri siano giunti sul nostro pianeta può essere discutibile, smentibile, dimostrabile, ma quello che sappiamo è che se questo fosse realtà, di sicuro non sono arrivati sfruttando la nostra scienza.Il primo problema che avrebbero dovuto risolvere, com'è ben noto, sono le distanze interstellari: la stella più vicina conosciuta si trova a circa 4,3 anni luce di distanza dal Sistema Solare; il che significa che, se fossimo in grado di viaggiare al 99,99998 della velocità della luce, potremmo raggiungerla in poco più di 4 anni di viaggio.
Nulla ci fa pensare che Alpha e Proxima Centauri possano ospitare un sistema planetario, come nulla ci fa ritenere che un probabile sistema planetario attorno a quelle due stelle possa essere abitato da forme di vita in grado di costruire un'automobile.
E non c'è niente che ci suggerisca che la velocità della luce sia alla nostra portata. Ma se anche ipotizzassimo che, in un futuro più o meno lontano, velocità prossime a quella della luce saranno possibili, questi ordini di grandezza si portano dietro altri problemi pratici che ora come ora sembrano insormontabili.
Senza considerare i problemi legati allo spazio-tempo (problemi sui quali abbiamo tra l'altro poche certezze), William Edelstein, della Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimora, vuole sottolineare qualcosa di molto più pratico e umanamente comprensibile: la collisione con atomi di idrogeno.
Se messa in questo modo non sembra che possa essere un enorme problema, visto che lo spazio interstellare "vuoto" (privo di nubi, polveri o oggetti aventi massa) contiene in media 2 atomi di idrogeno per centimetro cubo, la questione si fa decisamente rilevante quando consideriamo la velocità con la quale questi atomi cozzerebbero contro un'ipotetica astronave.
Lo spazio infatti non è vuoto. E' anzi pieno di atomi vaganti, che talvolta si riuniscono in forme più complesse come nubi interstellari, galassie, stelle e pianeti, mentre altre volte rimangono soltanto atomi solitari in viaggio verso il nulla, e che probabilmente non collideranno con un altro atomo per chissà quante migliaia di anni.
Ma una cosa è calcolare la probabilità di una collisione tra due atomi di idrogeno in un centimetro cubo; un' altra questione è invece lo scontro matematicamente certo di un'astronave con gli atomi che popolano nello spazio.
Ipotizzando un'astronave che viaggia ad una velocità pari a 99,999998 % di quella della luce, un atomo di idrogeno che impattasse contro la navicella avrebbe un'energia pari a 7 teraelettronvolt. Se la misura energetica di questo impatto dice poco, possiamo utilizzare un'analogia forse più comprensibile: sarebbe come trovarsi di fronte al flusso di protoni emesso dal Large Hadron Collider, il più potente acceleratore di particelle esistente al mondo, a piena potenza. Di certo niente di rassicurante.
Secondo i calcoli di Edelstein, uno strato di 10 centimetri di alluminio potrebbe assorbire poco meno dell' 1% dell'energia di uno di questi atomi di idrogeno. Volendo scendere nel campo delle ipotesi, se anche la schermatura proteggesse dal 99% degli atomi di idrogeno in rotta di collisione con l'astronave, l'1% rimanente equivale a 20.000 atomi di idrogeno in un solo metro cubo che colpiscono l'astronave ad una velocità prossima a quella della luce, attraversandone non solo la struttura e la strumentazione, danneggiandole irreparabilmente, ma anche l'equipaggio, che subirebbe inevitabili radiazioni.
Contenendo infatti un protone, l'atomo di idrogeno è in grado di causare mutazioni al patrimonio genetico (ed altre cosuccie che di certo non sono "tutta salute"...).
La dose fatale di radiazione per un essere umano è di 6 sieverts. Secondo i calcoli di Edelstein, in un secondo l'equipaggio dell'ipotetica astronave subirebbe una dose pari a 10.000 sieverts.
Se questo non fosse sufficiente a spaventarvi, possiamo fare ancora qualche calcolo aggiuntivo: se ipotizzassimo un'astronave che espone frontalmente una superficie di un metro quadrato (cosa impossibile perchè sarebbe troppo piccola, ma torna comodo per l'esempio), in un solo secondo verrebbe esposta al bombardamento di (prendete un bel fiato) 6.000.000.000.000 atomi di idrogeno. 6.000 miliardi di atomi.
Lo scenario si fa ancora più preoccupante se ci spostiamo in zone dello spazio in cui non sono presenti solo due atomi di idrogeno. Le nubi interstellari infatti sono visibili dai nostri telescopi perchè hanno una quantità estremamente più elevata di atomi concentrati in un centimetro cubo rispetto al "vuoto" spaziale. Già attraversare un solo millimetro di polvere interstellare ad una velocità prossima a quella della luce potrebbe disintegrare completamente l'astronave.
Come risolvere il problema? Ora come ora non lo sappiamo, e non sappiamo nemmeno se in futuro sarà possibile.
Per prima cosa, occorre sapere se sia fattibile raggiungere una velocità pari al 99,999998% della velocità della luce, e di certo non è un problema trascurabile. Attualmente il nostro razzo più veloce, il VASIMR, è potenzialmente in grado di raggiungere una velocità poco superiore ad 1/3000 di quella della luce, e non è ancora stato collaudato nello spazio e spinto a piena potenza, la velocità raggiungibile è per ora solo una speculazione teorica.
Metodi più o meno fantascientifici sono stati proposti come sistemi di propulsione in grado di spingerci a fantastiche velocità: vele solari, razzi atomici, motori ad fusione nucleare e chi più ne ha più ne metta. Ma se anche riuscissimo a bucare il muro dell' impossibilità attuale, come potremmo gestire il problema dell'atomo di idrogeno?
Se riuscissimo a realizzare una propulsione "warp" che curva lo spazio tempo, creando una bolla entro la quale è racchiusa l'astronave che viaggia come se rimanesse ferma, l'atomo di idrogeno potrebbe risultare del tutto innocuo. Come non esisterebbe il problema di raggiungere o superare la velocità della luce, dato che non ce ne sarebbe bisogno.
Il problema che c'è, invece, è che la propulsione a curvatura non è tecnicamente realizzabile, ora e nemmeno in un futuro più o meno prossimo, sempre che non si avanzi di qualche metà secolo nel campo della tecnologia.
Tuttavia una speranza c'è, senza tirare in ballo Star Trek. La NASA sta progettando un sistema di schermatura magnetica da utilizzare nelle navette in rientro nell'atmosfera terrestre, come è possibile leggere sul post Schermatura magnetica per navette spaziali del Novembre 2009.
Questo, forse, potrebbe aiutarci a superare il problema del piccolo, semplice ma fastidiosissimo atomo di idrogeno.
Lui, l'atomo di idrogeno, di certo i nostri problemi non se li pone. Rimane lì, nello spazio, vagando come la particella di sodio della Rocchetta alla ricerca di un compagno che forse non troverà mai, ed in attesa della prossima astronave da mettere fuori uso.
Starship pilots: speed kills, especially warp speed
Velocità della luce ed il problema dell'atomo di idrogeno è classificato per: astronautica,curiosità,extraterrestri,spazio
9 commenti:
Come dici alla fine il problema non è poi così irrisolvibile. Lo scudo magnetico mi sembra un buon inizio, ed è la prima cosa che viene in mente. Sicuramente si possono escogitare anche soluzioni meno ovvie. Quindi l'idrogeno "assassino" non sarà più pericoloso dei raggi cosmici.
Se c'è una cosa in cui il genera umano è parecchio abile è trovare una soluzione a problemi che smebrano impossibili :D
Il primo problema da affrontare rimane quello delle distanze: la velocità della luce per ora è un limite invalicabile, forse aggirabile tramite tunnel quantitici o curve spazio-temporali, ma secondo il nostro concetto tradizionale di viaggio in linea retta da punto A a punto B occorre trovare una soluzione alle distanze cosmiche.
Una volta trovata la soluzione, di certo troveremo anche quella per l'idrogeno "assassino" (mi piace "assassino", fa molto Studio Aperto :D ), il problema da affrontare è quello dell'energia cinetica con cui ci colpirebbero gli atomi a quelle velocità, differente dal problema termico per cui verrà applicato lo scudo magnetico, ma non lo vedo come insuperabile in un futuro più o meno prossimo
Beh, forse abbiamo la convinzione che l'universo sia piatto come per i nostri antenati lo era la terra. I problemi da risolvere sono sicuramente pratici, ma secondo me legati a problemi di origine concettuale. Cerchiamo di fare una pizza non conoscendo l'esistenza e il concetto di farina.
Beh, che l'universo non sia piatto ormai è una cosa universalmente condivisa. Ma purtroppo per ora conosciamo solo un metodo pratico per ottenere il "percorso più corto": andare da un punto A ad un punto B in linea retta.
anche secondo me è un problema di concetto, oltre che pratico. Scrittori di fantascienza si sono affannati a trovare alternative al classico viaggio spaziale, e pian piano ci stiamo accorgendo che alcuni, forse, avevano avuto più che un'idea bizzarra, ma un'intuizione preziosa per indirizzarci verso la giusta direzione.
Immaginiamo Star Trek: fino ad un decennio fa era il teletrasporto era pura fantasia, mentre adesso lo si considera una possibilità più che remota, tant'è che a breve cercheranno di teletrasportare non atomi o fotoni, ma delle nanosfere.
Bella l'analogia della pizza :D Ed in effetti è vero, non abbiamo ancora certezze su come si possa formare un pianeta, su cosa ci sia oltre la singolarità di un buco nero, ma nemmeno su cosa sia effettivamente il concetto di tempo. Pian piano ci arriveremo, ne sono sicuro, ma per ora possiamo solo basarci su quello che conosciamo.
Si sono d'accordo. Non si può certo dire "non si può" in base alle conoscenze attuali. A questo proposito distinguerei gli scienziati in "veri" scienziati e quelli che si eleggono tali. I primi non mettono limiti alle possibilità e quando osservano qualcosa di insolito non lo rifiutano ma cercano le soluzioni, i secondi fanno del metodo empirico un paraocchi cercando di spiegare tutto con le limitate conoscenze attuali. Le soluzioni ci sono, dobbiamo saperci arrivare.
Esatto. Un esempio potrebbe essere Margherita Hack. Per quanto la ritenga un'astrofisica formidabile per molti aspetti, non capisco perchè si ostini così tanto a sostenere un atteggiamento di "scetticismo ad oltranza" sull'impossibilità del viaggio interstellare, o sull'esistenza di forme di vita complesse, intelligenti o no conta poco, fuori dalla Terra.
E' vero, per ora non c'è nulla che ci possa far pensare che viaggi interstellari siano possibili impiegando tempi ragionevoli. Ma se guardiamo il corso degli ultimi 200 anni, di anno in anno è sempre accaduto un fatto che ha smentito "l'impossibilità di qualcosa". Forse il mondo è come sostiene lei; ma basta seguire per una settimana una rivista come NewScientist per accorgersi che quotidianamente la nostra visione del mondo viene stravolta, cambiata, aggiustata.
"Non potrà mai esistere...", "Non sarà mai possibile..." e via dicendo, sono frasi che non dovrebbero mai essere pronunciate, per il semplice fatto che potrebbero essere smentite un paio di settimane dopo.
La scienza è discussione e ridiscussione continua, altrimenti è soltanto un insieme di dogmi inviolabili simili a quelli religiosi.
Ma perchè, non possono basare su ben altre basi la loro tecnologia?
Ad esempio, nella 2^ guerra mondiale, i tedeschi sviluppavano i missili, gli alleati il radar.
e quindi...?
cioè, questo è un esempio di tecnologie complementari. Uno sviluppa i razzi, e l'altro i radar per contrastarli. Oltre al fatto che la ricerca missilistica americana era già in atto prima di "acquistare" scienziati tedeschi.
Inoltre, non escludo affatto che sia possibile sviluppare altre tecnologie. Il problema è che, per ora, non abbiamo alcuna prova del fatto che sia possibile
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