Ogni giorno, a quanto pare, viene trovato un nuovo esopianeta (o, nel caso di martedì, gli scienziati hanno scoperto tre esopianeti potenzialmente abitabili in orbita attorno a una stella). Ma ci sono un sacco di ostacoli che dovremo eliminare prima che avremo la possibilità di visitarli: le enormi dosi di radiazioni che sarebbero assorbite dagli aspiranti astronauti, i potenziali danni causati da polvere e gas interstellari a un velivolo spostarsi a velocità estremamente elevate e il fatto che viaggiare anche verso l'esopianeta abitativo più vicino richiederebbe quasi 12 anni in un veicolo spaziale che viaggia alla velocità della luce.
Il problema più grande, tuttavia, potrebbe essere l'enorme quantità di energia che un tale mezzo richiederebbe. Come si alimenta un veicolo spaziale per un viaggio più di 750.000 volte più lontano della distanza tra la Terra e il Sole?
Basato sulla nostra attuale tecnologia per esplorare lo spazio e potenziali approcci futuri, ecco un riassunto dei possibili modi di propulsione di veicoli spaziali.
I razzi convenzionali, che bruciano liquidi o combustibili chimici solidi, sono stati utilizzati per quasi tutte le missioni spaziali fino ad oggi. (Foto via NASA) Razzi convenzionali: Questi creano spinta bruciando un propellente chimico immagazzinato all'interno, un combustibile solido o liquido. L'energia rilasciata a seguito di questa combustione solleva un'astronave dal campo gravitazionale terrestre e nello spazio.
Pro: la tecnologia missilistica è consolidata e ben compresa, poiché risale all'antica Cina ed è stata utilizzata fin dall'inizio dell'era spaziale. In termini di distanza, il suo più grande successo finora è portare la sonda spaziale Voyager 1 sul bordo esterno del sistema solare, a circa 18, 5 miliardi di miglia di distanza dalla Terra.
Contro: il Voyager 1 dovrebbe esaurire il carburante intorno all'anno 2040, un'indicazione di quanto i razzi e i propulsori convenzionali nel raggio di portata possano trasportare un veicolo spaziale. Inoltre, anche se potessimo montare una quantità sufficiente di carburante per missili su un veicolo spaziale per trasportarlo fino a un'altra stella, il fatto sorprendente è che probabilmente non abbiamo nemmeno abbastanza carburante su tutto il nostro pianeta per farlo. Brice Cassenti, professore al Rensselaer Polytechnic Institute, ha detto a Wired che ci vorrebbe una quantità di energia che supera l'attuale produzione di tutto il mondo per inviare un velivolo alla stella più vicina usando un razzo convenzionale.
Il motore ionico che alimentava la navicella spaziale Deep Space 1 della NASA. (Foto via NASA) Motori ionici : funzionano in qualche modo come i razzi convenzionali, tranne che invece di espellere i prodotti della combustione chimica per generare spinta, sparano flussi di atomi caricati elettricamente (ioni). La tecnologia è stata dimostrata per la prima volta con successo nella missione Deep Space 1 della NASA del 1998, in cui un razzo ha sorvolato da vicino sia un asteroide che una cometa per raccogliere dati, e da allora è stato utilizzato per spingere molti altri veicoli spaziali, tra cui una missione in corso per visitare il nano pianeta Cerere.
Pro: Questi motori producono molta meno spinta e velocità iniziale rispetto a un razzo convenzionale — quindi non possono essere usati per sfuggire all'atmosfera terrestre — ma una volta trasportati nello spazio dai razzi convenzionali, possono funzionare continuamente per periodi molto più lunghi (perché usano un combustibile più denso in modo più efficiente), consentendo a un'imbarcazione di aumentare gradualmente la velocità e superare la velocità di una a propulsione con un razzo convenzionale.
Contro: sebbene più veloce ed efficiente dei razzi convenzionali, l'uso di una trasmissione ionica per viaggiare fino alla stella più vicina richiederebbe comunque un tempo straordinariamente lungo - almeno 19.000 anni, secondo alcune stime, il che significa che da qualche parte nell'ordine tra 600 e 2700 generazioni di umani sarebbero necessarie per vederlo. Alcuni hanno suggerito che i motori a ioni potrebbero alimentare un viaggio su Marte, ma lo spazio interstellare è probabilmente al di fuori del regno delle possibilità.
Un rendering della nave stellare Daedalus, proposto negli anni '70, che avrebbe usato le reazioni di fusione nucleare come propellente. (Immagine via Nick Stevens) Razzi nucleari: molti appassionati di esplorazione spaziale hanno sostenuto l'uso di razzi a reazione nucleare per coprire vaste distanze dello spazio interstellare, risalenti al Progetto Daedalus, un progetto teorico britannico che ha cercato di progettare una sonda senza pilota per raggiungere Barnard's Star, 5, 9 luce- anni di distanza. I razzi nucleari sarebbero teoricamente alimentati da una serie di esplosioni nucleari controllate, forse usando puro deuterio o trizio come combustibile.
Pro: i calcoli hanno dimostrato che un'imbarcazione spinta in questo modo potrebbe raggiungere una velocità superiore a 9000 miglia al secondo, traducendosi in un tempo di viaggio di circa 130 anni in Alpha Centurai, la stella più vicina al Sole, più lunga di una vita umana, ma forse entro il regno di una missione multi-generazionale. Non è il Millenium Falcon a far funzionare la Kessel in meno di 12 parsec, ma è qualcosa.
Contro: per uno, i razzi a propulsione nucleare sono, al momento, del tutto ipotetici. A breve termine, probabilmente rimarranno tali, perché la detonazione di qualsiasi dispositivo nucleare (inteso come un'arma o meno) nello spazio violerebbe il Trattato di divieto di test nucleari parziali, che consente tali esplosioni esattamente in una posizione : metropolitana. Anche se legalmente consentito, ci sono enormi preoccupazioni per la sicurezza riguardo al lancio di un dispositivo nucleare nello spazio sopra un razzo convenzionale: un errore imprevisto potrebbe far piovere materiale radioattivo in tutto il pianeta.
Il Sunjammer, che presenta la più grande vela solare mai costruita, è previsto per il lancio nell'autunno del 2014. (Foto via L'Garde / NASA) Vele solari: rispetto a tutte le altre tecnologie in questo elenco, queste funzionano secondo un principio piuttosto diverso: invece di spingere un velivolo bruciando carburante o creando altri tipi di combustione, le vele solari tirano un veicolo sfruttando l'energia delle particelle cariche espulso dal sole come parte del vento solare. La prima dimostrazione di successo di tale tecnologia è stata l'astronave giapponese IKAROS, lanciata nel 2010, che ha viaggiato verso Venere e ora si sta dirigendo verso il Sole, e il Sunjammer della NASA, sette volte più grande, verrà lanciato nel 2014.
Pro: Poiché non devono trasportare una determinata quantità di carburante, invece di utilizzare la potenza del Sole, proprio come una barca a vela sfrutta l'energia del vento, una navicella spaziale solare a vela può navigare più o meno indefinitamente.
Contro: viaggiano molto più lentamente dei velivoli a razzo. Ma più importante per le missioni interstellari: richiedono che l'energia espulsa dal Sole o da un'altra stella viaggi, rendendo impossibile per loro attraversare i vasti spazi tra la portata del vento solare del nostro Sole e quella di un altro sistema stellare. Le vele solari potrebbero potenzialmente essere incorporate in un mezzo con altri mezzi di propulsione, ma non possono essere invocate da sole per un viaggio interstellare.
La concezione di un artista di un progetto teorico di razzo antimateria. (Immagine via NASA) Razzi antimateria: questa tecnologia proposta userebbe i prodotti di una reazione di annichilazione materia-antimateria (o raggi gamma o particelle subatomiche altamente cariche chiamate pioni) per spingere un veicolo nello spazio.
Pro: L' uso dell'antimateria per alimentare un razzo sarebbe teoricamente il combustibile più efficiente possibile, poiché quasi tutta la massa della materia e dell'antimateria vengono convertite in energia quando si annichilano a vicenda. In teoria, se fossimo in grado di elaborare i dettagli e produrre abbastanza antimateria, potremmo costruire un veicolo spaziale che viaggia a una velocità quasi uguale a quella della luce, la massima velocità possibile per qualsiasi oggetto.
Contro: Non abbiamo ancora un modo per generare abbastanza antimateria per un viaggio nello spazio: le stime indicano che un viaggio di un mese su Marte richiederebbe circa 10 grammi di antimateria. Fino ad oggi, siamo stati in grado di creare solo un piccolo numero di atomi di antimateria, e così facendo ha consumato una grande quantità di carburante, rendendo proibizionalmente costosa anche l'idea di un razzo di antimateria. Conservare questo antimateria è un altro problema: gli schemi proposti prevedono l'uso di pellet congelati di antiidrogeno, ma anche questi sono molto lontani.
Un rendering di un ramjet, che raccoglierebbe idrogeno dallo spazio mentre viaggia per usarlo come combustibile. (Immagine via NASA) Tecnologie più speculative: gli scienziati hanno proposto ogni sorta di tecnologie radicali e non basate su razzi per i viaggi interstellari. Questi includono un velivolo che raccoglierebbe idrogeno dallo spazio mentre viaggia per usarlo in una reazione di fusione nucleare, fasci di luce o campi magnetici sparati dal nostro Sistema Solare su un veicolo spaziale distante che verrebbero imbrigliati da una vela e l'uso del nero buche o wormhole teorici per viaggiare più velocemente della velocità della luce e rendere possibile un viaggio interstellare nella vita di un singolo essere umano.
Tutti questi sono estremamente lontani dall'implementazione. Ma se mai riuscissimo a raggiungere un altro sistema stellare (un grande if, per essere sicuri), dati i problemi con la maggior parte delle tecnologie esistenti e del prossimo futuro, potrebbe davvero essere una di queste pie-in-the-sky idee che ci portano lì - e forse ci permettono di visitare un esopianeta abitabile.
