Raggiungere un altro sistema stellare non appartiene più soltanto alla fantascienza. Mini-sonde, vele spinte dalla luce e giganteschi sistemi laser potrebbero consentire, in futuro, di inviare i primi esploratori robotici verso mondi lontani decine di anni luce dalla Terra.
Per secoli le stelle sono state destinazioni irraggiungibili. Anche oggi, con le tecnologie spaziali più avanzate, le distanze cosmiche rappresentano un ostacolo enorme: le sonde costruite dall’uomo impiegherebbero migliaia o decine di migliaia di anni per raggiungere persino i sistemi stellari più vicini.
Ma qualcosa potrebbe cambiare. Secondo Colin McInnes, professore di ingegneria all’Università di Glasgow, una combinazione di tecnologie che stanno rapidamente maturando – miniaturizzazione elettronica, intelligenza artificiale e propulsione attraverso la luce – rende oggi concepibile una vera missione interstellare robotica. Non un’astronave con esseri umani a bordo, ma minuscole sonde capaci di raggiungere una frazione significativa della velocità della luce.
Un nuovo obiettivo: LHS 1140 b
A rendere ancora più affascinante questa prospettiva è la continua scoperta di pianeti potenzialmente interessanti nelle vicinanze cosmiche del Sistema solare.
Uno di questi è LHS 1140 b, un pianeta situato a circa 48 anni luce dalla Terra, in orbita attorno a una piccola nana rossa. Il pianeta si trova nella cosiddetta zona abitabile della sua stella, cioè nella regione nella quale, in determinate condizioni atmosferiche, le temperature potrebbero consentire la presenza di acqua liquida.
Le osservazioni effettuate negli ultimi anni, anche con il James Webb Space Telescope, hanno reso LHS 1140 b particolarmente interessante. I dati indicano che potrebbe trattarsi di una super-Terra ricca di acqua o ghiaccio e potenzialmente dotata di una consistente atmosfera. Le ipotesi più suggestive contemplano persino la possibilità di un oceano liquido in alcune regioni del pianeta, anche se saranno necessarie ulteriori osservazioni per comprenderne realmente composizione e condizioni ambientali.
Studiare questi mondi da decine di anni luce di distanza è già un’impresa straordinaria. Ma cosa potremmo scoprire se riuscissimo un giorno a mandarvi una sonda?
Sonde minuscole lanciate al 20% della velocità della luce
La soluzione potrebbe essere quella di cambiare completamente filosofia rispetto alle tradizionali missioni spaziali.
Invece di costruire grandi veicoli carichi di strumenti e combustibile, si potrebbero realizzare sonde estremamente piccole, con sensori e sistemi elettronici miniaturizzati. Smartphone, microchip e microsensori dimostrano quanto rapidamente sia diminuito il peso necessario per svolgere funzioni che solo pochi decenni fa richiedevano apparecchiature enormi. Il vero problema rimane però la propulsione.
Per rendere realistico un viaggio verso un’altra stella nell’arco di qualche decennio, una sonda dovrebbe raggiungere velocità dell’ordine del 10-20% della velocità della luce. Al 20%, significa viaggiare a circa 60.000 chilometri al secondo.
Un razzo convenzionale non è adatto a un’impresa del genere: dovrebbe trasportare una quantità enorme di combustibile, il cui peso richiederebbe a sua volta ulteriore energia per essere accelerato. Da qui nasce l’idea delle vele luminose.
Navigare nello spazio spinti dai fotoni
La luce non trasporta soltanto energia, ma anche quantità di moto. Quando i fotoni colpiscono una superficie riflettente esercitano quindi una minuscola pressione.
Normalmente questa forza è quasi impercettibile. Ma se la superficie è estremamente leggera e la luce sufficientemente intensa, la pressione può diventare una forma di propulsione.
Le vele solari sfruttano già questo principio utilizzando direttamente la radiazione proveniente dal Sole. NASA e altre agenzie hanno sperimentato tecnologie di questo tipo: uno dei grandi vantaggi è che il veicolo non deve trasportare carburante destinato alla propulsione. Per raggiungere altre stelle, tuttavia, la luce solare non sarebbe sufficiente.
L’idea più ambiziosa consiste nell’utilizzare una gigantesca batteria di laser installata nelle vicinanze della Terra, capace di concentrare un fascio estremamente potente sulla vela riflettente collegata a una piccolissima sonda.
Il progetto Breakthrough Starshot studia proprio questa possibilità: utilizzare nanoveicoli dotati di vele luminose e accelerarli attraverso un sistema laser terrestre fino a circa il 20% della velocità della luce. Un veicolo di questo tipo potrebbe teoricamente raggiungere il sistema di Alpha Centauri in poco più di vent’anni. L’accelerazione avverrebbe in appena pochi minuti. Poi la sonda continuerebbe quasi interamente per inerzia attraverso lo spazio interstellare.
Un’intelligenza artificiale addormentata nello spazio
Una missione del genere porrebbe problemi completamente nuovi. La sonda dovrebbe funzionare autonomamente dopo decenni trascorsi nello spazio e sopravvivere alle radiazioni, alla polvere interstellare e alle enormi sollecitazioni subite durante l’accelerazione.
Una possibilità particolarmente interessante è affidare molte operazioni a sistemi di intelligenza artificiale. Durante gran parte del viaggio il veicolo potrebbe mantenere al minimo le proprie attività. Avvicinandosi alla stella di destinazione dovrebbe invece identificare autonomamente gli obiettivi, orientare sensori e telecamere, raccogliere informazioni e decidere quali dati trasmettere verso la Terra.
Non potrebbe infatti essere pilotato in tempo reale: a decine di anni luce di distanza, ogni comando inviato dalla Terra impiegherebbe decenni per arrivare.
Il problema della frenata
Esiste però un limite fondamentale. Una sonda accelerata da un laser terrestre non disporrebbe facilmente di un sistema capace di rallentarla una volta raggiunta la destinazione. Non entrerebbe quindi in orbita attorno al pianeta. Si tratterebbe molto probabilmente di un passaggio ad altissima velocità.
Dopo un viaggio durato decenni, la fase scientificamente più importante potrebbe svolgersi nell’arco di pochi giorni, durante i quali la sonda dovrebbe raccogliere il maggior numero possibile di immagini e misurazioni prima di proseguire nello spazio.
E poi arriverebbe un’altra difficoltà: trasmettere quelle informazioni verso la Terra utilizzando un dispositivo minuscolo situato a molti anni luce di distanza.
Dalla fantascienza all’ingegneria
Nessuno sta quindi preparando il lancio imminente di una sonda verso LHS 1140 b. Le difficoltà tecnologiche restano gigantesche: servono materiali ultraleggeri capaci di resistere a laser potentissimi, sistemi di puntamento estremamente precisi, elettronica miniaturizzata resistente per decenni e tecnologie di comunicazione interstellare completamente nuove. Ma il dato forse più sorprendente è un altro.
Per immaginare il primo viaggio verso un’altra stella non è più necessario invocare motori a curvatura, wormhole o tecnologie che violano la fisica conosciuta. I principi fondamentali necessari esistono già. Le vele solari sono state sperimentate nello spazio, la miniaturizzazione dei sensori continua rapidamente e progetti come Breakthrough Starshot stanno studiando concretamente l’impiego di laser e vele luminose per raggiungere velocità relativistiche. Il primo ambasciatore dell’umanità presso un altro sistema stellare potrebbe quindi non essere una gigantesca astronave.
Potrebbe essere qualcosa di molto più piccolo: un minuscolo robot intelligente, agganciato a una vela sottilissima e spinto attraverso il cosmo dalla luce.
Stefano Camilloni
