Il 14 luglio 2015, la missione New Horizons ha fatto la storia quando è diventata la prima navicella robotica a condurre un flyby di Plutone. Il 31 dicembre 2018, ha fatto di nuovo la storia essendo la prima navicella spaziale a rendezvous con un oggetto Kuiper Belt (KBO) – Ultima Thule (2014 MU69). Inoltre, la sonda Voyager 2 si è recentemente unita alla sua sonda sorella (Voyager 1) nello spazio interstellare.
Dati questi risultati, è comprensibile che le proposte per le missioni interstellari siano ancora una volta prese in considerazione. Ma cosa comporterebbe una tale missione, e ne vale la pena? Kelvin F. Long, il co-fondatore dell’Iniziativa per gli studi interstellari (i4iS) e uno dei principali fautori del volo interstellare, ha recentemente pubblicato un documento che supporta l’idea di inviare missioni robotiche ai sistemi stellari vicini per condurre ricognizioni in situ.
Il documento, intitolato “Interstellar Probes: The Benefits to Astronomy and Astrophysics”, è apparso di recente online. Il documento riassume il materiale che Long presenterà al 47th IAA Symposium on Future Space Astronomy and Solar-System Science Missions – che fa parte del 70th International Astronautical Congress-l’ott. 10th, 2019; in particolare, la sessione che si occupa di strategie e piani dell’Agenzia spaziale.
Per cominciare, Long delinea come l’astronomia / astrofisica (in particolare dove sono stati coinvolti telescopi spaziali) e l’esplorazione spaziale usando sonde robotiche hanno avuto un profondo impatto sulla nostra specie. Come ha spiegato all’Universo oggi via email:
“Lo sforzo astronomico ha aperto i nostri orizzonti di conoscenza sull’origine e l’evoluzione del Sistema Solare, della galassia e dell’Universo più ampio. Si tratta di un’attività che gli esseri umani hanno condotto per probabilmente decine di migliaia di anni, come abbiamo guardato verso le stelle, e hanno incoraggiato la nostra curiosità. Non potremmo mai toccare le stelle, ma potremmo guardarle, e la strumentazione ci ha dato il potenziale per guardarle ancora più da vicino. Poi, la scoperta dello spettro elettromagnetico ci ha aiutato a capire l’Universo in un modo che non avevamo mai fatto prima.”
Attualmente, gli sforzi dell’umanità per studiare direttamente i pianeti e i corpi celesti sono stati limitati interamente al Sistema Solare. Le missioni robotiche più lontane hanno viaggiato (le sonde spaziali Voyager 1 e 2) sono state al bordo esterno dell’eliopausa, il confine tra il nostro Sistema solare e il mezzo interstellare.
Tutte queste missioni ci hanno insegnato molto sulla formazione planetaria, sulla storia e l’evoluzione del nostro Sistema Solare e sul pianeta Terra stesso. E negli ultimi decenni, il dispiegamento di missioni come Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, e il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) hanno rivelato migliaia di pianeti al di là del nostro sistema solare.
Naturalmente, questo ha portato a un rinnovato interesse per le missioni di montaggio che sarebbero in grado di esplorare direttamente i pianeti extrasolari. Nello stesso modo in cui missioni come MESSENGER, Juno, Dawn e New Horizons hanno esplorato Mercurio, Giove, Cerere e Vesta e Plutone, rispettivamente, queste missioni sarebbero responsabili di colmare il divario interstellare e di ritrasmettere immagini e dati di pianeti lontani.
” o la domanda è: ci accontentiamo di guardarli semplicemente da lontano o vorremmo andarci?”disse Long. “Le sonde spaziali offrono un chiaro vantaggio rispetto al telerilevamento a lungo raggio, che è il potenziale per indagini scientifiche dirette in situ dall’orbita o anche sulla superficie. In un universo in cui la Terra e anche il nostro sistema solare è ridotto a un semplice pallido puntino blu tra il vuoto, saremmo pazzi a non provare un giorno.”
Ma naturalmente, la prospettiva di esplorare altri sistemi solari presenta alcune grandi difficoltà, non ultima delle quali è il costo. Per dirla in prospettiva, il programma Apollo è costato una stima di billion 25.4 miliardi di dollari, che funziona a billion 143.7 miliardi quando aggiustato per l’inflazione. Inviare una nave ad un’altra stella è quindi come imbattersi nei trilioni.
Ma come spiegato a lungo, tutte queste sfide possono essere riassunte in due categorie. Il primo riguarda il fatto che ci manca la necessaria maturità tecnologica:
“Come tutte le navicelle spaziali, una sonda spaziale interstellare avrebbe bisogno di potenza, propulsione e altri sistemi per raggiungere la sua missione e raggiungere con successo il suo obiettivo e acquisire i suoi dati. Costruire veicoli spaziali che possono andare abbastanza veloce per compiere il viaggio verso le stelle più vicine in un ragionevole tempo di vita umana e anche alimentare quei sistemi di propulsione, non è facile, e supera le prestazioni di qualsiasi tecnologia che abbiamo mai lanciato nello spazio fino ad oggi di diversi ordini di grandezza. Tuttavia, i principi di base su cui funzionerebbero quelle macchine, dal punto di vista della fisica e dell’ingegneria, sono ben compresi. Richiede semplicemente un programma mirato di sforzi per rendere questo possibile.”
Come abbiamo affrontato in un post precedente, ci vorrebbe un tempo incredibilmente lungo per avventurarsi anche alla stella più vicina. Utilizzando la tecnologia esistente, ci vorrebbe un veicolo spaziale ovunque da 19.000 a 81.000 anni per raggiungere Alpha Centauri. Anche usando la propulsione nucleare (una tecnologia fattibile ma non ancora testata), ci vorrebbero ancora 1000 anni per arrivarci.
Il secondo grande problema, secondo Long, è la mancanza di volontà politica. Attualmente, il pianeta Terra sta affrontando molteplici problemi, i più grandi dei quali sono la sovrappopolazione, la povertà e il cambiamento climatico. Questi problemi, combinati, significano essenzialmente che l’umanità dovrà occuparsi dei bisogni di miliardi di persone in più mentre allo stesso tempo si occuperà di risorse in diminuzione.
“Dati i problemi concorrenti sulla Terra, si ritiene che non vi sia alcuna giustificazione oggi per approvare la spesa di tali missioni”, ha detto Long. “Ovviamente, la scoperta di un esopianeta con biologia potenzialmente interessante potrebbe cambiare questo. C’è il potenziale per il settore privato di tentare tali missioni, ma queste sono probabilmente in futuro, dal momento che la maggior parte degli sforzi privati si concentrano sulla Luna e su Marte.”
L’unica eccezione a questo, spiega Long, è il progetto Starshot di Breakthrough Initiatives, che mira a inviare una sonda su scala gram a Proxima Centauri in soli 20 anni. Ciò sarebbe possibile utilizzando una vela leggera, che sarebbe accelerata dai laser a velocità relativistiche fino a 60.000 km/s (37.282 mps), o il 20% della velocità della luce.
Un concetto simile di missione è noto come Progetto Dragonfly, un concetto sviluppato da un team internazionale di scienziati guidati da Tobias Häfner. È interessante notare che questa proposta è nata dallo stesso studio di progettazione concettuale che ha ispirato Starshot-che è stato ospitato da Initiative for Interstellar Studies (i4iS) nel 2013.
Come Starshot, il concetto di Dragonfly richiede una vela leggera guidata dal laser che trainerebbe una navicella spaziale fino a velocità relativistiche. Tuttavia, la navicella Dragonfly sarebbe significativamente più pesante di una sonda su scala gram, il che consentirebbe di includere più strumenti scientifici. Il veicolo spaziale sarebbe anche essere rallentato da una vela magnetica all’arrivo.
Mentre missioni come queste rischiano di costare in prossimità di billion 100 miliardi per lo sviluppo, Long ritiene certamente che questo nel regno della convenienza dati i potenziali profitti. Parlando di profitti, una missione interstellare avrebbe un sacco, il che sarebbe illuminante ed eccitante. Come ha detto Long:
” L’opportunità di condurre osservazioni ravvicinate di altri sistemi stellari ci darebbe una comprensione molto migliore di come si è formato il nostro Sistema solare e anche della natura di stelle, galassie e fenomeni esotici come buchi neri, materia oscura ed energia oscura. Potrebbe anche darci previsioni migliori per il potenziale dei sistemi in evoluzione della vita.”
C’è anche la possibilità che le sonde spaziali che conducono viaggi interstellari a velocità relativistiche scoprano nuova fisica. Allo stato attuale, gli scienziati comprendono l’Universo in termini di meccanica quantistica (il comportamento della materia a livello subatomico) e Relatività Generale (materia alla più grande delle scale – sistemi stellari, galassie, superclusters, ecc.).
Ad oggi, tutti i tentativi di trovare una Grande Teoria unificata (GUT) – aka. una teoria di tutto (TOE) – che fonderebbe queste due scuole di pensiero hanno fallito. Long afferma che le missioni scientifiche su altri sistemi stellari potrebbero benissimo fornire una nuova sintesi, che ci aiuterebbe a imparare molto di più su come funziona l’Universo nel suo complesso.
Ma naturalmente, nessun discorso di profitti sarebbe completo senza menzionare il più grande di tutti: trovare la vita! Anche se fosse solo una colonia di microbi, le implicazioni scientifiche sarebbero immense. Per quanto riguarda le implicazioni di trovare una specie intelligente, le implicazioni sarebbero incommensurabili. Risolverebbe anche la questione senza tempo se l’umanità sia o meno sola nell’Universo.
“Trovare la vita intelligente sarebbe un punto di svolta, poiché se dovessimo entrare in contatto con una tale specie e condividere le nostre conoscenze tra loro, questo avrà un profondo effetto sulle nostre scienze ma anche sulle nostre filosofie personali”, ha detto Long. “Questo è importante quando si considera l’annosa questione delle origini umane.”
Ma naturalmente, molto deve accadere prima che tali missioni possano essere contemplate. Per cominciare, i requisiti tecnologici, anche per un concetto tecnicamente fattibile come Starshot, devono essere affrontati con largo anticipo. Così come tutti i potenziali rischi associati al volo interstellare a velocità relativistiche.
Ma soprattutto, avremo bisogno di sapere in anticipo dove inviare queste missioni al fine di massimizzare il ritorno scientifico sul nostro investimento. Questo è dove l’astronomia tradizionale e l’astrofisica giocheranno un ruolo importante. Come spiegato a lungo:
Prima che qualsiasi missione venga lanciata su altri sistemi stellari, sarà necessario innanzitutto caratterizzare il valore scientifico di visitare quei sistemi prima della mano, il che richiederà le piattaforme di osservazione astronomica a lungo raggio. Poi, una volta che le sonde sono state lanciate, aiuteranno anche a calibrare le nostre misure della scala della distanza cosmica, che aiuterà anche a migliorare i nostri strumenti astronomici. È chiaro quindi che qualsiasi specie che aspira ad essere illuminata sull’Universo e sul suo posto in esso, dovrebbe abbracciare entrambe le forme di indagine poiché si migliorano a vicenda.
Potrebbero passare molti decenni prima che l’umanità sia pronta a impegnare il tempo, l’energia e le risorse in una missione interstellare. O potrebbe essere semplicemente questione di anni prima che le proposte esistenti abbiano risolto tutti i problemi tecnici e logistici. In entrambi i casi, quando una missione interstellare è montato, sarà un evento epocale ed estremamente storico.
E quando inizierà a inviare i dati dai sistemi stellari più vicini, sarà un evento senza precedenti nella storia. A parte i progressi necessari nella tecnologia, tutto ciò che serve è la volontà di fare gli investimenti cruciali accadere.
Ulteriori letture: arXiv