Scritto: Sabato, 12 Giugno 2021 05:13 Ultima modifica: Sabato, 12 Giugno 2021 06:36

Breakthrough Starshot: ecco come arrivare velocemente su Alpha Centauri


Gli scienziati dell'Australian National University (ANU) hanno ideato un nuovo sistema di propulsione per raggiungere Alpha Centauri ed esplorare il sistema stellare più vicino a noi.

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Breakthrough Starshot: ecco come arrivare velocemente su Alpha Centauri Crediti: Breakthrough Initiatives

Nel 2016, i miliardari russi-americani Julia e Yuri Milner fondarono la Breakthrough Initiatives, un'organizzazione senza scopo di lucro dedicata a indagare alcuni dei misteri dell'Universo. Breakthrough Starshot è stato uno dei progetti chiave del gruppo, uno sforzo di verifica teorica per sviluppare una flotta di nanosonde interstellari a vela e una propulsione laser, in grado di raggiungere Alpha Centauri. Naturalmente, questo presenta tutti i tipi di sfide tecniche e ingegneristiche, non ultima la quantità di potenza necessaria per accelerare le navicelle spaziali a velocità relativistiche (una frazione della velocità della luce). E qui entrano in gioco gli scienziati ANU che hanno progettato un array a energia diretta composto da milioni di singoli laser posizionati sulla superficie terrestre.

Il documento che descrive la loro ricerca (condotta con il supporto di Breakthrough Initiatives, è stato recentemente pubblicato sul Journal of the Optical Society of America B. Il team è stato guidato dal Dr. Chathura P. Bandutunga, un ricercatore presso il Center for Gravitational Astrophysics dell'ANU ( CGA) e includeva membri dell'ARC Center for Engineered Quantum Systems dell'ANU e dell'Osservatorio del Monte Stromlo.

 

Le nanosonde

Le nanosonde del progetto Breakthrough Starshot si chiamano StarChip e dovrebbero essere in grado di effettuare un viaggio fino al sistema stellare di Alpha Centauri, distante 4.37 anni luce, ad una velocità tra il 15% ed 20% di quella della luce nel vuoto, impiegando quindi dai 20 a 30 anni per raggiungerlo e circa 4 anni per comunicare con la Terra una volta a destinazione. Sarebbero grandi solo qualche centimetro, dotate di minuscoli sensori, propulsori, una fotocamera e un'antenna radio. Trainate da una vela 4x4 metri e spinte da un array laser da 100 gigawatt (GW) …."Grande Giove!".

Ovviamente, sarebbe una missione pazzesca che alcune persone sulla Terra potrebbero seguire nell'arco della loro stessa vita (il viaggio dalla Terra ad Alpha Centauri utilizzando un sistema convenzionale oggi disponibile richiederebbe più di 100 generazioni).

 

La soluzione (?)

Il Dr. Bandutunga e i suoi colleghi hanno preso in considerazione varie possibilità per creare un array laser in grado di generare 100 GW di potenza ottica a onda continua. E, alla fine, hanno stabilito che l'opzione migliore è fare affidamento su 108 array a terra che agiscono di concerto.

"Per coprire le grandi distanze tra Alpha Centauri e il nostro Sistema Solare, dobbiamo pensare fuori dagli schemi e creare un nuovo modo di viaggiare nello spazio interstellare", ha detto Bandutunga.
Il team afferma che la luce per alimentare la vela può provenire dalla superficie terrestre: un gigantesco impianto costituito da milioni di laser che devono agire come se fossero uno solo.

Il Dr. Robert Ward, coautore del documento, ha sottolineato che un array da 100 GW non è un compito facile perché è circa 100 volte la capacità delle batterie più grandi oggi disponibili.
"Per raggiungere questo obiettivo, stimiamo che il numero di laser necessari sia di circa 100 milioni", ha affermato. "Inoltre, questi laser dovrebbero agire come uno solo e concentrarsi su una vela di luce che non misura più di 16 m2"

Una delle sfide principali affrontate dal team è stato il problema della deriva di ciascun laser.
"Utilizziamo un segnale digitale casuale per codificare le misurazioni da ciascun laser e decodificarle separatamente nell'elaborazione del segnale digitale", ha affermato il Dr. Paul Sibley, coautore del documento.
"Questo ci consente di selezionare solo le misurazioni di cui abbiamo bisogno da un vasto miscuglio di informazioni".

Per orchestrare lo spettacolo, il progetto dell'ANU prevede un satellite Beacon, un laser guida posizionato nell'orbita terrestre che funge da conduttore, riunendo l'intero array laser.
Beacom serve per ovviare alla distorsione causata dall'atmosfera terrestre. "Se non corretta, l'atmosfera distorce il raggio laser in uscita, facendolo deviare dalla sua destinazione prevista", ha detto il professor Michael Ireland della ANU Research School of Astronomy and Astrophysics. "Abbiamo sviluppato l'algoritmo che ci consente di utilizzare queste informazioni per correggere preventivamente la luce in uscita dall'array".

 

Il prossimo passo

"Il prossimo passo è iniziare a testare alcuni degli elementi costitutivi di base in un ambiente di laboratorio controllato. Ciò include i concetti per combinare piccole array e per crearne di più grandi e gli algoritmi di correzione atmosferica", ha detto il team.

"Il lavoro svolto all'ANU era vedere se questa idea avrebbe funzionato in modo plausibile. L'obiettivo era trovare soluzioni pronte all'uso, simularle e determinare se fossero fisicamente possibili".

La scienza dietro Breakthrough Starshot è progredita notevolmente negli ultimi cinque anni. Sebbene non sia stata annunciata alcuna data per l'inizio del viaggio inaugurale, Yuri Milner aveva annunciato in passato che una missione potrebbe essere pronta entro il 2036. Ciò significa che l'umanità potrebbe dare una prima occhiata al vicino sistema stellare di Alpha Centauri entro il 2060 e, ovviamente, questo potrebbe includere anche uno sguardo ravvicinato al pianeta potenzialmente abitabile Proxima b.

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Letto: 238 volta/e Ultima modifica Sabato, 12 Giugno 2021 06:36

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

https://twitter.com/EliBonora | Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

4 commenti

  • Comment Link Marco Di Lorenzo (DILO) Martedì, 15 Giugno 2021 08:33 posted by Marco Di Lorenzo (DILO)

    Personalmente, invece, non ho mai creduto al progetto "inverso" di produrre energia tramite enormi centrali fotovoltaiche in orbita geostazionaria, per poi inviarla a terra tramite micro-onde. E' una idea che, incomprensibilmente, viene periodicamente riproposta da decenni ma non ha molto senso: oltre al sospetto di un qualche possibile impatto climatico o sulla salute, infatti, la spesa sarebbe comunque enorme, tale da non giustificare neppure lontanamente il vantaggio di avere una fornitura costante rispetto ad analoghi impianti terrestri. Al contrario, per quanto in ritardo, lo sviluppo della fusione nucleare sta ultimamente accelerando e probabilmente sarà davvero possibile produrla commercialmente entro un paio di decenni! Infine, per spingere con la luce le nano-sonde interstellari, è molto meglio pazientare qualche anno e farlo dallo spazio!

  • Comment Link giacomo Domenica, 13 Giugno 2021 20:09 posted by giacomo

    in orbita o sulla luna il tempo è sempre bello, per i costi ci penseranno ((-;

  • Comment Link Massimo Martini Domenica, 13 Giugno 2021 19:17 posted by Massimo Martini

    Si, concordo con queste valutazioni, però nel futuro, prossimo o meno, dovremo sempre più utilizzare lo spazio esterno per lo sviluppo di tecnologie innovative e con possibili ripercussioni sull'ecosistema terrestre. Ad esempio la produzione di energia elettrica in orbita (per i bisogni della Terra) dovrebbe essere spinta il più possibile visto che le tecnologie sono già disponibili, a differenza della 'sempre fra 20 anni' energia da fusione nucleare... Se i sistemi spaziali a basso costo e riutilizzabili avranno successo, entro pochi anni, non potremmo più aspettare. Il futuro dell'umanità, ne sono convinto, non potrà che essere nell'espansione nel Sistema Solare. E l'esplorazione scientifica non è che l'inizio di tutto questo. Inviare uno sciame di sonde nel sistema stellare più vicino sarà l'obiettivo avanzato da perseguire per i prossimi decenni.

  • Comment Link Marco Di Lorenzo (DILO) Sabato, 12 Giugno 2021 08:36 posted by Marco Di Lorenzo (DILO)

    Un progetto sicuramente ciclopico ed affascinante, però ho qualche dubbio sull'impatto ambientale, al quale non si fa accenno nemmeno nell'articolo originale. Produrre 100 GW non è uno scherzo, è il triplo della potenza media elettrica consumata dall'Italia! Ci vogliono circa 100 centrali nucleari e, volendoli produrre con il fotovoltaico, bisognerebbe ricoprire almeno 500 kmq con pannelli solari. A seconda poi della lunghezza d'onda scelta (mi pare si voglia utilizzare il vicino infrarosso), una percentuale, sebbene piccola, di energia verrebbe assorbita dall'atmosfera contribuendo al riscaldamento globale.
    Certo, l'ideale sarebbe realizzare tutto in orbita ma capisco che i costi sarebbero proibitivi, probabilmente anche usando Starship come lanciatore...

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