Verso Alpha Centauri: Breakthrough Starshot Initiative

Il nuovo viaggio intergalattico dell’umanità parte dalla California con la «Breakthrough Starshot Initiative», messa in moto nel 2015 dal magnate informatico russo – e fisico di formazione – Yuri Milner, e poi implementata nel 2016 grazie a partner tanto eterogenei tra loro quanto di livello planetario come i fisici Stephen Hawking e Freeman Dyson e il fondatore di Facebook, Mark Zuckerberg.

All’inizio, nel 2015, viene presentato il progetto «Breakthrough Listen»: 100 milioni di dollari in dieci anni per individuare nei meandri dell’universo segnali di intelligenze extraterrestri attraverso l’utilizzo dei radiotelescopi di Green Bank, nel West Virginia, del Parkes Observatory, in Australia, e avvalendosi, inoltre, dell’Automated Planet Finder dell’Osservatorio Lick, in California, che effettua ricerche di segnali ottici con tecnologia laser. E, in stretta relazione, segue il programma «Breakthrough Message», che vuole sviluppare un messaggio che possa «essere rappresentativo dell’umanità e della Terra e al tempo stesso compreso da intelligenze aliene».

Infine, come grandiosa evoluzione di queste iniziative già ambiziose, il 12 aprile 2016 è stato presentato «Breakthrough Starshot», ossia un progetto di altissima ingegneria aerospaziale che si propone di sviluppare una flotta di mini velivoli intergalattici – leggerissimi, con delle grandi vele solari sospinte da raggi laser sparati dalla Terra – denominati «Starchip», in grado di effettuare un viaggio fino ad Alpha Centauri, distante 4,37 anni luce dal nostro pianeta. Lo consentirebbe la velocità di queste Starchip, che sarebbero capaci di viaggiare tra il 15 e il 20% della luce nel vuoto, impiegando così, all’incirca, una ventina d’anni per raggiungere Alpha Centauri e circa quattro anni per notificarlo alla Terra. Tutto ciò entro il 2036. Insomma pura fantascienza applicata alla realtà.

alpha centauri

Tanto per dire, dopo soli due minuti dalla partenza, la Starchip viaggerà già a un quinto della velocità della luce, ossia mille volte più veloce di qualsiasi altro manufatto umano! Mentre la vita massima di ognuna di queste micro-navicelle spaziali sarà di circa un ventennio. E saranno in grado di raccogliere dati scientifici sullo spazio interstellare e inoltre saranno dotate di una fotocamera digitale ad alta risoluzione per mostrarci dal «vivo» le immagini dei mondi lontani.

E anche se il progetto appare fantascientifico, non sembra ostacolato da vincoli scientifici insormontabili. Difatti servono «normali» avanzamenti tecnologici esponenziali che entro i prossimi due decenni dovrebbero sopraggiungere in maniera più o meno «naturale» date le attuali premesse.

Servono «normali» avanzamenti tecnologici esponenziali che entro i prossimi due decenni dovrebbero sopraggiungere in maniera più o meno «naturale»

Lo scopo, entrando nel dettaglio degli aspetti più fantascientifici, è la ricerca di una nuova Terra o pianeti simili, come la rilevazione Exoplanet. La missione Kepler – una missione spaziale della Nasa, all’interno del programma Discovery, che ricerca «esopianeti» simili alla Terra fuori dal nostro sistema solare (la prima individuazione è del 1988) – dal 2009 ha contato oltre 3mila esopianeti in quasi 3mila diversi sistemi planetari. Mentre nel 2013 l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ha stimato – dai dati di Kepler – che nella Via Lattea risiedano almeno 17 miliardi di esopianeti simili alla Terra. Questo in attesa delle rilevazioni del futuristico telescopio spaziale James Webb, che, lanciato nel 2018, offrirà una visione senza precedenti sugli esopianeti.

starshot
La batteria di fasci laser che potrebbe mandare le nano navicelle fino ad Alpha Centauri

L’idea per la partenza è di lanciare una nave madre Starshot in orbita vicino alla Terra, e da questa partiranno un migliaio di Starchip. Inevitabilmente una delle voci più costose di tutto il progetto è quello dei costi di lancio della nave madre, ma in questo senso l’esperienza di fornitori privati come SpaceX e Blue Origin ha recentemente dimostrato il successo dei razzi riutilizzabili che dovrebbero ridurre sostanzialmente gli investimenti. Già oggi, SpaceX, ha ridotto a 60 milioni di dollari il lancio del suo Falcon 9 e in futuro questi costi diminuiranno sempre di più.

Ogni Starchip – la dimensione è di 15 millimetri – contiene una vasta gamma di sofisticati dispositivi elettronici, come un sistema di navigazione, una telecamera e fotocamera, un laser di comunicazione e una batteria radioisotopica. Tutto ciò è possibile attraverso la tecnologia della miniaturizzazione in crescita esponenziale e nel 2030, affinché lo Starshot sia realizzabile, un singolo chip non dovrà pesare più di 0,22 grammi. Un traguardo che pare realistico e raggiungibile.

Mentre la «vela» dello Starchip, per le sue obbligate caratteristiche estreme – leggerissima, altamente riflettente e poco assorbente – ancora non esiste e verrà inventata attraverso l’Intelligenza Artificiale che automatizza e accelera la scoperta di nuovi materiali.

Nel 2016 la navicella spaziale New Horizons ha toccato una velocità di quasi 45 chilometri al secondo o 100mila miglia all’ora. Ma ancora non basta per raggiungere Alpha Centauri in quattro anni luce

Un altro aspetto fantascientifico è legato all’immagazzinamento energetico. Da un lato lo Starchip utilizzerà una piccola batteria nucleare radioisotopica per i vent’anni di viaggio previsti, ma serviranno comunque batterie convenzionali per i laser (per la legge di Moore dimezzano il rapporto costo-potenza ogni 18 mesi), che per sfiorare la velocità della luce dovranno utilizzare enormi quantità di energia in un breve lasso di tempo. In questo senso l’ottimizzazione delle batterie migliora in media del 5-8% all’anno (questo probabilmente è un dato che non percepiamo perché di pari passo aumenta anche il consumo energetico dei nuovi apparecchi e quindi l’operatività delle batterie ci pare costante) e a tale ritmo tra 20 anni dovrebbero avere fino a cinque volte la capacità attuale (anche grazie agli investimenti di Tesla-Solar City nella tecnologia della batteria).

Per la velocità il discorso è analogo. Nel 1804 il treno andava a 70 miglia all’ora. Nel 2016 la navicella spaziale New Horizons ha toccato una velocità di quasi 45 chilometri al secondo o 100mila miglia all’ora. Ma ancora non basta per raggiungere Alpha Centauri in quattro anni luce.

Il successo di Starshot dipende anche dal continuo decremento del costo e della dimensione della memoria digitale per includere l’archiviazione sufficiente per i suoi programmi e le immagini scattate nel corso del viaggio. Nel 1970 un megabyte costava un milione di dollari e ora è circa un decimo di un centesimo. Le dimensioni richieste per lo stoccaggio sono diminuite in modo simile, da un disco rigido da 5 megabyte caricato tramite un carrello elevatore nel 1956 alla disponibilità attuale di 512 gigabyte in pochi grammi. Ma dipende pure dallo sviluppo delle telecomunicazioni, per l’invio delle immagini alla Terra, con l’ultima frontiera rappresentata dal Li-Fi, un wireless 100 volte più veloce del Wi-Fi.

Non ultimo, andranno analizzati i dati che torneranno dalla sonda spaziale. L’aumento esponenziale della potenza di calcolo è stato di un trilione di volte negli ultimi 60 anni. Mentre l’attuale sviluppo è legato al cloud computing e al calcolo quantico, che ci permetterà di eseguire modelli e analisi scientifiche sempre più sofisticate.

Innovativa Starshot

Breakthrough Starshot è un progetto di ricerca e ingegneria delle Breakthrough Initiatives per sviluppare una flotta di veicoli spaziali a vela leggera di prova chiamata StarChip, per essere in grado di compiere il viaggio verso il sistema stellare Alpha Centauri a 4,37 anni luce di distanza. È stata fondata nel 2016 da Yuri Milner, Stephen Hawking e Mark Zuckerberg.

Una missione flyby è stata proposta a Proxima Centauri b , un esopianeta di dimensioni terrestri nella zona abitabile della sua stella ospite, Proxima Centauri , nel sistema Alpha Centauri. A una velocità compresa tra il 15% e il 20% della velocità della luce, ci vorranno tra venti e trenta anni per completare il viaggio e circa quattro anni per un ritorno messaggio dall’astronave alla Terra.

vela solare
Un concetto di vela solare

I principi concettuali per consentire questo progetto di viaggio interstellare sono stati descritti in ” Una tabella di marcia per il volo interstellare “, di Philip Lubin di UC Santa Barbara. Invio la navicella leggera comporta un multi-chilometri allineamento di fase di fascio sterzante laser con una potenza coerente combinata fino a 100 GW.

l programma Breakthrough Starshot ha lo scopo di dimostrare una dimostrazione di concetto per nano-veicoli spaziali ultrarapidi, guidati dalla luce, e gettare le basi per un primo lancio su Alpha Centauri nella prossima generazione. Gli obiettivi secondari sono: esplorazione del sistema solare e rilevamento di asteroidi che attraversano la Terra. La navicella spaziale farebbe volare e, eventualmente, fotograferebbe qualsiasi mondo simile alla Terra che potrebbe esistere nel sistema.

Nell’agosto 2016, l’ Osservatorio europeo meridionale (ESO) ha annunciato il rilevamento di un pianeta in orbita attorno alla terza stella nel sistema Alpha Centauri, Proxima Centauri. Il pianeta, chiamato Proxima Centauri b , sta orbitando all’interno della zona abitabile della sua stella e potrebbe essere un potenziale bersaglio per uno dei progetti di Breakthrough Initiatives.

Nel gennaio 2017, Breakthrough Initiatives e l’Osservatorio europeo meridionale hanno stretto una collaborazione per cercare pianeti abitabili nel vicino sistema stellare Alpha Centauri. L’accordo prevede iniziative innovative che forniscono finanziamenti per un aggiornamento dello strumento VISIR (VLT Imager e Spectrometer for mid-Infrared) sul Very Large Telescope (VLT) dell’ESO in Cile. Questo aggiornamento aumenterà notevolmente la probabilità di rilevamento del pianeta nel sistema.

Riferimenti e approfondimenti

  1.  Gilster, Paul (12 aprile 2016). “Breakthrough Starshot: Mission to Alpha Centauri” . Centauri Dreams . Estratto il 14 aprile 2016 .
  2. F, Jessica (14 aprile 2016). “Stephen Hawking, Mark Zuckerberg, Yuri Milner lanciano un progetto spaziale da $ 100 milioni chiamato Breakthrough Starshot” . Notizie dal mondo della natura .
  3. EDT, Seung Lee il 13/04/16 alle 14:01 (13 aprile 2016). “Mark Zuckerberg lancia un’iniziativa da $ 100 milioni per inviare minuscole sonde spaziali per esplorare le stelle” . Newsweek . Estratto il 29 luglio 2019 .
  4. Chang, Kenneth (24 agosto 2016). “Una stella sopra, un pianeta che potrebbe essere un’altra terra” . New York Times . Estratto il 24 agosto 2016 .
  5. Staff (12 aprile 2016). “Breakthrough Starshot” . Iniziative rivoluzionarie . Estratto il 12 aprile 2016 .
  6. Overbye, Dennis (12 aprile 2016). “Raggiungere le stelle, attraverso 4,37 anni luce; un progetto visionario punta su Alpha Centauri, una stella 4,37 anni luce” . New York Times . Estratto il 12 aprile 2016 .
  7. Stone, Maddie (12 aprile 2016). “Stephen Hawking e un miliardario russo vogliono costruire un’astronave interstellare” . Gizmodo . Estratto il 12 aprile 2016 .
  8. Staff (12 aprile 2016). “Breakthrough Initiatives – Breakthrough Starshot” . Iniziative rivoluzionarie . Estratto il 14 aprile 2016 .
  9. Lubin, Philip (2016). “Una tabella di marcia per il volo interstellare” . Rivista della British Interplanetary Society . 69 : 40. arXiv : 1604.01356 . Bibcode : 2016JBIS … 69 … 40L .(file disponibile presso l’Università della California, Santa Barbara qui Archiviato il 17 aprile 2016 presso la Wayback MachineAccessed 16 aprile 2016)
  10. Hall, Loura (7 maggio 2015). “DEEP IN Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration” . Notizie della NASA . Estratto il 22 aprile 2016 . La NASA è lieta di sapere che il professor Lubin ha ricevuto finanziamenti esterni per continuare il lavoro iniziato nel suo studio NIAC.

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