Le navi stellari potrebbero usare la propulsione a fusione fredda?

La Voyager 1 sta ora lasciando il sistema solare , rendendola la prima sonda artificiale ad entrare nello spazio interstellare. È un bel risultato e ci sono voluti solo 30+ anni. Ma se vogliamo prendere sul serio l'andare coraggiosamente dove nessun uomo è mai andato prima, e mandare gli umani oltre il sistema solare, avremo bisogno di una fonte di energia economica e abbondante per aiutarci ad arrivarci.

Esattamente di quanta energia stiamo parlando? Ebbene, a gennaio , è apparso un articolo su arXiv di Marc Millis , ex capo del Breakthrough Propulsion Physics Project della NASA, che calcolava i costi - in termini di energia - di una missione spaziale davvero interstellare con equipaggio. E non era una buona notizia.

Per uno scenario, ha ipotizzato un'astronave da 500 persone in un viaggio di sola andata per stabilire una colonia umana su un lontano esopianeta. Ciò richiederebbe un exajoule di energia, o 1018 J, cioè più o meno la stessa quantità di energia consumata da tutti sulla Terra in un anno.

Una missione senza equipaggio su Alpha Centauri sarebbe ancora più un dispendio di energia, a causa della necessità di manovre più complicate (decelerazione, ecc.). Ciò richiederebbe 1018 cifre di J. Millis che non avremo la capacità di generare quel tipo di energia fino al 2200 per la nave passeggeri e 2500 per la sonda senza pilota.

Gli scienziati stanno valutando ogni tipo di opzione, ovviamente, compreso lo sfruttamento del potere delle stelle , cioè la fusione nucleare (al contrario della fissione nucleare alla base delle centrali nucleari). Come notò una volta Carl Sagan, "Ogni volta che guardi il cielo, ognuno di quei punti di luce ricorda che il potere di fusione è estraibile dall'idrogeno e da altri elementi luminosi, ed è una realtà quotidiana in tutta la Via Lattea. "

1. Un piccolo problema...
2. Esecuzione calda e fredda
3. Abracadabra!
4. Vogliono credere

C'è solo un problema. Possiamo ottenere una fusione nucleare calda , ma ricreare le intense temperature e pressioni che esistono all'interno delle stelle attualmente richiede più energia di quanta ne restituisca, quindi è economicamente irrealizzabile e per il momento praticamente una voragine energetica .

Se solo potessimo ottenere la fusione a temperatura ambiente! Questa è l'affermazione dei sostenitori della cosiddetta "fusione fredda", un campo che ha languito ai margini dalla sua presunta scoperta quasi 20 anni fa. Nel 2000, la rivista TIME ha elencato la fusione fredda come una delle "peggiori idee" del 20° secolo.

L'opinione scientifica prevalente è ancora che la stragrande maggioranza della ricerca sulla fusione fredda rientri nella rubrica di "scienza patologica": i risultati sono sempre sull'orlo di una sbalorditiva validazione. Ogni volta che detta convalida non riesce (di nuovo) a concretizzarsi, c'è sempre una pratica logica per spiegare perché non è davvero un fallimento definitivo - e perché gli oppositori sono solo strumenti dalla mentalità chiusa dell'establishment scientifico, che cospirano per tenere a bada questi geni sconosciuti .

Tutto iniziò nel 1989, quando due chimici dell'Università dello Utah di nome Stanley Pons e Martin Fleischmann credettero di essere riusciti a produrre la fusione nucleare in un barattolo. Centinaia di ricercatori in tutto il mondo si sono affrettati a riprodurre gli esperimenti e hanno fallito.

Entro la fine di quell'anno, un gruppo di esperti aveva condotto una revisione del Dipartimento dell'Energia (DOE) e aveva concluso che non c'erano basi per le affermazioni.

Quindici anni dopo, il DOE ha deciso di dare un'altra occhiata alle prove accumulate negli ultimi 15 anni e di rivalutare la controversia sulla fusione fredda. Non hanno ancora trovato le prove sufficientemente convincenti per lanciare un programma di ricerca finanziato dal governo federale.

Ma hanno ritenuto che le agenzie di finanziamento dovrebbero considerare i progetti proposti caso per caso, a condizione che tali proposte soddisfino "standard scientifici accettati e siano sottoposti ai rigori della revisione tra pari". Diamine, a volte i colpi lunghi pagano, quindi perché non gettare qualche avanzo di finanziamento nel cappello? Ecco perché ci sono un paio di programmi di ricerca che esaminano la fusione fredda, in particolare uno con lo Space and Naval Warfare Systems (SPAWAR) della US Navy.

Nel 2009, SPAWAR ha affermato di aver rilevato una reazione di fusione fredda e ci sono stati alcuni altri barlumi promettenti qua e là nel corso degli anni. Ma una solida riproducibilità rimane sfuggente, aggiungendo credito alle critiche dei fisici secondo cui è probabile che i risultati tanto pubblicizzati siano dovuti a errori sperimentali (sia nella configurazione che nelle misurazioni).

Quindi, mentre i fisici sono disposti ad ammettere che potrebbe esserci qualcosa di marginale interesse in corso, la maggior parte non è convinta che questa sia una fusione fredda in buona fede. Quasi nessuno nutre alcuna speranza che diventi una valida fonte di energia nel prossimo futuro.

Oh, e non la chiamiamo più "fusione fredda". L'attuale terminologia preferita è Reazioni nucleari a bassa energia (LENR), grazie mille.

The latest cold fusion claims are coming out of Italy from a physicist named Andrea Rossi, who has invented a cold fusion device known as the e-cat, or energy catalyzer.

Rossi claims that enriched nickel is being fused with hydrogen nuclei to create copper, and release large amounts of energy -- using simple tabletop electrochemistry instead of huge machines that recreate stellar-scale temperatures and pressures.

Sounds pretty frickin' awesome, doesn't it? The e-cat would be just the ticket for powering an interstellar mission.

Rossi has exhibited the e-cat at a few semi-public demonstrations, most recently on October 28. The purported "success'" of this latest demonstration has been met with enthusiasm by cold fusion acolytes and the occasional gullible journalist.

So why aren't physicists (and more level-headed journalists) all over the world jumping up and down with excitement over Rossi's spectacular breakthrough? Ethan Siegel of Starts With a Bang handily lays it all out for you:

Ethan followed up with a second post the next day, co-authored with Brookhaven National Lab's Peter Thieberger, explaining in careful detail the specific physics of why Rossi's claims of cold fusion are highly suspect. Go read that, and if you still want to invest in Rossi's technology -- well, I've got a bridge in Brooklyn you might be interested in buying, too.

Alas, cold fusion acolytes have responded to the criticism by (once again) shrilly decrying their critics as being closed-minded, misinformed, not willing to give cold fusion a fair shake, and so forth. There is little evidence to back up such claims. As I wrote back in 2007:

The late Scottish physicist Douglas Morrison was one of the rare skeptical attendees of the annual cold fusion conferences until his death in 2001. Each year, he would listen to the extravagant claims of "excess heat," then stand and make a simple request: "Please can I have a cup of tea?"

Granted, it was a bit cheeky of him, but he made his point: cold fusion talks a good game, yet even the simplest applied energy task remains well beyond its reach.

Occorrono 4,18 joule per aumentare la temperatura di un grammo di acqua di 1 grado Celsius e devono essere 100 gradi Celsius per fare la tazza di tè di Morrison. Ricorda, secondo i calcoli di Millis, avremmo bisogno di un exajoule per inviare gli umani nello spazio interstellare . Quindi, se speri che la fusione fredda sia la risposta per alimentare una missione interstellare, ti aspetta una lunghissima attesa.