Propulsione esotica

In un articolo del 1957 , il cosmologo Hermann Bondi considerò la possibilità che un oggetto con una massa negativa potesse creare una forza di gravità repulsiva. Se posizionato accanto a una massa positiva, la respingerebbe ma la massa positiva attirerebbe la massa negativa. Se le due masse sono uguali ma di segno opposto, la coppia accelererà indefinitamente nella stessa direzione. L'energia cinetica totale sarebbe zero, coerentemente con la conservazione dell'energia.

Se la massa positiva è un pianeta simile alla Terra, questo motore può accelerare a 1 g , l'accelerazione confortevole che sentiamo sulla superficie della Terra. Includere i passeggeri fatti con il materiale di questo pianeta, come gli umani, non ha alcun costo. Accelerare a 1 g per un anno intero porterebbe il pianeta alla velocità della luce. Un'accelerazione costante per diversi decenni consentirebbe al pianeta di attraversare l'intero Universo durante la vita dei passeggeri, grazie alla dilatazione temporale sperimentata molto vicino alla velocità della luce.

L'unico componente mancante del motore che ci permetterebbe di intraprendere un simile viaggio è la massa negativa. Robert Forward ha scritto un articolo sull'opportunità offerta da questo concetto di propulsione nel 1990, e attualmente sono coautore di un articolo che mostra come progettare un oggetto di massa negativa da un campo scalare, coerentemente con la Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein .

Esistono altri metodi per raggiungere la velocità della luce? Un approccio meno ipotetico consiste nell'utilizzare una vela leggera, vale a dire una sottile membrana spinta dalla luce riflettente. Nel concetto Starshot per il quale presiedo il comitato consultivo scientifico, un carico utile in scala di grammi su una vela di dimensioni umane viene spinto da un raggio laser da 100 giga-Watt in pochi minuti a una frazione della velocità della luce su una distanza cioè 5 volte più lontano della Luna. La NASA sta attualmente sviluppando vele solari come metodo di propulsione futuristico per l'esplorazione dello spazio.

Se un'altra civiltà si impegnasse nella propulsione a vela laser di enormi carichi utili tra pianeti abitabili come la Terra e Marte, potremmo vedere il lampo di luce quando i due pianeti sono orientati lungo la nostra linea di vista. In un articolo del 2015 con il mio ex postdoc, James Guillochon, abbiamo calcolato le caratteristiche del lampo di luce risultante come un'interessante firma tecnologica.

È possibile che vele luminose simili a Starshot stiano passando vicino alla Terra senza che ce ne accorgiamo? Gli astronomi puntano i loro telescopi su asteroidi o comete del sistema solare che si muovono diecimila volte più lentamente della luce. Se passasse una sonda Starshot, i telescopi di rilevamento come Pan-STARRS , la Zwicky Transient Facility o l'imminente Osservatorio Vera C. Rubin , nella migliore delle ipotesi lo vedrebbero una volta e gli astronomi ignorerebbero i dati scarsi. Inoltre, un oggetto delle dimensioni di una persona può essere rilevato solo se si scontra con la Terra e produce una palla di fuoco dal suo attrito con l'atmosfera. In un recente articolocon il mio studente Amir Siraj, abbiamo dimostrato che una rete globale di diverse centinaia di telecamere ottiche a tutto cielo con una risoluzione temporale di un decimo di millisecondo sarebbe in grado di rilevare meteore Starshot che si muovono vicino alla velocità della luce.

Una sonda tecnologica che si schianta su un pianeta potrebbe potenzialmente sopravvivere all'ingresso nell'atmosfera se è dotata di un paracadute o è circondata da un involucro schermante. Le prime meteore interstellari, IM1 e IM2, sono state rilevate attraverso le loro palle di fuoco. Se troveremo qualsiasi pezzo di equipaggiamento sul fondo dell'oceano nella prossima spedizione per recuperare le reliquie di IM1, sapremmo che è stato prodotto da una civiltà tecnologica extraterrestre. Sulla base dell'elevazione della palla di fuoco appena determinata , la forza del materiale di IM1 era dieci volte più duradi tutte le 272 meteore nel catalogo CNEOS. L'estrapolazione della velocità di IM1 indietro nel tempo implica che si muoveva a 60 chilometri al secondo nello spazio interstellare, più veloce del 95% di tutte le stelle nelle vicinanze del Sole. Un motore a razzo chimico convenzionale potrebbe spiegare questa velocità in eccesso. Il motore di IM1 potrebbe rappresentare le attuali tecnologie che utilizziamo per le sonde interstellari come Voyager 1 e 2, Pioneer 10 e 11 e New Horizons.

Speriamo che studiando gli oggetti interstellari, impareremo nuovi metodi di propulsione che ci renderanno più facile avventurarci nello spazio interstellare. Come notato nel mio prossimo libro intitolato " Interstellar " , sto cercando di imparare da un'intelligenza superiore nello spazio esterno ciò che potremmo aspirare ad essere.

CIRCA L'AUTORE

Avi Loeb è il capo del progetto Galileo, direttore fondatore della Black Hole Initiative dell'Università di Harvard, direttore dell'Institute for Theory and Computation presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ed ex presidente del dipartimento di astronomia dell'Università di Harvard (2011 –2020). Presiede il comitato consultivo per il progetto Breakthrough Starshot ed è un ex membro del Consiglio dei consulenti per la scienza e la tecnologia del presidente ed ex presidente del consiglio di fisica e astronomia delle accademie nazionali. È l'autore più venduto di " Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth " e coautore del libro di testo " Life in the Cosmos ", entrambi pubblicati nel 2021. Il suo nuovo libro, intitolato " Interstellar ”, la cui pubblicazione è prevista per agosto 2023.