È stato con grande clamore che Elon Musk ha annunciato i piani di SpaceX di colonizzare Marte con il sistema di trasporto interplanetario.
Vorrei davvero che fossero rimasti fedeli al loro nome originale, il BFR, il Big Fabulous Rocket o qualcosa del genere.
Il problema è che il sistema di trasporto interplanetario è un nome troppo vicino a un'altra idea davvero interessante, la rete di trasporto interplanetario, che ti offre un modo quasi privo di energia per viaggiare attraverso l'intero sistema solare. Supponendo che tu non abbia alcun tipo di fretta.
Quando immagini razzi che esplodono verso destinazioni lontane, probabilmente immagini di puntare il tuo razzo verso la tua destinazione, sparando i propulsori fino a quando non ci arrivi. Magari voltandosi e rallentando di nuovo per atterrare nel mondo alieno. È il modo in cui potresti guidare la tua auto o pilotare un aereo per andare da qui a lì.
Ma se hai giocato a qualsiasi Kerbal Space Program, sai che non è così che funziona nello spazio. Invece, si tratta di orbite e velocità. Per lasciare il pianeta Terra, devi viaggiare a circa 8 km/s o 28.000 km/h lateralmente.
Concetto artistico di un razzo termico nucleare bimodale in orbita terrestre bassa. Credito: NASA
Quindi ora stai orbitando intorno alla Terra, che è in orbita attorno al Sole. Se vuoi raggiungere Marte, devi alzare la tua orbita in modo che corrisponda a Marte. L'energia minima assoluta necessaria per effettuare tale trasferimento è nota come orbita di trasferimento di Hohmann. Per arrivare su Marte, devi azionare i tuoi propulsori fino a raggiungere circa 11,3 km/s.
Quindi sfuggire all'attrazione della Terra, seguire una bella traiettoria curva e intercettare la traiettoria di Marte. Supponendo che tu abbia programmato tutto correttamente, ciò significa che intercetti Marte e vai in orbita, o atterri sulla sua superficie, o scopri un portale per l'inferno scavato in una stazione di ricerca su Phobos.
Se vuoi spendere più energia, vai avanti, ci arriverai più velocemente.
Ma si scopre che c'è un altro modo in cui puoi viaggiare da un pianeta all'altro nel Sistema Solare, usando una frazione dell'energia che useresti con il tradizionale trasferimento di Hohmann, e questo sta usando i punti di Lagrange.
Abbiamo fatto un intero articolo su punti di Lagrange , ma ecco un rapido aggiornamento. I punti di Lagrange sono luoghi del Sistema Solare in cui la gravità tra due oggetti si bilancia in cinque punti. Ci sono cinque punti di Lagrange relativi alla Terra e al Sole, e ci sono cinque punti di Lagrange relativi alla Terra e alla Luna. E ci sono punti tra il Sole e Giove, ecc.
Illustrazione dei punti di Lagrange Sole-Terra. Credito: NASA
Tre di questi punti sono instabili. Immagina un masso in cima a una montagna. Non ci vuole molta energia per tenerlo in posizione, ma è facile sbilanciarlo in modo che cada.
Ora, immagina l'intero Sistema Solare con tutti questi punti di Lagrange per tutti gli oggetti che interagiscono gravitazionalmente tra loro. Quando i pianeti girano intorno al Sole, questi punti di Lagrange si avvicinano l'uno all'altro e si sovrappongono.
E se fai le cose nel modo giusto, puoi andare avanti in un punto equilibrato gravitazionalmente e rotolare giù per la collina gravitazionale nella presa di un pianeta diverso. Resisti un po' e poi salta in orbita su un altro pianeta.
In effetti, puoi usare questa tecnica per attraversare l'intero Sistema Solare, da Mercurio a Plutone e oltre, basandoti solo sull'interazione della gravità di tutti questi mondi per fornirti la velocità di cui hai bisogno per compiere il viaggio.
Benvenuti nella rete di trasporto interplanetario o superstrada interplanetaria.
A differenza di una normale autostrada, tuttavia, la forma e la direzione effettiva di questi percorsi cambiano continuamente, a seconda dell'attuale configurazione del Sistema Solare.
Un esempio stilizzato di uno dei tanti e mutevoli percorsi lungo l'ITN. Credito: NASA
Se pensi che questo suoni come fantascienza, sarai felice di sapere che le agenzie spaziali hanno già utilizzato una versione di questa rete per fare un po' di scienza seria.
La NASA ha notevolmente esteso la missione dell'International Sun/Earth Explorer 3, utilizzando questi trasferimenti a bassa energia, è stata in grado di svolgere la sua missione primaria e quindi di indagare su un paio di comete.
La navicella spaziale giapponese Hiten avrebbe dovuto viaggiare verso la Luna, ma il suo razzo non è riuscito a ottenere una velocità sufficiente per metterlo nell'orbita giusta. I ricercatori del Jet Propulsion Laboratory della NASA hanno calcolato una traiettoria che ha utilizzato i punti di Lagrange per aiutarlo a muoversi lentamente e raggiungere la Luna in qualsiasi modo.
La missione Genesis della NASA ha utilizzato la tecnica per catturare particelle dal vento solare e riportarle sulla Terra.
Ci sono state altre missioni per utilizzare la tecnica e sono state proposte missioni che potrebbero sfruttare questa tecnica per esplorare completamente tutte le lune di Giove o Saturno, per esempio. Viaggiare di luna in luna quando i punti di gravità si allineano.
Sembra tutto troppo bello per essere vero, quindi ecco il rovescio della medaglia. È lento. Davvero, dolorosamente lento.
Ad esempio, possono volerci anni e persino decenni per spostarsi da un mondo all'altro.
Immagina che in un lontano futuro ci siano stazioni spaziali posizionate nei principali punti di Lagrange intorno ai pianeti del Sistema Solare. Forse sono gigantesche stazioni spaziali rotanti, come nel 2001, o forse sono asteroidi o comete scavati che sono stati manovrati sul posto.
Vista esterna di un toro di Stanford. In basso al centro c'è lo specchio solare primario non rotante, che riflette la luce solare sull'anello angolato degli specchi secondari attorno al mozzo. Dipinto di Donald E. Davis
Vanno in giro nei punti di Lagrange usando il carburante minimo per mantenere la stazione. Se vuoi viaggiare da un pianeta all'altro, attracchi la tua navicella spaziale alla stazione spaziale, fai rifornimento e poi attendi che si apra una di queste traiettorie a bassa energia.
Quindi ti allontani dal punto di Lagrange, cadi nel pozzo gravitazionale della tua destinazione e sei sulla buona strada.
In un lontano futuro, potremmo avere stazioni spaziali in tutti i punti di Lagrange e traghetti lenti che si spostano da un mondo all'altro lungo traiettorie a bassa energia, portando merci da un mondo all'altro. O prendere passeggeri che non possono permettersi la tecnica di trasferimento Hohmann ad alta velocità.
Potresti immaginare le stazioni spaziali dotate di potenti laser che riempiono le vele solari della tua nave con i fotoni di cui ha bisogno per portarti alla prossima destinazione. Ma poi, sono un marinaio, quindi forse lo sto romanticizzando eccessivamente.
Ecco un altro concetto ancora più sbalorditivo. Gli astronomi hanno osservato che queste reti si aprono tra galassie interagenti. Vuoi trasferirti dalla Via Lattea ad Andromeda? Porta la tua navicella spaziale al punto di Lagrange galattico in pochi miliardi di anni mentre si attraversano l'un l'altro. Con pochissima energia, potrai unirti ai fantastici ragazzi di Andromeda.
Adoro l'idea che colonizzare e viaggiare attraverso il Sistema Solare non richieda effettivamente enormi quantità di energia. Se sei paziente, puoi semplicemente cavalcare le correnti gravitazionali da un mondo all'altro. Questo potrebbe essere uno dei più grandi doni che il Sistema Solare ci ha messo a disposizione.
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