Uno dei percorsi possibili dell’evoluzione umana è l’esplorazione e colonizzazione di altri pianeti. Purtroppo però, anche se abbiamo parte della tecnologia per viaggiare nello spazio, andare veloci e lontano, facendo sopravvivere i viaggiatori a bordo è difficilissimo. Ed una volta arrivati non sarà per nulla facile insediarsi, respirare, produrre e sopravvivere.
Vi racconto tutto questo da Houston alla Luna a Marte… e oltre.
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INTRO
Carl Sagan ha detto “Il nostro pianeta è una macchia solitaria nel grande buio cosmico avvolgente. Nella nostra oscurità – in tutta questa vastità – non c’è alcun indizio che l’aiuto verrà da altrove per salvarci da noi stessi“.
Bene allora e se andassimo a cercar fortuna su altri pianeti? Gli ha fatto subito eco il recente premio nobel per la fisica Micheal Mayor, esperto di esopianeti che ha detto “Se parliamo di esopianeti, le cose dovrebbero essere chiare: non migreremo lì“.
Probabilmente avete già capito il tema di questo episodio, l’esplorazione spaziale e la colonizzazione di altri mondi.
Se avete seguito la seconda stagione fino ad oggi, e se non l’avete fatto le puntate restano disponibili, non scadono giusto per la cronaca, avete capito che le prospettive di evoluzione umana verso algoritmi, superuomini, fusione con l’intelligenza artificiale e robot che prendono il sopravvento, non mi soddisfano granchè.
Nella scorsa puntata vi ho parlato dell’infinitamente piccolo, le nanotecnologie che possono aiutarci a potenziare corpo e cervello, e potrebbero farlo rispettando l’individualità umana e lasciandoci la possibilità di esplorare i nostri recessi più profondi, senza diventare automi algoritmici.
Ma c’è un altro possibile percorso di evoluzione umana che merita approfondire, l’esplorazione del cosmo.
LO SPAZIO E’ OSTILE
E qui devo assolutamente fare una premessa doverosa: dopo aver lavorato per diversi anni nel settore aerospaziale, se c’è una cosa che ho imparato con grande chiarezza è che lo spazio è tremendamente difficile.
Se le nanotecnologie potranno entrare nel nostro corpo quasi di sicuro nei prossimi 20 o 30 anni, per approdare su un altro pianeta abitabile, colonizzarlo e farne un avamposto umano nel cosmo i tempi saranno decisamente più lunghi.
Senza fare inutili catastofismi, se si guarda all’evoluzione sulla Terra, il 99,9% di tutte le forme di vita che si sono affacciate sul nostro pianeta fino ad oggi, si sono estinte. Quando le cose cambiano, o ci si adatta o si muore. Questa è la legge di Madre Natura.
Ci troviamo, quindi, di fronte a vari pericoli. Prima di tutto, abbiamo problemi autoinflitti come il riscaldamento globale, la proliferazione nucleare e la guerra batteriologica bioingegnerizzata. Secondo, le specie sulla terra hanno già subito diversi cicli di estinzione. E’ molto famosa l’espressione, che onestamente non so a chi attribuire esattamente che: “I dinosauri non avevano un programma spaziale. Ed è per questo che i dinosauri non sono qui oggi.”
UNA POLIZZA ASSICURATIVA
L’esplorazione del cosmo sarebbe quindi una polizza assicurativa, un piano di supporto nel caso in cui succeda qualcosa alla Terra.
Il defunto fisico Stephen Hawking credeva che l’umanità ha bisogno di colonizzare un altro pianeta entro il prossimo secolo, se si vuole evitare la minaccia di estinzione. Se da una parte è ridicolo pensare di spostare tutta la popolazione terrestre altrove, stabilire avamposti in altri mondi potrebbe essere davvero un modo per vincere la scommessa sulla sopravvivenza dell’umanità, nel caso in cui l’esistenza sul nostro pianeta natale sia minacciata da una guerra nucleare, cambiamenti climatici, pandemie, crescita demografica o da un asteroide impazzito che ci ha preso di mira.
In tutta onestà, dopo tutti i danni che stiamo causando al nostro pianeta per cupidigia ed incapacità di collaborazione politica, pensare che saremo così lungimiranti da attrezzarci per battercela quando e se la situazione diverrà troppo critica, mi sembra altrettanto poco plausibile.
Eppure, nella speranza di migliorare l’unico pianeta che abbiamo finora, il fatto che alcuni scienziati studino un piano B non mi dispiace per nulla.
Ma andiamo per gradi. Se avete anche una minima idea di quanto sia complesso progettare, costruire, lanciare ed operare anche un “semplice” satellite nello spazio, pensare di inviare l’uomo nel cosmo, farlo sopravvivere durante il tragitto, atterrare su un altro pianeta, colonizzarlo e renderlo abitabile sembra un’impresa quasi impossibile.
Eppure dal punto di vista tecnologico abbiamo già buona parte delle tecnologie che ci servirebbero per riuscire nell’impresa, salvo due considerazioni cruciali:
- tutto dovrebbe andare alla perfezione senza intoppi, perché riparare qualcosa che si rompe a qualche anno luce di distanza dalla terra sarebbe un guaio enorme
- non abbiamo ancora sistemi di propulsione in grado di farci viaggiare alla velocità della luce ed ogni luogo nello spazio è estremamente lontano
IL VIAGGIO
E allora parliamo proprio del viaggio. Prendendo coscienza che gli strumenti di propulsione che abbiamo oggi sono inadeguati a spingerci abbastanza lontano abbastanza velocemente.
Se vi stanno frullando per la testa soluzioni green, lasciate perdere. Il solare qui non ci aiuta, prima di raggiungere un altro sole dopo esserci allontanati dal nostro, avreste già finito le batterie. E se invece siete dei falchi che metterebbero nel motore delle bombe nucleari da far esplodere in maniera controllata, vi ricordo che un razzo simile, prima di arrivare in orbita dovrebbe comunque volare sopra le nostre teste. E se per puro caso dovesse cadere o esplodere prima del dovuto, beh di sicuro non avreste più la possibilità di ascoltare The Future Of.
Forse una delle idee più promettenti è quella di mantenere fissa la fonte di energia della navicella spaziale e in qualche modo trasportare quell’energia alla navicella mentre viaggia. Un modo per farlo è con i laser. La radiazione è perfetta per trasportare energia da un luogo all’altro, specialmente sulle grandi distanze dello spazio. La navicella spaziale potrebbe quindi catturare questa energia per muoversi, senza bisogno di stivare a bordo fonti energetiche da consumare per lo scopo.
LASER
Questa è l’idea di base del progetto Breakthrough Starshot, che mira a progettare una navicella spaziale in grado di raggiungere le stelle più vicine in pochi decenni. Nello schema più semplice di questo progetto, un laser gigante dell’ordine di 100 gigawatt spara a una navicella spaziale in orbita intorno alla Terra. Quella navicella spaziale ha una sorta di vela solare che è incredibilmente riflettente. Il laser rimbalza su quella vela, dando slancio alla navicella spaziale.
Se vi sta venendo in mente il dottor Emmet Brown che cerca di catturare l’energia del fulmine per rispedire la Delorean di Marty Mc. Fly nel 1985, ecco, non siete molto lontani dalla realtà.
Il problema è che se sparassimo con un laser da 100 gigawatt verso navicella spaziale per circa 10 minuti, per farle raggiungere un decimo della velocità della luce, che comunque sarebbe molto di più di ogni tecnologie di propulsione disponibile oggi, la navicella spaziale non dovrebbe pesare più di qualche grammo.
Il laser stesso, con i suoi 100 gigawatt, sarebbe più potente di qualsiasi altro laser che abbiamo mai progettato. Per darvi un senso della scala, 100 gigawatt è l’intera capacità di tutte le centrali nucleari operanti negli Stati Uniti messe insieme.
La navicella spaziale, che non dovrebbe avere una massa superiore a quella di una graffetta, dovrebbe includere una macchina fotografica, un computer, una fonte di alimentazione, dei circuiti, un involucro e un’antenna per comunicare con la terra.
VELE
Infine, la vela che raccoglie l’energia del laser dovrebbe essere quasi perfettamente riflettente. Se assorbisse anche solo una minima parte della radiazione laser in arrivo, convertirebbe l’energia in calore invece che in quantità di moto, e con 100 gigawatt, avremmo probabilmente il primo caso di barbecue interstellare.
Esistono altre soluzioni? Si, ma sono ancora davvero solo futuribili. Come per esempio il cosiddetto razzo all’antimateria. Questa tecnologia utilizzerebbe i prodotti di una reazione di annientamento tra materia-antimateria (raggi gamma o particelle subatomiche altamente cariche chiamate pioni) per spingere un’astronave attraverso lo spazio.
ANTIMATERIA
Usare l’antimateria per alimentare un razzo sarebbe teoricamente il combustibile più efficiente possibile, poiché quasi tutta la massa della materia e dell’antimateria verrebbero convertite in energia quando si annientano a vicenda. In teoria, se fossimo in grado di sviluppare la tecnologia e produrre abbastanza antimateria, potremmo costruire una navicella spaziale che viaggia a velocità prossime a quella della luce, la velocità più alta possibile per qualsiasi oggetto.
Ma d’altra parte, non abbiamo ancora un modo per generare abbastanza antimateria per un viaggio spaziale. Le stime sono che, un viaggio di un mese su Marte, richiederebbe circa 10 grammi di antimateria. Finora, però, siamo stati in grado di creare solo un piccolo numero di atomi di antimateria, e per farlo abbiamo consumato una grande quantità di carburante, rendendo proibitiva anche l’idea di questo razzo.
IDROGENO
Esistono anche altre potenziali tecnologie che però sono del tutto speculative, come l’utilizzo dell’idrogeno presente nello spazio per alimentare motori a fusione nucleare o, per le menti più ardite, l’uso dell’energia di buchi neri o l’uso di pieghe spazio-temporali.
Ma se vogliamo restare nell’ambito della scienza e non della fantascienza, sembrano tutte strade ben poco percorribili.
Tradotto in altri termini, le possibilità di vedere all’opera questo tipo di meccanismi di propulsione, che solo oggi stiamo cominciando a teorizzare, sono davvero basse, almeno nell’orizzonte temporale delle nostre vite.
TENERCI IN VITA
E non ho neanche accennato alle difficoltà di tenere i passeggeri di eventuali navi spaziali umane, in vita durante il viaggio. Una sfida comunque non da poco.
Anche se non è impossibile sostenere un equipaggio di astronauti per il volo di andata ed eventualmente ritorno da un pianeta, come Marte per esempio, sappiamo da precedenti missioni di successo alla Mir e alla Stazione Spaziale Internazionale (la ISS) che gli esseri umani possono sopravvivere per oltre un anno a gravità zero. Se il viaggio durasse di più sarebbe un vero guaio, ed ecco che allora gli scienziati pensavo a soluzioni pionieristiche come quelle di rallentare l’invecchiamento e/o congelare gli esseri umani durante il trasporto.
Abbiamo scoperto circa 60 geni che sembrano influenzare la durata della vita degli esseri umani e sappiamo che alcuni geni permettono agli animali di vivere per secoli. Lo squalo della Groenlandia, per esempio, vive oltre i 400 anni di età. Così la genetica può rendere possibile rallentare il processo di invecchiamento. Da sola o insieme alla criogenesi, questa scoperta potrebbe agevolare i viaggi spaziali di lunga durata, ma come capite gli ostacoli sono ancora immensi.
AVAMPOSTI LUNARI
E allora nella logica di andare per gradi, forse gli obiettivi più realistici nei prossimi 20 o 30 sono quellI di realizzare degli avamposti abitati sulla Luna e raggiungere Marte, che comunque sono progetti lo stesso altamente impegnativi.
L’amministrazione Trump attualmente si concentra sulla rivisitazione della luna entro il 2024 e sulla costruzione di una base permanente che offra l’opportunità di “sviluppare le tecnologie per portare gli astronauti americani su Marte e oltre“, secondo le parole del vicepresidente Mike Pence. In previsione di quel giorno, la NASA sta già testando tecnologie come i moduli di habitat spaziali, che poi sono case mobili spaziali che fornirebbero supporto vitale per gli esseri umani che vivono sulla superficie di altri mondi. Analogamente l’Agenzia Spaziale Europea ha previsto di creare un proprio “Villaggio della Luna” sulla superficie lunare.
SI PUO’ FARE
In primo luogo, la luna è relativamente vicina, il che significa che gli equipaggi potrebbero fare avanti e indietro dalla Terra e dalla Luna in pochi giorni. Inoltre, una base lunare permetterebbe di imparare molto sugli effetti della bassa gravità, isolamento, alte dosi di radiazioni cosmiche e ritmi circadiani perturbati, tutte lezioni utili per i colonizzatori spaziali umani, conoscenze che sarebbero preziose quando alla fine ci avventureremo in altri mondi.
Inoltre, la bassa gravità della Luna e la sua vicinanza alla Terra la renderebbero un luogo ideale per uno spazioporto da cui gli astronauti potrebbero intraprendere missioni su Marte e in mondi ancora più lontani.
Ma vivere sulla luna non sarà un banale comunque. Senza atmosfera, la luna sperimenta temperature estreme, oscillando da meno 183 gradi, di notte, a 106 gradi Celsius) di giorno all’equatore. La sua superficie è inoltre costantemente bersagliata da micrometeoriti e raggi cosmici. Per sopravvivere a queste condizioni ambientali ostili, alcuni esperti pensano che i coloni dovranno probabilmente collocare i loro habitat sotto la terra lunare o alla base di crateri ed aree protette. Altri prevedono cupole costruite da robot dotati di stampanti 3D, che fornirebbero la protezione necessaria.
Poi c’è la questione del cibo e dell’acqua. Nel 2018, un team di scienziati ha individuato la prova definitiva di ghiaccio sulla superficie lunare, una scoperta che suggerisce che i futuri coloni lunari potrebbero essere in grado di estrarre da soli i propri rifornimenti, ed avere acqua per bere e per irrigare le piante nelle serre lunari.
PREPARARCI PER MARTE
Insomma, facciamoci le ossa sulla luna prima di puntare ad obiettivi più ambiziosi come Marte.
Perché Marte? Perché abbiamo la tecnologia per arrivare fin lì con uomini a bordo.
Abbiamo avuto tre ondate di innovazioni scientifiche. La prima ondata, la rivoluzione industriale, ci ha dato il motore a vapore, la locomotiva e le fabbriche. La seconda ondata è stata nutrita dall’elettricità e dal magnetismo, per cui abbiamo avuto la TV, auto a combustione interna, e l’inizio dei programmi spaziali. La terza rivoluzione è l’alta tecnologia: computer, laser e Internet.
Ora abbiamo la quarta ondata di innovazione: intelligenza artificiale, biotecnologia e nanotecnologia. Questo cambierà il modo in cui vediamo Marte.
Ci vogliono nove mesi solo per arrivare su Marte, poi bisogna aspettare qualche mese per il riallineamento dei pianeti e poi altri nove mesi per tornare. Quindi, è un viaggio di due anni in cui l’assenza di peso, le radiazioni cosmiche e le micrometeoriti saranno tutti problemi non banali, ma risolvibili.
E poi Marte è congelato, quindi dovremo riscaldare la superficie, se lo vogliamo rendere abitabile. Su Marte poi, ci sono solo tracce di ossigeno e vapore acqueo nell’atmosfera. La bassa pressione sulla superficie di Marte (solo lo 0,6% della pressione rispetto alla superficie terrestre) rende impossibile che l’acqua liquida esista sulla superficie del pianeta senza evaporare. Qualsiasi uomo che si insedia su Marte avrà sicuramente bisogno di vivere nel sottosuolo o in ambienti chiusi con atmosfere artificiali e riserve d’acqua, e dovrebbe indossare tute spaziali per avventurarsi all’esterno.
L’ACQUA C’E’
La buona notizia è che i poli di Marte sono caratterizzati da una grande quantità di acqua congelata, e grandi quantità di acqua congelata sono state trovate appena sotto la superficie. Questo significa che con l’energia delle celle solari, il ghiaccio potrebbe essere sciolto in un ambiente pressurizzato e l’ossigeno potrebbe essere prodotto utilizzando l’elettrolisi. La produzione di cibo, comunque, resterebbe difficile anche con acqua e luce solare sufficienti per la crescita delle piante, e stabilire industrie moderne per rendere ogni colonia autosufficiente sarebbe molto difficile.
Per riassumere, una colonia su Marte non è impossibile, ma non è affatto chiaro esattamente come funzionerebbe.
Sono sicuro che molti di voi si stavano chiedendo quando sarebbe arrivata la musica di Starman, visto che è un grande classico, tutte le volte che si parla di spazio. Non sono riuscito a resistere nemmeno io.
Dopo tutto quello che ci siamo detti, provo a rispondere ad un ultima domanda.
MANDARE AVANTI I ROBOT
Cosa succederà allora in questo secolo? E la mia risposta è, manderemo avanti i robot.
I robot saranno gli intrepidi esploratori del nostro sistema solare, che si avventurano coraggiosamente su altri pianeti e lune, dove l’uomo non può catturare immagini e dati scientifici.
Poiché stiamo ancora imparando tutto sui corpi stellari, vicini e lontani, gli esploratori robotici diventeranno più adattabili ad ambienti strani e inospitali.
Andate a vedere le meraviglie del progetto Shape-shifter, una collezione di mini robot in stile Transformer che possono formare una sola macchina o agire in modo indipendente.
Un team sta attualmente testando il concetto utilizzando un prototipo stampato in 3D presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA.
Il concetto potrebbe includere 12 robot che possono volare o nuotare, esplorare grotte e oceani e andare dove altri robot non sono stati in grado di arrivare.
Si chiamano cobot, ognuno dotato di un’elica e di un suo meccanismo di movimento. I ricercatori immaginano cobot che potrebbero unirsi automaticamente, senza che nessuno dalla terra invii comandi, per formare una sfera rotante, volare in modo indipendente o camminare come un rover per esplorare luoghi a noi lontanissimi.
CONCLUSIONI
Per concludere questa puntata, e questa stagione di The Future Of, quello che ci siamo detti è che la verità è che il viaggio interstellare e l’esplorazione di altri pianeti sono tecnicamente possibili. Non c’è una legge fisica che li vieta. Ma questo non li rende necessariamente facili, e certamente non significa che raggiungeremo questi traguardi nel corso della nostra vita, e probabilmente nemmeno in questo secolo.
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