Destinazione spazio profondo

Introduzione

Il 17 dicembre 1903 il “Flyer” dei fratelli Wright riuscì ad alzarsi in volo controllato per ben quattro volte, segnando la nascita dell’aviazione. Dopo soli 66 anni, il 21 luglio 1969, la missione Apollo 11 portò Neil Armstrong e Buzz Aldrin a calpestare, per la prima volta, il suolo lunare. L’esplorazione umana dello spazio si fermò lì, a soli 384400 km dalla Terra, circa 4 giorni di viaggio: oltre la Luna non siamo mai andati. 
Lo studio di pianeti, asteroidi e comete del Sistema Solare è continuato attraverso l’impiego di sonde robotiche senza equipaggio, così ora conosciamo le principali caratteristiche di Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Sul piccolo Marte sono scesi diversi lander dimostrando che, nel passato del pianeta, scorreva acqua liquida sulla superficie, anche se ora si mostra come un arido e gelido deserto circondato da una rarefatta atmosfera di anidride carbonica. Questa prima fase pionieristica con l’esplorazione dei corpi principali del Sistema Solare si è conclusa il 14 luglio 2015, quando la sonda New Horizons della NASA riprese “al volo” il remoto pianeta nano Plutone e le sue lune a circa 6 miliardi di km dal Sole: ora sta lasciando il Sistema Solare con una velocità di 13,6 km/s rispetto al Sole. 
La New Horizons non è l’unica sonda ad averlo fatto, in effetti già Pioneer 10 e 11 e Voyager 1 e 2, dopo aver esplorato i giganti gassosi del nostro sistema, sono in viaggio verso lo spazio interstellare con velocità simili, anche se la più rapida attualmente è la Voyager 1 con una velocità eliocentrica di 16,9 km/s. Considerata la distanza di circa 40 000 miliardi di km che ci separa dalla stella più vicina, Proxima Centauri, la New Horizons impiegherebbe – con la velocità attuale e se la traiettoria fosse orientata nella direzione giusta – circa 93400 anni per arrivarci, poco più di Voyager 1 che potrebbe impiegare “solo” 75000 anni. Se si considera che queste due sonde sono gli oggetti più veloci mai lanciati nello spazio si capisce perché parlare di “conquista dello spazio” sia quanto meno improprio. Per ora siamo arrivati nel giardino di casa, e sarà necessaria parecchia ricerca scientifica per superare tutte le difficoltà che il volo umano interplanetario e ancora di più quello interstellare comportano.
La differenza fondamentale fra le due tipologie di volo è che mentre con il razzo chimico e a ioni si può pensare all’esplorazione umana del Sistema Solare con scale temporali di qualche anno o al più di qualche decina di anni, nel caso del volo interstellare le distanze da coprire sono molto maggiori: fra il Sole e Proxima Centauri si potrebbero mettere ben 3300 Sistemi Solari con un diametro pari all’orbita di Plutone. Questa enormità delle distanze comporta tempi di percorrenza lunghissimi, ben oltre la vita utile di qualsiasi apparato tecnologico. 
La cosa interessante è che, per quanto riguarda le leggi della fisica, è possibile viaggiare fino a velocità prossime a quella della luce, circa 300000 km/s: 22000 volte più veloci della New Horizons. Rispetto all’enorme estensione della Galassia anche muoversi alla velocità della luce significa essere comunque troppo lenti, mentre se ci si limita alle stelle più vicine allora il tempo impiegato potrebbe essere compatibile con la durata della vita umana (e dell’astronave). Ma dove possiamo andare? Non basta scegliere una stella vicina, bisogna che attorno a quella stella orbitino dei pianeti su cui eventualmente poter sbarcare, quindi corpi dotati di superficie solida, non giganti gassosi come Giove o Saturno. Per fortuna, esistono davvero dei pianeti attorno alle stelle più prossime al Sole.     
In effetti, stiamo vivendo un periodo molto particolare nella storia dell’umanità, che verrà ricordato per la definitiva dimostrazione della tesi di Giordano Bruno sugli “infiniti mondi”. Scriveva infatti il famoso filosofo nolano nel De l’infinito Universo et mondi, nel 1584:

Ivi innumerabili stelle, astri, globi, soli e terre sensibilmente si veggono, ed infiniti raggionevolmente si argumentano. L’universo immenso ed infinito è il composto che resulta da tal spacio e tanti compresi corpi. Ma se infiniti sono i Mondi e le galassie, l’uomo non può essere il privilegiato del creato.

Giordano Bruno pagò con la vita le proprie affermazioni che andavano contro la visione di un Universo geocentrico sostenuta dalla Chiesa cattolica: la sua ipotesi, all’epoca, non era dimostrabile, ma questo non giustifica certo la fine che gli venne imposta. Finalmente dal 1995, con la scoperta del primo pianeta extrasolare attorno a una stella di tipo solare, le cose sono cambiate: viviamo in una grande Galassia ricca di pianeti, che aspetta di essere esplorata e in cui la specie umana potrà espandersi. 
Chiaramente la sfida che attende le future generazioni è enorme, molto più complessa rispetto allo sbarco sulla Luna. Eppure, che cosa sarebbe l’astronautica oggi se non avessimo avuto un obiettivo vicino e relativamente facile da raggiungere come la Luna? Sicuramente, avere un corpo celeste così prossimo, quasi “un’isola nello spazio” a due passi da noi ha favorito lo sviluppo delle prime tecniche per il volo spaziale interplanetario. Anche oggi la Luna viene vista come una tappa intermedia per lo sbarco umano su Marte.
In un certo senso, una situazione simile si sta delineando per quanto riguarda i primi passi dell’esplorazione interstellare. Attorno alle stelle che si trovano nelle immediate vicinanze del Sole, si stanno scoprendo pianeti extrasolari, alcuni molto interessanti dal punto di vista dell’abitabilità, che possono ben fungere da “isola nello spazio” per lo sviluppo delle tecniche necessarie per il volo interstellare verso lo spazio profondo. 
Non sarà né facile, né immediato: il pianeta su cui muoveremo i nostri primi passi “lontani da casa” sarà Marte, ma il richiamo dello spazio interstellare prima o poi si farà sentire.
In questo libro, guidati dalle ultime scoperte in campo astronomico e dalla fisica, vedremo quali sono i pianeti extrasolari più interessanti negli immediati dintorni del Sole e quali mezzi si potrebbero utilizzare per la loro esplorazione diretta, sia tramite sonde, sia con equipaggio umano. Partendo dalla pionieristica ricerca di pianeti attorno alla Stella di Barnard, condotta decenni fa dall’astronomo Peter van de Kamp, discuteremo la fisica e la tecnologia che potrebbe spingerci attraverso gli anni luce: motori a fusione nucleare come quello del progetto Daedalus, vele solari alimentate da raggi laser come nel progetto Starshot, fino ad arrivare alle navi generazionali e ai quasi fantascientifici razzi materia-antimateria. Vedremo che quando ci si muove a velocità prossime a quelle della luce si manifestano dei curiosi effetti relativistici, come la contrazione delle lunghezze e la dilatazione del tempo, che portano all’apparente “paradosso dei gemelli”. E tanto altro.
Questo libro è stato scritto per appassionati dello spazio e sognatori, ma non è fantascienza: usando la fisica dipingeremo un quadro avvincente di un futuro in cui l’umanità diventerà una specie interstellare e, si spera, più saggia di quanto non sia oggi.

Stazione Astronomica di Loiano, settembre 2025