Dando un’occhiata alle ultime “news” provenienti dalla NASA, non posso non sorprendermi, e soprattutto ritornare a quando da bambino, lessi (parola grossa) ma soprattutto osservai in un libro, che difficilmente i giovani oggi leggono, la rappresentazione di un Veliero in grado di navigare nello Spazio fino a poter raggiungere (dopo pochi giorni di navigazione) la Luna.

Passeggero a bordo di tale macchina fantasiosa, più che fantascientifica, vi era nientemeno che il Barone di Munchausen…

Un viaggio sulla luna, da ‘Le avventure del barone di Munchausen’
di Rudolph Erich Raspe, inciso da Auguste Joliet.

Oggi navigare nello Spazio è diventata ormai una attività che potremmo definire di routine,  e, anche dal punto di vista Fantascientifico, sembra che le idee fantasiose, messe in passato nero su bianco, non possano avere senso neanche in ambito di pseudo-scienza.

Ma ecco che ad un tratto qualcosa sembra aver preso una piega diversa, è proprio il caso di dirlo visto il tema dell’articolo, consolidata dal punto scientifico / aerospaziale.

Qualche decina di anni fa arriva la notizia che sia possibile muoversi nello Spazio dispiegando grandi vele come preannunciato nei racconti di Rudolf Erich Raspe.

Da quel momento la tecnologia delle cosiddette “Vele Solari” ha preso piede, essendo una forma di locomozione spaziale efficiente e poco costosa (due termini che a livello di esplorazione renderebbero appetibile qualunque cosa).
Ad aprile del 2024, quindi, una tecnologica vela solare di nuova generazione, nota come Advanced Composite Solar Sail System (ACS3), è stata lanciata con successo grazie ad un razzo Electron di Rocket Lab dal Launch Complex 1 dell’azienda a Māhia (Nuova Zelanda) e dispiegata con successo. 

Gli ingegneri del Langley Research Center della NASA testano l’implementazione della vela solare dell’Advanced Composite Solar Sail System. La vela solare spiegata è di circa 30 piedi (circa 9 metri) di lato.
Poiché la pressione della radiazione solare è piccola, la vela solare deve essere grande per generare una spinta efficiente.
(Thanks to NASA courtesy)

Le vele solari utilizzano la pressione della luce solare (o meglio del Vento Solare) per la propulsione.; i fotoni generati dal Sole rimbalzano sulla vela spingendo per reazione il veicolo spaziale posto al centro di essa.
La spinta può sembrare esigua, ma di fatto in grado di spingere payloads di dimensioni ridotte consentendo di solcare distanze maggiori, dare vita a missioni più lunghe e, soprattutto, meno costose non dovendo utilizzare propulsori di grandi dimensioni e con quantitattivi di carburante limitati, agendo in modo molto simile quelle utilizzate sulle barche a vela.

Il dimostratore ACS3 ha funzionato con successo, dando così il via ad una nuova generazione di sistemi Spaziali che hnno aperto la strada verso mete fantascientifiche.

Il nuovo veliero leggero della NASA, consiste di un vela in materiale composito realizzato con con materiali polimerici flessibili e in fibra di carbonio, più rigidi  dei precedenti modelli, ma più leggeri ed in grado di spostare un CubeSat da dodici unità (12U).

Come una barca a vela che gira per catturare il vento, la vela solare può regolare la sua orbita inclinando la sua vela ed arrivare anche a variare l’orbita del veicolo spaziale.

Verso l’Infino ed oltre!

Era la frase spesso pronunciata da Buzz Ligthyear nella saga “Toy Story” della Disney: niente di più profetico se la applichiamo alla tecnologia delle Vele Solari. 

Un’idea particolare, avuta da Stephen Hawking, Yuri Milner e tantissimi altri ingegneri e studiosi, i quali avevano ipotizzato che per poter viaggiare il più lontano possibile si sarebbero dovute utilizzare delle nanosonde, poco più grandi di una moneta da un dollaro e composte da materiali metallici ultraleggeri, spinte attraverso un’array di laser (phased array laser, fasci laser che lavorano insieme e capaci di creare fino a 100 gigawatt di potenza).
Attraverso il programma Small Spacecraft Technology della NASA, si stanno implementando,  con successo, strutture di sostegno, anch’essi in fibra composita di carbonio, che, secondo i progettisti, potrebbero potenzialmente supportare future vele solari grandi fino a 5.400 piedi quadrati (500 metri quadrati), circa le dimensioni di un campo da basket, e la tecnologia derivante dal successo della missione potrebbe supportare vele fino a 21.500 piedi quadrati (2.000 metri quadrati), circa la metà di un campo da calcio.
Questo si traduce nella possibilità di trasportare, in proporzione, carichi maggiori (molto più grandi di una semplice moneta) per grandi distanze.

In questo caso, integrando l’idea delle nanosonde con la Vela Solare, si sta realizzando il progetto Breakthrough Starshot, ovvero un nuovo dimostratore in grado di sfruttare un sistema di spinta “integrata” altamente innovativo.
Come già spiegato, le vele sfruttano l’energia del Vento Solare per poter essere mosse, ma la spinta fornita, nonostante sia costante ed efficace, rende il movimento molto lento nella prima fase di viaggio richiedendo, quindi, dei sistemi alternativi in grado di diminuire l’inerzia iniziale del sistema per ottimizzare la spinta.
L’idea di utilizzare il progetto di Hawking non più su una sonda di pochi centimetri di diametro, ma su di una vela di diversi metri quadri di superficie, potrebbe essere la soluzione perfetta.

Una vela del genere, che sfruttando il Vento Solare potrebbe arrivare a velocità comprese tra i 200 Km/s ed i 900 Km/s (velocità di tutto rispetto, se si pensa agli attuali sistemi propulsivi a propellente utilizzati dai vettori classici), grazie alla propulsione “ibrida” raggiungerebbe tranquillamente a circa 60mila km/s, una velocità pari al 20% di quella della luce.

Questo metodo favorirebbe addirittura missioni extra-solari anzi addirittura interstellari, tant’è che la NASA sta già pensando a obiettivi quali, ad esempio, Alpha Centauri distante “solo” 4,37 Anni Luce.

Il sistema potrebbe arrivare a destinazione in poco più di 20 anni, una tempistica assolutamente in linea con le missioni NASA più datate quali le Voyager (basti pensare che la sonda Voyager 1, lanciata nel 1977, in vent’anni ha percorso solo 18 ore luce con sistemi propulsivi classici).

Ma ovviamente non è tutto oro quello che luccica, le problematiche sono tante.
Realizzare queste navi spaziali non sarà facile i componenti dovranno essere progettati per sopportare accelerazioni estreme, temperature al limite, raggi cosmici e, vista l’area esposta dalle vele,  dovranno sopravvivere alle collisioni con la polveri interstellari.

Non si tratta di fantascienza, le tecnologie necessarie esistono già ma, secondo una stima iniziale, per la realizzazione di questo progetto dovranno essere ulteriormente migliorate con costi estremamente elevati.
AL momento non sarà comunque pensabile di realizzare un sistema a Vela per missioni umane, poiché la facilità del raggiungimento dell’obiettivo, corrisponde anche alla impossibilità di recuperare l’eventuale capsula (almeno applicando le attuali tecnologie): i sistemi a Vela Solare sarebbero, quindi, mezzi di trasporto di sola andata.

Cosa direbbe, o meglio, cosa si inventerebbe il Barone di Munchausen per fare rientrare sulla Terra i suddetti mezzi?
O forse, chissà… Se noi in una ventina d’anni riusciremo ad arrivare in quel Sistema Solare magari qualche civiltà del posto (ammesso che ce ne sia una) abbastanza evoluta potrebbe rimandarcela indietro.
Questo però pone altri interrogativi…