Fantascienza e realtà: i viaggi a curvatura
In Star Trek il motore a curvatura ricopre un ruolo determinante essendo il cuore di ogni nave stellare, fornisce l’energia necessaria al funzionamento di tutti i sistemi di bordo e, soprattutto, consente di viaggiare a velocità maggiori di quella della luce. La scoperta di questo tipo di propulsione, grazie alla quale si sono resi possibili i viaggi interstellari, viene spesso considerata come la più importante nella storia dell’intero genere umano (sempre per quanto riguarda Star Trek), in quanto ad essa sono legati numerosi eventi che hanno portato al sensibile miglioramento delle condizioni di vita sulla Terra (primo fra tutti la nascita della Federazione dei Pianeti Uniti, grazie alla possibilità di viaggi spaziali).
Come funziona questo particolare motore? Per rispondere alla domanda dobbiamo innanzitutto dire che secondo la Teoria della Relatività Generale, nessun corpo in movimento può raggiungere una velocità maggiore di quella della luce (circa 300 000 Km al secondo). Quindi una nave spaziale per raggiungere un’altra galassia che solitamente hanno un diametro medio di alcune decine di migliaia di anni luce risulta subito che raggiungerla è un’impresa al di poco ardua. Il motore a curvatura non subisce le limitazioni imposte dalla teoria della relatività di Einstein, in quanto appartenente alla classe dei motori propulsori definiti “non newtoniani”. In pratica, il motore a curvatura non opera seguendo i normali schemi “azione-reazione” tipici di tutti i propulsori (i motori dei nostri odierni razzi), esso non brucia carburante per sospingere una astronave nello spazio. Ciò che sta alla base di questo motore è appunto la curvatura spaziale.
Si provi a pensare all’Universo come se questo fosse un semplice foglio di carta; prendi una matita e di segna due punti sul foglio: A e B, uno in prossimità del margine inferiore (punto di partenza A) e l’altro nelle vicinanze del margine superiore (punto d’arrivo B); traccia quindi un segmento che unisca il punto A al punto B: questo è il percorso più breve che unisce A ad B sul piano. Se A e B raffigurano due stelle nella nostra galassia, il segmento sarà la rappresentazione del percorso più breve che un’astronave potrebbe compiere viaggiando dalla stella A alla stella B ed il foglio è la rappresentazione dello spazio tridimensionale in cui le stelle sono collocate. Questo spazio tridimensionale è definito Spazio Normale. Ma se noi pieghiamo a metà il nostro foglio, in senso trasversale in modo da far coincidere il punto A col punto B e misuriamo adesso la distanza tra i due punti, tale distanza sarà pari a zero e quindi pari a zero risulta essere anche il tempo necessario per compiere il tragitto fra i due punti. Il motore a curvatura agisce esattamente in modo analogo, curvando lo spazio in modo da diminuire la distanza esistente fra l’astronave e il punto d’arrivo (tutto ciò è rappresentato nello schema seguente).
Durante questo viaggio la nave abbandona lo spazio normale ed entra nel cosiddetto sub spazio o iperspazio. I motori a curvatura in effetti creano una distorsione spaziotemporale attorno all’astronave formando attorno ad essa forze contrapposte che curvano lo spazio-tempo fino a permettere al mezzo di saltare nel sub spazio e raggiungere la destinazione in minor tempo. Questo si può anche considerare una sorta di viaggio nel tempo e potrebbe essere anche sfruttato per tornare nel passato o andare nel futuro ciò non è ancora stato accurato. Viaggiare a velocità di curvatura troppo elevate pare possa danneggiare il sub spazio in modo irreparabile, causando l’apertura di strappi nel continuum spazio tempo.
FUNZIONAMENTO
In Star Trek l’enorme quantità di energia necessaria a raggiungere la velocità di curvatura nelle prime navi stellari veniva ottenuta tramite reattori a fusione nucleare ma dopo la creazione della F.P.U. (Federazione dei Pianeti Uniti) i reattori nucleari erano già stati sostituiti dal più avanzato reattore materia/antimateria, conosciuto anche come camera di reazione, nei quali l’energia viene prodotta in seguito all’annientamento di particelle di materia e antimateria poste in contatto durante una reazione regolata da una sostanza cristallina: ilDilitio. L’antimateria è in pratica una sostanza uguale ed opposta alla materia. Se materia e antimateria vengono poste in contatto, esse si annientano a vicenda dando luogo ad un’enorme liberazione di energia. Un elemento fondamentale è l’equilibrio tra contenimento e mantenimento della reazione: da un lato una reazione incontrollata tra materia e antimateria provoca un’esplosione catastrofica; dall’altro lato, il tasso di reazione dell’antimateria deve essere al di sopra del 9%, altrimenti si verifica la chiusura degli iniettori di plasma e non è possibile attivare le gondole di curvatura che permettono il salto nel sub spazio.
COMPONENTI PRINCIPALI:
Iniettori dei reagenti Sono posti alle estremità superiore ed inferiore del nucleo di curvatura, immettono un flusso controllato di materia e antimateria nei segmenti di costrizione magnetica che confluiscono nella camera di reazione. Questi iniettori sono regolabili secondo la potenza di reazione necessaria e richiesta.
Segmenti di costrizione magnetica Costituiscono la parte mediana del nucleo e provvedono a fornire il supporto strutturale alla camera di reazione stessa, il contenimento della pressione per tutto il nucleo e l’allineamento del flusso dei reagenti convogliandolo verso la camera di reazione.
Camera di reazione È il cuore pulsante della nave, al suo interno i reagenti si annichiliscono formando l’elettro plasma che permette il funzionamento dei sistemi della nave.
Condotte di trasferimento dell’energia Sono simili ai costrittori magnetici in quanto utilizzano anch’esse un campo di contenimento interno per trasferire il plasma da un punto all’altro.
Nucleo di curvatura Il Nucleo di Curvatura è una grande struttura cilindrica che occupa svariati ponti della sezione ingegneria di una nave stellare.
Gondole di curvatura Le Gondole di Curvatura sono strutture tubolari a sezione circolare, ellittica, o poligonale, contenenti al proprio interno un sistema di bobine di curvatura, nonché una sala di controllo. Le gondole sono la parte più pesante di una nave stellare, e la loro funzione è quella di creare un campo di curvatura attorno al vascello, permettendo così a quest’ultimo di viaggiare a velocità di curvatura.
Motore a curvatura nella realtà
L’oggetto artificiale più veloce attualmente esistente (ovvero l’Helios 2) impiegherebbe 17.000 – 18.000 anni per raggiungere la nostra stella più vicina, Proxima Centauri. Ma le navi spaziali di questo articolo ridurrebbero il tempo di viaggio da millenni fino a solo secoli. Tali navi stellari dovranno essere completamente autosufficienti tramite il riciclaggio di tutti i prodotti alimentari, i rifiuti e l’aria.
Ma ci saranno mai, in futuro, conquiste nel campo della scienza tali da offrire modi alternativi e più veloci per attraversare lo spazio? Come risultato del Simposio per il 10o anniversario della nave stellare, nel 2012, la risposta è stata, con molte speranze, sì. Una delle possibilità che gli scienziati hanno ipotizzato è proprio l’uso dei wormholes, i cunicoli spazio-tempo, strutture teoriche ipotizzate già da Einstein stesso ma attualmente mai riscontrati in natura e impossibili da realizzare con le nostre attuali conoscenze (anche per via dell’immensa quantità di energia necessaria per mantenere aperto un wormhole). Tuttavia è recente l’annuncio che un team di fisici ha chiesto di poter utilizzare le strutture del CERN di Ginevra per testare la possibilità di generare microscopici wormholes. Lo studio di tali strutture spaziotemporali potrebbe riservarci molte sorprese in futuro. Ciò consentirebbe anche di viaggiare non solo nello spazio ma anche nel tempo.
PER CONCLUDERE:
Viaggeremo tra le galassie? Per ora solo tramite i film, telefilm, romanzi e videogiochi di Star Trek e della fantascienza in generale ma il sogno di poter mettere piede su pianeti sconosciuti, di arrivare là dove nessun uomo è mai giunto prima, forse non resterà un sogno per sempre.