Charly's blog

Colonizzare lo spazio? E se non avesse senso uscire dal sistema solare?

Una delle tematiche più comuni nel panorama fantascientifico è quello dei viaggi spaziali e della colonizzazione di altri pianeti. Anche gli scienziati sognano di conquistare le stelle, come Stephen Hawking: «Il limite che ci troviamo di fronte adesso – ha aggiunto l’astrofisico britannico – è l’immenso spazio che ci separa dalle stelle. Ma ora possiamo superare anche quello, lanciando nanoastronavi verso Alfa Centauri nel giro di una generazione. La storia umana è fatta di grandi salti e oggi ci prepariamo a farne un altro: verso le stelle»[1]. Per raggiungere la stella più vicina in 20 anni si è proposta l’idea di usare delle nanoastronavi:

Per riuscirci hanno pensato a un tipo di astronavi mai viste prime. Se New Horizons, la sonda che la scorsa estate ha rivelato al mondo le prime immagini di Plutone, era grande come un pianoforte, le sonde di Hawking e Milner staranno nel palmo di una mano. Parlano, infatti, di “nanoastronavi” pesanti quanto un foglio di carta. Saranno composte da un corpo (StarChip) che grazie agli sviluppi promessi dalla Legge di Moore (processori sempre più potenti ma sempre più piccoli) potrà contenere tutti gli strumenti per permettere la raccolta di immagini e dati scientifici e la loro trasmissione verso la Terra; e da una vela solare grande all’incirca un metro quadrato e spessa pochi atomi. A spingere le “nanoastronavi” sarebbero potenti fasci di laser sparati da Terra contro la vela e capaci di spingerla fino, appunto, a un ventesimo della velocità della luce. L’inerzia, poi, farebbe il resto.

Ovviamente c’è una bella differenza fra mandare un mini sonda di passaggio e colonizzare un altro pianeta…

 

—- Colonizzare lo spazio? E perché? —-

Lo stesso Hawking spiega anche perché sia tanto importante colonizzare lo spazio [2]:

In un discorso tenuto a Waterloo, nell’Ontario (Canada) Hawking ha detto che è positivo che l’umanità abbia sviluppato tecnologie capaci di modificare il proprio ambiente, magari migliorandolo (anche se non è sempre il caso), ma che la mancanza di autocoscienza e un congenito istinto aggressivo potrebbero rivelarsi la nostra rovina come specie.

La nostra unica speranza di sopravvivenza a lungo termine è quella di non rimanere radicati sulla Terra, ma di diffonderci nello spazio.” Uno scenario da New Space Opera (genere rinnovato negli ultimi anni soprattutto da autori britannici – magari non si tratta di un caso) che prevede l’invio di un numero sempre maggiore di umani nello spazio per trovare ambienti capaci di sostenere la vita.

Più in generale la colonizzazione dello spazio prevede tre finalità:

  • A carattere scientifico;
  • Risorse naturali;
  • Nuovi pianeti abitabili;

Se però volgiamo la nostra attenzione al secondo punto della lista è facile evidenziare che non c’è affatto bisogno di lasciare il nostro sistema solare, non nell’immediato perlomeno. Fra Luna, asteroidi e Marte ne abbiamo di risorse da sfruttare specie considerato che non è molto plausibile, con la tecnologia che possiamo aspettarci nei prossimi secoli, andare a scavare metalli in un altro sistema solare distante decine di anni luce e poi portare il tutto qui (al netto di stargates, s’intende).

Anche per quanto riguarda la ricerca di pianeti abitabili si dovrebbe far notare che la bomba demografica è prossima alla stabilizzazione. Verso il 2100 dovrebbero esserci sulla Terra 10 miliardi di abitanti, ma una volta raggiunto lo stesso livello economico dei paesi avanzati il tasso di fecondità calerà sotto i 2 nati per donna, esattamente come è accaduto nei paesi più sviluppati. Scommetto che il 2150 vedrà una popolazione globale inferiore per numero a quella del 2100 anche, se non soprattutto, in caso di innovazioni tecnologiche nel de-aging.

In più Venere e Marte possono essere terra-formati e non è scritto da nessuna parte che si debba per forza vivere su un pianeta. Si può anche vivere attorno, in moduli orbitanti o in giganteschi grattacieli che si innalzano per decine di km dalla superficie del pianeta.

 

—- Colonizzare lo spazio? Ma perché!? —-

Quanto basta per aspettarci che conviene colonizzare e sfruttare il nostro sistema solare prima di lanciarci in avventure interstellari. Anche perché potrebbe non essere possibile lasciare il nostro cortile di casa vista la mera impossibilità tecnologica. Il problema principale nell’esplorazione dello spazio è dato dalla distanza fra le stelle congiunto con il limite della velocità della luce. Non potendo superare tale velocità i tempi di percorrenza possono arrivare a migliaia di anni o, in caso di viaggi extragalattici, milioni. Si deve, poi, tenere conto del fatto che non solo non si può superare la velocità della luce, ma persino raggiungere frazioni consistente della sua velocità è una sfida tecnologica e scientifica di proporzioni epiche.

Raggiungendo velocità più basse, come un plausibile 10% a seguito di una lenta accelerazione usando l’energia nucleare, i tempi si dilatano ulteriormente. Con una velocità simile ci vogliono più di 40 anni per raggiungere la stella più vicina, ma se consideriamo anche i tempi per decelerare e fermarsi, gli anni non fanno che aumentare. Con un limite tanto imponente è lecito supporre che, in termini pratici, difficilmente si potrebbe viaggiare al di fuori di una bolla di 50/100 anni luce intono alla Terra nei prossimi mille o duemila anni, poca roba se consideriamo i 100.000 anni luce di estensione della nostra galassia. Aumentando la velocità, inoltre, non si farebbe altro che aumentare di poco la bolla.

Anche in uno spazio così limitato – si fa per dire – non mancano le stelle di tipo G, le più adatte per ospitare pianeti abitabili [4]:

 

Anni luce dal Sole Numero di stelle G
0-10 2
10-20 5
20-30 11
30-40 12
40-50 34
50-60 51
60-70 57
70-80 88
80-90 109
90-100 143
Totale 512

 

Il problema è che non sappiamo quanti e quali pianeti sono adatti alla colonizzazione soprattutto se consideriamo quante condizioni ambientali dovremmo scartare. Non cerchiamo un pianeta, cerchiamo uno che sia il più possibile simile alla Terra… nelle sue zone temperate. Un pianeta con un ambiente tipo il Polo Sud o il deserto del Sahara è assolutamente inutile dal nostro punto di vista. Potrebbero esserci più di un pianeta adatto ai nostri scopi oppure  nessuno…

C’è, ancora, un altro fattore da considerare. Visto il costo e i rischi di un viaggio interstellare non si può partire all’avventura, ma si deve pianificare con cura tanto il viaggio quanto la destinazione. La missione di colonizzazione deve essere proceduta da una o più sonde in grado di localizzare il pianeta adatto. Ipotizzando che un pianeta adatto si trovi a 50 anni luce da noi, con un invio della sonda nell’anno 2100 il pianeta verrebbe localizzato dopo il 2600. E una eventuale spedizione di colonizzazione arriverebbe solo dopo l’anno 3100… Quanto basta per far capire che ovviare alla distruzione della Terra con la colonizzazione di un altro pianeta non è una prospettiva fattibile. È meglio investire sulle tecnologie in grado di riparare i danni ambientali o cambiare paradigma di sviluppo economico.

Ci sono poi ulteriori fattori a rendere poco attraente la colonizzazione di altri pianeti. Considerata la distanza temporale e spaziale la colonia e la Terra potrebbero tenere solo sporadici contatti radio (o via altre forme di comunicazione, come il laser), senza avere una storia o un’identità condivisa o senza poter andare in soccorso di chi è in difficoltà. Che senso avrebbe, allora, finanziare una spedizione di colonizzazione che non porterebbe il minimo vantaggio alla madrepatria e che verrebbe a realizzarsi secoli dopo solo e unicamente se tutto dovesse andare bene? In più la spedizione sarebbe molto esigua, poche migliaia di unità, e non ci sarebbe modo di spostare l’intera specie umana in caso di minaccia planetaria.

Oltre al danno, infine, potrebbe esserci la beffa. Immaginate di lanciare una spedizione di colonizzazione a una velocità di 0,10C con la solita destinazione a 50 anni luce. Dopo duecento anni di viaggio, l’evoluzione tecnologica nella madrepatria potrebbe creare un’astronave che usa un motore FTL, faster than light, più veloce della luce. Quanto basta per rendere totalmente inutili duecento anni di spedizione…

 

—- Il problema delle navi generazionali —-

Ma ipotizziamo che si voglia colonizzare un pianeta adatto a 50 anni luce da noi, in barba a tutte le obiezioni fin qui sollevate in merito al senso dell’operazione. Come procedere? Visti i tempi di viaggio l’unica soluzione pensabile è quella delle navi generazionali: si tratta di un ipotetico tipo di astronave di grandi dimensioni in grado di ospitare in un ambiente autosufficiente centinaia o migliaia di persone e i relativi animali necessari per l’alimentazione e l’invasione dell’ecosistema del pianeta da colonizzare. Visti i tempi del viaggio una generazione prenderebbe il posto di quella vecchia, fino all’arrivo a destinazione.

I problemi, ovviamente, non mancano. Abbiamo quelli tecnologici di come costruire un’astronave in grado di viaggiare per secoli nello spazio senza assistenza o parti di ricambio che non siano già a bordo. Senza parlare della fonte energetica – la fusione nucleare è l’ovvia candidata ma finora non è disponibile – o del mezzo propulsivo in grado di muovere una nave di tali dimensioni. I razzi chimici sono fuori discussione, oltre all’energia atomica si è proposta un metodo propulsivo basato sui buchi neri, ma per ora è puramente teorico.

Poi abbiamo i rischi del viaggio come i micro meteoriti o le radiazioni. E, infine, abbiamo il fattore umano: la prima generazione è composta da volontari, quelle successive da forzati. E se non fossero così felici di passare la loro vita e di morire in un tubo metallico con il rischio di catastrofici incidenti sempre dietro all’angolo? Ben sapendo che c’è già un pianeta disponibile con lo spazio, il vento, gli oceani. Basterebbe che solo una persona perdesse la testa per mettere a rischio l’intera nave. Per ovviare al problema si dovrebbero istituire delle misure di sicurezza draconiane aggravando, però, il malessere di chi vive di fatto in una prigione spaziale e senza alcun controllo sulla propria vita.

Un metodo alternativo sarebbe quello di ibernare l’equipaggio – sempre ammesso che sia possibile – o quello di mandare embrioni che verranno poi cresciuti da programmi educativi AI una volta giunti a destinazione. Ma vi lascio immaginare i dibattiti etici di una simile operazione considerati i rischi e l’assoluta inutilità di avere mille bambini completamente isolati su un pianeta lontano 50 anni luce.

Fra l’altro non sarebbero neppure i soli problemi etici. Un pianeta adatto alla colonizzazione è un pianeta vivo, abitato da forme di vita vegetali e animali. Lasciando stare i pianeti abitati da una specie senziente, anche quelli sprovvisti di civiltà potrebbero

  • Risultare non compatibili con il nostro ecosistema, con relativa scomparsa di quello autoctono;
  • Essere troppo forte per il nostro ecosistema, rendendo il viaggio inutile. In questo caso si dovrebbe usare la tecnologia per eliminare le specie locali;

Se, invece, si puntasse su un pianeta disabitato lo si dovrebbe terra-formare, anche solo un minimo. Ma così facendo si dovrebbero aggiungere altri secoli o millenni alla tabella di marcia…

 

—- No FTL? Ahi, ahi, ahi —-

Senza sistemi propulsivi di tipo FTL – come il Warp drive o l’Hyperdrive – mi pare piuttosto sensato, viste le motivazioni fin qui presentate, scartare l’idea della colonizzazione spaziale. Da qui a 100 anni mi aspetto una ripresa dei programmi spaziali volti a sfruttare le risorse minerarie della Luna e degli asteroidi e, eventualmente, cominciare la terra-formazione di Venere. Ma da qui a mille anni potremmo ancora essere bloccati nel Sistema solare, pur avendo lanciato svariate sonde negli immediati dintorni fino a coprire diverse decine di anni luce.

Rimane, quindi, solo lo scopo scientifico. Ma come esplorare un universo così vasto con mezzi così lenti? L’unica maniera plausibile mi sembra essere quella delle sonde auto replicanti proposte parecchio tempo fa dal fisico von Neumann [4]:

a Von Neumann probe is a self-replicating device that could, one day, be used to explore every facet of the Milky Way in a relatively small window of time. The general idea is to build a device out of materials that are readily available and easily accessible out in space, like on rocky planets or small moons. Once it finds a suitable destination, it lands and mines the material it needs to build even more devices, which, in turn, land on other planets and moons and build even more.

The system is very effective, and by some estimates, it would take around half a million years to dispatch millions of probes across our galaxy, assuming each one travels at approximately 1/10th the speed of light, or 18,640 miles (30,000 km) per second (though the real number could be closer to ten million years, which is still no time at all in the grand scheme of things).

Il vantaggio di simili sonde è che l’investimento iniziale è piuttosto minimo. Costruendo e lanciando una dozzina di sonde è sufficiente che solo una riesca a replicarsi per continuare il viaggio. Al netto di tutti i problemi tecnologici del caso, s’intende, fra tutti il mezzo propulsivo e una AI in grado di gestire il viaggio e le operazioni di scavo e costruzione.

Per concludere, senza un motore FTL la colonizzazione spaziale sembrebbe essere poco sensata anche perché non è scritto da nessuna parte che una civiltà tecnologica possa durare le migliaia e migliaia di anni richieste per l’operazione. Simili considerazioni potrebbero anche spiegare il Paradosso di Fermi ma di questo ne parleremo la prossima volta.

 

Approfondimenti:

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[1] Cfr. http://www.lastampa.it/2016/04/12/scienza/arriveremo-al-sistema-alfa-centauri-il-nuovo-programma-stellare-di-hawking-e-milner-JpmXlQVM1bkNPJVcL5xWdP/pagina.html

[2] Cfr. http://www.fantascienza.com/15847/hawking-l-umanita-deve-colonizzare-lo-spazio

[3] Cfr. http://www.solstation.com/stars3/100-gs.htm

[4] Cfr. https://futurism.com/von-neumann-probe/

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Questa voce è stata pubblicata il 15 agosto 2018 da in scienza con tag , , .
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