C’è una piccolissima colonia spaziale abitata dal 2000 con un popolazione che non ha mai superato le dieci persone. Si tratta della Stazione Spaziale Internazionale che viaggia ad una velocità media di 27.600 km/h, completando 15,5 orbite al giorno e viene mantenuta in orbita ad un’altitudine compresa tra 330 e 410 km dal livello del mare. Il suo futuro è assicurato fino al 2024.
L’idea di esplorare e colonizzare altri mondi è da tempo non soltanto nell’immaginario collettivo ma anche nei programmi di studio e ricerca delle principali agenzie spaziali del mondo. Più però apprendiamo nuove conoscenze sull’universo, ad iniziare dalla sua sterminata vastità, più i problemi connessi all’esplorazione spaziale sembrano ingigantirsi. Le distanze sono immodificabili e scoraggianti, la stella più vicina Proxima Centauri dista 40.000 miliardi di chilometri dalla Terra. Se la nostra sonda più veloce, la Voyager che viaggia a 18 km al secondo dovesse puntare su questa meta, impiegherebbe 70.000 anni per raggiungerla.
Fino ad oggi abbiamo alimentato la nostra modalità di trasporto spaziale con razzi chimici, la cui tecnologia è ormai al massimo delle capacità. Attualmente ci serviamo anche di motori elettrotermici ma la spinta che generano è piuttosto debole. Sono usati in genere per orientare i satelliti ma non rappresentano un opzione per viaggi interplanetari.
In un prossimo futuro potremo utilizzare propulsori ionici o con vele solari. I primi utilizzano molecole con carica elettrica (ioni) e si differenziano in base al modo in cui accelerano gli ioni, usando forze elettrostatiche o elettromagnetiche. I propulsori di tipo elettrostatico utilizzano la forza di Coulomb, accelerando quindi gli ioni nella direzione del campo elettrico, mentre quelli elettromagnetici sfruttano la forza di Lorentz.
I propulsori ionici sono attualmente impegnati dalla sonda Dawn in orbita intorno al pianeta nano Cerere e potrebbero portare un astronave su Marte in una quarantina di giorni invece dei circa sei mesi di una equivalente con propulsione a razzi chimici. Le vele solari invece sfruttano la luce del sole per generare quella che si definisce “pressione da radiazione” che può fornire una spinta molto elevata. Motori equipaggiati con vele solari sarebbero però poco efficienti per un viaggio interstellare dove la luce delle stelle non sarebbe sufficiente per rifornirlo dell’energia necessaria.
Altre opzioni sono i motori al plasma e quelli a fissione, fino ad arrivare al Santo Graal dei motori spaziali: i motori alimentati da antimateria. Il principio è teoricamente semplice le particelle di antimateria sono identiche a quelle della materia ordinaria ma con carica opposta, entrando in contatto si annichiliscono, ovvero producono un’energia spaventosamente grande.
Sarebbe certamente il sistema di propulsione interstellare più efficiente e veloce, peccato però che l’ostacolo al momento insuperabile è come produrre quantità adeguate di questo carburante. Basta considerare che tutta l’antimateria prodotta dagli acceleratori di particelle di tutto il mondo fino ad oggi equivale ad una quantità di energia appena sufficiente a scaldare una tazza di tè
Per prendere in considerazione viaggi interstellari con esseri umani a bordo un’astronave dovrebbe essere dotata di una velocità elevatissima, molto vicina a quella della luce. Questo ovviamente ci permetterebbe di risparmiare tempo in relazione a distanze abissali. A mano a mano che la velocità aumenta, però, occorre sempre più energia per incrementare ulteriormente la velocità, e questo accade perché sempre più energia si trasforma in massa seconda la nota equazione di Einstein, E=mc2. In pratica, quanto più ci si avvicina alla velocità della luce, tanto più l’oggetto diventa massiccio e inamovibile. Al 99,9% della velocità della luce, per esempio, un uomo di 80 kg avrebbe una massa di circa 2 tonnellate.
Potremmo allora ripiegare su un’astronave che viaggi allo 0,2% delle velocità della luce, circa 600 km al secondo. Questa velocità consentirebbe di esplorare una decina di stelle vicine al nostro Sistema Solare. Una vicinanza del tutto relativa visto che a quella velocità occorrerebbero circa 10.000 anni per arrivarci. Qualcuno ha quindi ipotizzato la costruzione di gigantesche astronavi generazionali. Un’astronave del genere dovrebbe ospitare alcune migliaia di coloni – generazioni e generazioni di viaggiatori spaziali – ed essere sufficientemente robusta e durevole per reggere per millenni i rigori dello spazio ostile.
Queste arche dello spazio dovrebbero affrontare delicate questioni biologiche, morali e psicologiche prima di raggiungere la meta. Le generazioni che si susseguirebbero dovrebbero tramandare non soltanto la conoscenza della cultura umana ma anche le competenze tecniche e scientifiche sia per assicurare il perfetto funzionamento dell’astronave generazionale sia per poter affrontare, millenni dopo, le dure sfide della colonizzazione di mondi alieni.
In alternativa come nei più classici film di fantascienza si può immaginare un equipaggio che viaggia per secoli in stato di ibernazione o animazione sospesa per essere risvegliato dopo un’immensa traversata. Questo implica però un’evoluta Intelligenza Artificiale che non solo si preoccupi di rianimare l’equipaggio nel momento giusto ma anche capace di sovrintendere tutti i sistemi della nave e prendere decisioni opportune per difenderne integrità e percorso.
Insomma i problemi che la colonizzazione spaziale ha di fronte sono, per il livello tecnologico attuale, quasi insormontabili e quello che ragionevolmente dobbiamo attenderci nei prossimi 30 anni è la colonizzazione di Marte, il pianeta del Sistema Solare più adatto ad una prima colonia umana.
