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Avremo mai navi spaziali parcheggiate nei nostri garage?

Ci sono molte cose sulla nave di Han, e su altre navi che vedi in Star Wars, che sono estremamente attraenti. Ad esempio, il caccia X-Wing di Luke è abbastanza piccolo da poterlo immaginare in un garage, ma a quanto pare ha abbastanza carburante e rifornimenti (come l'ossigeno) a bordo per percorrere distanze di molti anni luce. Tutte le navi sembrano avere:

  1. Motori incredibilmente potenti ed efficienti che consumano quantità molto ridotte di carburante
  2. Sistemi di gravità artificiale estremamente efficaci
  3. Sistemi di smorzamento inerziale ugualmente efficaci, che consentono alla nave di passare da zero a milioni di miglia orarie in pochi secondi senza schiacciare la nave in una frittella
  4. La capacità di viaggiare più veloce della velocità della luce.

Nessuno ha la minima idea di come realizzare gli elementi da 2 a 4 in questo elenco oggi, quindi ignoriamoli e concentriamoci solo sui motori. Avrai mai un veicolo delle dimensioni di un'auto in grado di volare sulla luna?

I razzi Saturn V che hanno inviato gli astronauti degli Stati Uniti sulla luna ti mostrano lo stato della tecnologia oggi. Il Saturn V è un razzo chimico. Era alto 363 piedi (110 metri) e pesava 3.000 tonnellate (2.727.000 kg). Questo non è certo qualcosa che starebbe bene nel tuo garage! Inoltre sarebbe difficile per la persona media permetterselo. O per fare il pieno:trasportava oltre 5 milioni di libbre (2.272.000 kg) di carburante!

Per poter volare sulla luna dal tuo garage, una cosa di cui hai bisogno è carburante con una densità di energia molto più elevata. Ad esempio, How Nuclear Radiation Works discute il fatto che una libbra di uranio altamente arricchito contiene energia sufficiente per equivalere a circa 1.000.000 di galloni (4 milioni di litri circa) di benzina. In altre parole, approssimativamente tutta l'energia immagazzinata in un razzo Saturn V potrebbe stare in una libbra o due (un chilogrammo) di uranio arricchito (supponendo che tu abbia un modo efficiente per estrarre l'energia in modo controllato). Altri modi per creare energia in modo efficiente includono la fusione nucleare e l'annientamento materia-antimateria.

Il problema con i motori a razzo oggi, tuttavia, è che sono per necessità motori di reazione . L'unico modo che conosciamo attualmente per spingere un veicolo spaziale attraverso lo spazio è lanciare qualcosa dal retro del veicolo spaziale e sfruttare la reazione uguale e contraria. L'articolo intitolato Come funzionano i motori a razzo approfondisce questo aspetto in modo molto dettagliato. Un razzo chimico brucia il carburante per accelerarlo, quindi lancia il peso del carburante fuori dal retro del razzo a una velocità di forse 6.000 MPH (10.000 KPH). Il veicolo spaziale quindi beneficia della reazione uguale e contraria e avanza.

A causa di questa dipendenza dai motori di reazione, nella tua astronave devi trasportare qualcosa di più della semplice "energia". Devi anche portare qualcosa da buttare fuori dalla tua astronave per andare avanti. Questa massa potrebbe essere sotto forma di un solido, liquido o gas. I motori ionici, ad esempio, ionizzano qualcosa come lo xeno e accelerano gli atomi ionizzati in un campo elettrico. Gli atomi si muovono molto più velocemente quando escono dal retro di un motore ionico, quindi ottieni più movimento in avanti per atomo lanciato. Ma devi ancora lanciare molti atomi per andare ovunque. Lanciando gli atomi a velocità che si avvicinano a una frazione ragionevole della velocità della luce, ottieni il massimo movimento per atomo. Tuttavia, devi ancora trasportare una massa sufficiente per portare la nave alla velocità e poi fermarti di nuovo una volta raggiunta la luna. Utilizzando la tecnologia odierna, è un sacco di massa.

Da questa discussione puoi vedere che la tua astronave personale ha bisogno di un sistema di produzione di energia molto esotico (usando la fissione nucleare, la fusione nucleare o l'antimateria) e devi trasportare la massa che verrà lanciata fuori dalla nave per creare movimento. Quella massa sarà significativa usando le tecnologie attuali. Un ultimo problema riguarda la produzione di calore. La fissione nucleare e la fusione generano molto calore, che dovrai scaricare da qualche parte. Scaricare calore nello spazio è difficile perché il vuoto dello spazio lo rende il thermos più grande del mondo. Le dimensioni dei radiatori termici impediranno alla tua astronave personale di entrare nel garage.

Quindi non sembra buono in questo momento. A meno che qualcuno non inventi qualcosa come una macchina antigravitazionale economica o un modo per deformare lo spazio-tempo, non voleremo mai sulla luna con le nostre auto nel prossimo futuro...

Ecco alcuni link interessanti:

  • NASA:gli scienziati esaminano l'uso dell'antimateria e della fusione
  • Propulsione nucleare termica
  • Viaggi nello spazio
  • Sistemi di lancio e propulsione
  • Nozioni di base sulla fusione nucleare