Riporto da: http://ultimafrontiera.tumblr.com/ (mio blog appena fatto)

Mi serve una vostra mano ragazzi, cosa ne pensate? Miglioramenti? Idee??

Una sonda verso Alpha Centauri?

L’idea mi è venuta casualmente girando per internet. Un giorno sono capitato nel blog del fondatore della Tau Zero Fondation (http://www.tauzero.aero/), un’associazione senza scopo di lucro fondata da uno scienziato, che ha lo scopo di facilitare, incoraggiare e promuovere le esplorazioni spaziali, nell’intento di trovare altri pianeti abitabili nella galassia.

Il sito è direttamente collegato, tramite il suo fondatore, ad un altro gruppo, un gruppo di ricerca che porta avanti un progetto. Il progetto Icarus (http://icarusinterstellar.org/), questo il nome, prevede lo studio e la progettazione di un sonda in grado di raggiungere una stella vicina (non ancora selezionata, si parla di Alpha Centauri o Epsilon Eridani) in tempi accettabili e tornarci indietro dei dati. Ero molto interessato alla cosa e non nego la mia delusione quando ho visto il risultato di queste ricerche. Chiariamo sono cose complicatissime e ben fatte, di certo, ma non era quello che mi aspettavo. Un “probe”, se così lo possiamo chiamare, alto quanto mezzo Empire State Building e largo almeno il doppio. Mi ha subito dato l’idea di qualcosa di irrealizzabile, se non tra secoli, col passo che l’esplorazione spaziale ha preso.



Forse per merito di una ricerca fatta da poco, per un esame universitario, nel campo delle nanotecnologie, ho subito pensato a quello. Ecco cosa non mi andava nel progetto: loro pensavano in grande, troppo in grande! Ma pensare in grande vuol dire, costi esorbitanti e tempi da attesa infiniti. Senza contare la quantità di propellente necessario a raggiungere una stella vicina.

Io ho pensato in piccolo.Non sarebbe tutto più facile se la sonda avesse le dimensioni di un pallone da calcio o anche minori? I costi di costruzione sarebbero minori di certo, (anche se le nanotecnologie sono tuttora anch’esse molto costose), i tempi d’attesa per la sua costruzione decisamente inferiori, per non contare l’impatto che potrebbe avere sulle alte sfere dirigenti mondiali. Voi finanziereste più volentieri un progetto colossale che costa miliardi di euro e che dura decadi o sareste più predisposti verso uno che vedreste completo in molto meno tempo e con molta meno spesa?

La Sonda

Bisognava avere un’idea della sonda. Esistono maglie di nanotubi in carbonio talmente leggere da non superare i 0,1 g/m2 (il materiale più leggero finora utilizzato nell’esplorazione spaziale è il Mylar, 7 g/m2, mentre alcuni materiali in fibra di carbonio testati in alcuni laboratori si aggirano sui 3 g/m2). Questi materiali non solo ridurrebbero il peso dei componenti, e dell’intera sonda, di quasi due unità di grandezza, ma ridurrebbero le dimensioni delle stesse.

Il problema: Non si è in grado di costruire delle nano macchine in grado di affettuare le stesse cose che fa una sonda di dimensioni normali. Quindi, che strumenti porterebbe un tale probe e che tipo di informazioni potrebbe restituirci? Esistono dei nanosensori magnetici, chimici e fisici, quindi la sonda potrebbe essere in grado di individuare campi magnetici, forze di pressione o sostanze chimiche nelle immediate vicinanze, ma questo basta a finanziare una missione così? A mio avviso lo sviluppo di un qualche tipo di camera ottica nanometrica in grado di mandarci indietro delle immagini è essenziale.

La Propulsione

Per spingere un sonda così piccola e leggere l’uso delle normali propulsioni è sconsigliato. La grandezza e pesantezza di motori e carburante vanificherebbero tutto. La mia idea è di utilizzare la propulsione Laser. La NASA la sta testando e molte università l’hanno studiata. Si tratta di spingere un oggetto, tramite l’energia ricevuta da un raggio laser, la cui luce impatta la parte riflettente del mezzo. La luce viene riflessa e parte dell’energia cinetica dei fotoni viene trasferita al mezzo che si sposta in direzione opposta a quella da dove arriva il fascio.

Per capire di cosa parlo: http://www.youtube.com/watch?v=LAdj6vpYppA

Se un raggio laser è in grado di sollevare per 30 metri dal suolo, un oggetto sulla terra, nello spazio siderale, senza attrito e gravità, che velocità riuscirebbe ad imprimere ad una sonda?

Il Problema: La potenza del raggio laser necessario a spostare la sonda sarà proporzionale al peso della sonda stessa, quindi bisognerebbe mantenerlo al minimo. I problemi che si pongono sono due. Da dove far partire la sonda e dove montare il laser? È mia idea che converrebbe trasportare sia sonda che laser nello spazio, magari in un punto Lagrangiano, e da lì spingere la sonda via, con ripetuti impulsi di luce.

L’altro problema è capire che velocità potrebbe raggiungere un probe sospinto con questo sistema. Il raggio laser dopo una certa distanza si espande eccessivamente, non riuscendo a rimanere abbastanza concentrato, e quindi diverrebbe a quel punto inefficace e la sonda dovrebbe viaggiare per inerzia. Qual è questa distanza? E che accelerazione riusciremmo ad imprimere ad una sonda?

Fine, per ora…
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Che dite, potrebbe essere un idea?

Ciao mi piace questo post!

Allora da quanto sapevo io del progetto icarus la sonda è anche grossa perchè contiene tutto quanto il necessario per autocotruire componenti utili (sonda più piccola) durante il viaggio.

Chiaramente è d'uopo usare materiali il più leggeri possibile, ma non so se il rivestimento esterno possa essere in fibra di nanotubi, credo che la resistenza del materiale vari anche in base alla temperatura a cui è sottoposto.

Il problema della grandezza dell'astronave e della sua messa in orbita lo puoi superare costruendola sulla luna (chiaramente l'ideale sarebbe farla costruire da robot che prendono le materie prime direttamente da li sopra)
La propulsione laser a meno che non inventino qualche propulsione senza espulsione di massa (propulsioni non newtoniana) è sicuramente l'ideale.
Non so se hai saputo ma uno studio sulla riflessione laser multipla ne mostrava capacità incredibili.
Praticamente usando specchi alle nanotecnologie con una riflessione del 99,95 si può usare lo stesso raggio sino a 1000 volte facendo multirimbalzi tra la nave e il raggio laser stesso
http://www.rametzger.com/nonfic-mblbs.htm
(ah Per viaggi interstellari serve una potenza di qualche Terawatt)

il problema più grosso con questa tecnologia è: ok ti posso accellerare molto veloce, ma come freni? nn è che ti puoi presentare su alfa centauri a 0,2C e sperare di agganciare l'orbita!!.
Lo studio del multiple laser infatti prevede un laser decelerante anche in prossimità della destinazione,
Questo lo puoi risolvere solamente portandoti appresso il laser decelerante
e lanciandolo dalla nave stessa prima che la nave arrivi a destinazione...
Saluti!

Qui nelle varie risposte a questo post trovi altri dati riguardo la potenzialità teorica di sistemi multibounce

http://nextbigfuture.com/2007/02/photon ... lsion.html

A fly-by mission to Alpha Centauri (with a 65-GW laser system, a 3.6-km-diameter sail, a maximum speed of 0.11 c, and a travel time of about 40 yr)

a one-way rendezvous mission to Alpha Cen (7.2 TW, 100 km, 0.21 c, 36 yr; deceleration phase 26 TW, 30 km, 5 yr* not helped with multi-bounce), and

-a manned return mission to Epsilon Eridani (43 PW, 1000 km, 0.5 c, 51 yr earth time or 46 yr crew-aging time, including 5 yr for exploration)

Questi nanomateriali sperimentali di cui parlavo io sono stati ipotizzati anche per l'utilizzo nelle vele solari, quindi in un campo già stellare e dove anche lì la temperatura raggiunge valori alti. Quindi, è possibile che il materiale nanoscopico possa essere utilizzato.



Ecco, ma ipotizzando di volerla costruire presto, costruirla sulla luna non è proprio una cosa rapida. Devi prima sviluppare delle macchine abbastanza sofisticate, arrivare sulla luna, impiantarle e poi iniziare a costruirla... per questo preferirei magari qualcosa di più piccolo ma in grando di essere realizzato oggi, e se non oggi, domani.


Questa cosa è molto interessante per il risparmio energetico e la possibile accelerazione raggiungibile. La potenza che esprimi (Terawatt) è riferita a un mezzo di che massa?
Non ho ancora letto i tuoi link, che sono lunghi e in inglese, ma inizio subito.


Eh si, ci avevo pensato.. Come fai a decellerare nel caso specifico di una sonda piccola, accelerata dall'esterno tramite un raggio laser?
Un idea, buttata lì, potrebbe essere di rendere riflettente anche l'altro lato del probe in modo tale che avvicinandosi sempre più alla stella di destinzazione i raggi solari la rallentino lentamente nel corso del tragitto.. Bisognerebbe fare dei calcoli specifici, e non ho ancora abbastanza tempo e risorse..

Grazie dell'aiuto!

Sul peso Delle navicelle non ne ho idea, tuttavia leggendo le dimensioni della vela i pesi credo siano sono abbastanza alti...

A fly-by mission to Alpha Centauri (with a 65-GW laser system, a 3.6-km-diameter sail, a maximum speed of 0.11 c, and a travel time of about 40 yr)
a one-way rendezvous mission to Alpha Cen (7.2 TW, 100 km, 0.21 c, 36 yr; deceleration phase 26 TW, 30 km, 5 yr* not helped with multi-bounce), and
-a manned return mission to Epsilon Eridani (43 PW, 1000 km, 0.5 c, 51 yr earth time or 46 yr crew-aging time, including 5 yr for exploration)


Saluti!

si, ho fatto dei conti anche io e le unità di grandezza sono spropositate
Comunque ho provato a ridurre la scala e con una sonda di una decina di metri e 1 laser nell'ordine del megaWatt si può arrivare a plutone in pochissimo tempo, forse meno di un anno. Mentre la sonda della nasa lanciata nel 2006 arriverà solo nel 2015.
Quindi se per ora fosse impossibile costruire dei laser troppo grossi e potenti si potrebbe ripiegare sul sistema solare e sviluppare la tecnologia.