Raggio traente - IO NON VOTO NEWS

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Raggi laser ad anello
“IL RAGGIO TRAENTE”
In questo progetto un secondo gruppo di ricercatori sta
concentrando i propri sforzi sui campi elettromagnetici generati
dai raggi laser: l’idea è quella di utilizzarli per “spingere” le
particelle da catturare in una precisa direzione e imbrigliarle in
una specie di trappola. Un sistema di questo tipo potrebbe
funzionare anche nel vuoto ed essere impiegato per lo studio
della composizione di lune o altri corpi celesti privi di
atmosfera.
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Ingegner Carlo T.
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C’è chi ipotizza applicazioni meno scientifiche ma molto più
pratiche per queste rivoluzionarie idee, per esempio un super
aspirapolvere laser in grado di rimuovere le particelle di polvere
e di sporco dai tappeti di casa.
Ultimamente, a livello mondiale, un altro ramo della ricerca
ha conseguito risultati significativi facendo ricorso alle onde
sonore, attraverso le quali è stato possibile generare un
ologramma acustico in grado di catturare e muovere piccoli
oggetti.
Un team,di ricercatori britannici e spagnoli ha realizzato il
primo raggio traente a ultrasuoni comandabile da 30-40 cm di
distanza, una tecnica che potrebbe avere applicazioni
rivoluzionarie nel campo della microchirurgia. Il lavoro è stato
descritto su Nature Communications.
La tecnologia sviluppata da fisici e ingegneri dell’Università
pubblica della Navarra a Pamplona (Spagna), delle Università
di Bristol e del Sussex si basa su ologrammi di onde
ultrasoniche ad alta intensità. In pratica, un oggetto situato in
una regione “tranquilla” di spazio può essere tenuto sospeso, se
circondato da campi di onde sonore che lo sostengono,
contrastando per alcuni istanti la gravità.
Una rete di microamplificatori genera onde sonore capaci di
sostenere un oggetto (Asier Marzo, Bruce Drinkwater, Sriram
Subramanian)
I ricercatori hanno programmato 64 amplificatori in miniatura
posti su un piano per emettere onde sonore ad alta frequenza e
intensità, le cui vibrazioni “aggrovigliate” tra loro sono state in
grado di tenere sul posto, muovere o ruotare piccole biglie di
polistirene (un polimero molto leggero) di 3 mm di diametro.
In particolare hanno creato “gabbie” sonore 3D a forma di dita
o pinzetta, vortice o bottiglia.
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INTRODUZIONE
L’articolo "IL RAGGIO TRAENTE" è stato pubblicato sui numeri 157 e 158 di "IO NON VOTO NEWS" e ho deciso di
allegarlo completo al numero 159 sperando di fare cosa gradita a tutti coloro che sono interessati all’argomento.
Raggi laser ad anello
Il terzo progetto è ancora alla fase teorica: esso prevede
l’impiego di fasci di Bessel, raggi laser che anziché essere
puntiformi sono formati da cerchi concentrici simili alle onde
generate da un sasso lanciato in uno stagno. Secondo i fisici
questi particolari raggi potrebbero indurre un campo
elettromagnetico capace di attrarre la particella bersaglio in
direzione opposta a quella della loro propagazione. I
responsabili del progetto vorrebbero trovare un metodo per la
raccolta dei campioni spaziali più efficiente di quelli meccanici
attualmente in uso, ma soprattutto meno costoso.
Fondato nel 2012 – Anno V NUMERO 159
Una delle configurazioni del raggio traente a ultrasuoni (Asier
Marzo, Bruce Drinkwater, Sriram Subramanian)
Così come gli ologrammi tradizionali sono il risultato di onde
luminose interferenti, quelli sonori sono dati dall’interferenza
tra onde sonore.
“E’ stata un’esperienza incredibile vedere per la prima
volta un oggetto afferrato dal raggio traente”, ha commentato
Asier Marzo, studente e primo autore dello studio.
“Sapevamo che le onde sonore possono avere effetti fisici” –
ha spiegato Bruce Drinkwater, docente dell’Università di
Bristol – “ma qui abbiamo imparato a controllare il suono ad un
livello mai raggiunto prima”.
“Con il nostro strumento” ha aggiunto Sriram Subramanian,
docente di informatica dell’Università del Sussex e cofondatore
di Ultrahaptics, società che ha collaborato con le università
britanniche nella realizzazione del progetto “manipoliamo
oggetti a mezz’aria e apparentemente vinciamo la gravità. Lo
facciamo controllando dozzine di casse che ci permettono di
generare un ologramma acustico che può manipolare diversi
oggetti in tempo reale e senza toccarli”.
“Stanno cercando di agganciarci con il raggio traente!!!”. Quante volte avremo sentito queste grida disperate nei film di
fantascienza, magari in contesti particolarmente drammatici, allorché un’astronave stava per essere attratta da un vascello nemico
per mezzo di un raggio di luce. Ebbene il raggio traente, una delle più geniali e affascinanti invenzioni degli autori di Star Trek e in
qualche modo affine al teletrasporto, potrebbe in un prossimo futuro diventare realtà.
Ingegner Carlo T.
Il raggio traente immaginato nei film di fantascienza è
costituito da un fascio attenuato di gravitoni lineari utilizzati
dalle navi stellari e dalle stazioni spaziali al fine di consentire
l’interazione con gli oggetti esterni, di catturarli e controllarli
entro un certo raggio di azione e di rendere sicuro l’attracco
delle navette all’interno dei vascelli più grandi o delle stesse
navi stellari dentro le stazioni spaziali.
Il raggio traente può essere impiegato anche come “raggio
repulsivo”, ossia capace anche di respingere gli oggetti (si veda
l’episodio di Star Trek “Dominati da Apollo”)..
I raggi traenti sono generalmente utilizzati a velocità sub luce,
ma il traino a velocità warp può avvenire se entrambe le
astronavi viaggiano alla stessa identica velocità di curvatura:
nel’episodio di Star Trek “L’espediente della Carbonite” la
Enterprise NCC-1701 fu catturata e trainata a curvatura elevata
e senza subire danni dalla Fesarius, nave della Prima
Federazione.
Nel 2014 era stata pubblicata, ad opera di un gruppo di
scienziati dell’Australian National University, la notizia della
creazione di una tecnica molto simile al raggio traente: gli
scienziati australiani avevano infatti utilizzato la forza delle
onde per attirare gli oggetti galleggianti, senza alcun contatto
fisico.
Negli USA, sempre nello stesso anno, un gruppo di
ricercatori dell’Università dell’Illinois guidati da Gabriel
Spalding aveva realizzato un raggio traente acustico utilizzante
un fascio di ultrasuoni, tuttavia il massimo di controllabilità del
suono è stato raggiunto nel 2015 con il progetto delle università
spagnole e britanniche.
Dopo vari tentativi il team è riuscito a far funzionare
l’apparato anche da un lato solo, per cui non si richiede che
l’oggetto sia completamente circondato da amplificatori,
un’eventualità che avrebbe limitato molto le possibili
applicazioni.
Come per l’"aspirapolvere laser" anche questa tecnologia non
funziona nel vuoto dato che le onde acustiche sono vibrazioni
che si propagano nell’aria, tuttavia essa potrebbe trovare
applicazioni in molti settori dove è fondamentale non
contaminare gli oggetti: ad esempio nella chimica, per
combinare molecole “purissime”, oppure per trasportare un
giorno farmaci o strumenti chirurgici miniaturizzati all’interno
del corpo umano in maniera perfettamente controllata,
indirizzandoli verso il target desiderato.
In conclusione il raggio traente non è più un’illusione,
probabilmente non sarà mai in grado di intrappolare astronavi
come in Star Trek, ma tuttavia può avere già adesso
applicazioni pratiche prima impensabili specie in settori quali la
medicina e la chirurgia.
L’utilizzo degli emettitori determina notevoli sollecitazioni
alla struttura della nave: l’emettitore principale è il primo
componente ad essere installato durante la costruzione di una
nave e fa parte della struttura di base, integrandosi
completamente con il vascello allo scopo di ridurre al minimo
lo stress causato dal suo utilizzo, inoltre tutti gli emettitori sono
collegati alla rete del campo di integrità strutturale in modo da
distribuire il carico inerziale lungo tutta la struttura della nave.
Tutto questo è destinato a rimanere una tecnologia
immaginaria?
Sembra proprio di no, in quanto recentemente la NASA
( National Aeronautics and Space Administration) ha
annunciato di aver finanziato tre diverse ricerche che hanno
come obiettivo proprio la realizzazione del dispositivo
fantascientifico mostrato nella serie di Star Trek.
Per ora gli scienziati americani si accontenterebbero di un
raggio traente abbastanza forte da catturare la polvere cosmica
lasciata dal passaggio delle comete e altri reperti spaziali di
piccolissime dimensioni.
Si elencano di seguito i tre progetti di ricerca includendo per
ciascuno una breve descrizione.
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Aspirapolvere laser
I rover spaziali del futuro potrebbero impiegare “aspirapolveri
laser” per raccogliere i campioni ( foto Dr. Paul Stysley)
Sullo scafo della nave è installata una serie di “emettitori” del
raggio traente. Alcuni servono per l’ormeggio (mooring beam),
altri, posizionati negli hangar, per l’aggancio delle navette.
L’emettitore principale è montato nella parte inferiore dello
scafo ed è nettamente più potente degli altri: esso è l’unico a
poter essere puntato in qualunque direzione, mentre gli altri
sono fissi (si veda l’episodio di Star Trek Next Generation
“Tempo al quadrato”)..
L’emettitore utilizza un certo numero di raggi di forza di
gravitoni, emessi a fascio, i quali danno origine ad aree di
disturbo sub spaziale in prossimità di un obiettivo posto al di
fuori della nave. Le distorsioni dovute ai raggi creano un effetto
di trazione o di spinta sull’oggetto puntato a seconda della
polarità del campo: modificando la posizione dei centri di
disturbo, l’oggetto può essere rimorchiato verso la nave o
allontanato da essa.
In questo progetto si prevede l’impiego di un vortice ottico
per imbrigliare le particelle. Due raggi laser surriscaldano
l’atmosfera attorno alla particella da catturare: intensificando e
indebolendo alternativamente l’intensità delle due sorgenti
luminose è possibile far muovere il campione di materia e
portarlo verso il satellite o il veicolo spaziale che effettua la
raccolta.
L’evidente limite di questa tecnologia è che non può
funzionare nel vuoto.