il motore a curvatura

Il Nucleo di Curvatura è una grande
struttura cilindrica che occupa svariati ponti
della sezione ingegneria di una nave
stellare: è costituito da una serie di toroidi
impilati a formare un condotto di
costrizione magnetica all’interno del quale
passano i reagenti, All’estremità superiore
del nucleo è posto l’iniettore del reagente
materia, mentre all’estremità inferiore si
trova l’iniettore del reagente antimateria.
Gli iniettori prelevano i reagenti dai loro
rispettivi serbatoi e, dopo averli portati allo
stato di particelle aeriformi, li iniettano nel
condotto di costrizione magnetica.
Fin qui, per quanto dettagliato, è solo
fantascienza, tuttavia nel modo reale da
qualche decennio qualcosa si sta
approfondendo e in un futuro, forse non
così lontano, la “velocità warp” potrebbe
entrare a pieno diritto nel modo della
scienza.
Nucleo di Curvatura
Nel trattato Alcubierre conferma che
nessun corpo può viaggiare a velocità
superiori a quella della luce, ma lo spazio si
può contrarre ed espandere a qualsiasi
velocità.
Nel 1994 il fisico messicano Miguel
Alcubierre ha pubblicato un articolo dal
promettente titolo The Warp Drive: HyperFast Travel Within General Relativity (Il
motore a curvatura: viaggi iperveloci
all’interno della relatività generale).
Un’astronave dotata di motore a curvatura
potrebbe “piegare” lo spazio circostante
accorciando le distanze ma muovendosi
comunque a velocità inferiori a quelle della
luce, senza violare le teorie di Einstein.
I reagenti percorrono il condotto fino a
raggiungere la camera di interscambio
contenente i cristalli di dilitio, dove materia
ed antimateria vengono in contatto,
liberando plasma energetico (elettroplasma
), che mediante i condotti del plasma, viene
trasferito alle gondole di curvatura.
Le Gondole di Curvatura sono strutture
tubolari a sezione circolare, ellittica, o
poligonale, contenenti al proprio interno un
sistema di bobine di curvatura, nonché una
sala di controllo. Le gondole sono la parte
più pesante di una nave stellare e la loro
funzione è quella di creare un campo di
curvatura attorno al vascello.
Il punto debole sta nell’enorme quantità di
energia necessaria per tradurre in pratica la
teoria: secondo i calcoli di Alcubierre
occorrerebbe una quantità di energia pari a
quella della massa di Giove per il quadrato
della velocità della luce!
Attualmente un fisico del Johnson Space
Center della NASA a Houston sta studiando
la possibilità di costruire un vero e proprio
motore a curvatura.
Harold “Sonny” White, capo del
programma di propulsione avanzata del
centro, ha assemblato in laboratorio un
apparato sperimentale progettato per creare
piccole distorsioni nello spazio-tempo, il
tessuto flessibile dell’universo. Se avesse
successo, potrebbe infine portare allo
sviluppo di un sistema in grado di generare
una bolla di spazio-tempo deformato
intorno ad un veicolo.
Harold White davanti al suo apparato
sperimentale: la NASA per ora ha
finanziato il progetto di ricerca
con 50000 dollari.
Lateralmente alle gondole sono posti
alcuni propulsori di manovra, mentre nella
parte anteriore trova alloggiamento un
Collettore di Boussard, il cui scopo è di
raccogliere le scarse particelle di materia
spaziale. I collettori vengono impiegati
quando, per un qualsiasi motivo, ci si ritrovi
a dover far fronte alla scarsità di reagenti
per alimentare la reazione di curvatura: in
simili casi risulta possibile prelevare la
materia (idrogeno) presente nello spazio
interstellare onde poterla utilizzare (come
tale o convertita in antimateria tramite
apposito generatore) nella reazione di
interscambio.
Lo scienziato ha spiegato in una
conferenza che aumentando lo spessore
dell’anello di energia di vuoto negativa e
facendo oscillare la bolla di curvatura è
possibile ridurre notevolmente l’energia
necessaria e forse rendere plausibile la
messa in pratica della teoria, la cui validità
è già stata dimostrata sulla carta dalle
equazioni di campo.
Un numero sorprendente di scienziati,
ingegneri e appassionati di spazio crede
ardentemente nel grande sogno dei viaggi
interstellari. Hanno condiviso speranze e
ipotesi nel corso di conferenze accademiche
e hanno fondato organizzazioni, come il
progetto 100 Year Starship, la Tau Zero
Foundation e Icarus Interstellar , cercando
di gettare le basi per una missione
interstellare senza equipaggio che potrebbe
essere lanciata entro la fine del secolo. La
loro convinzione è cresciuta negli ultimi
anni, via via che gli astronomi hanno
individuato una serie di pianeti simili alla
Terra che orbitano attorno a stelle
relativamente vicine al Sole.
Negli ultimi due anni il fisico Harold White
ha scoperto che alcune variazioni nella
geometria del motore a curvatura ipotizzato
da Alcubierre potrebbero ridurre di
centinaia di ordini di grandezza l’energia
necessaria per l’attivazione del motore.
Secondo le sue ipotesi una massa di 750 kg
(e non la massa di Giove) potrebbe essere
sufficiente.
Si chiama Enterprise, come l’astronave di
Strar Trek e come questa è alimentata da un
motore a curvatura in grado di spingerla a
velocità warp.
Si tratta delle prime futuristiche immagini
del vascello teorizzato da Harold White e
mostrano una certa analogia con l’astronave
della serie di telefilm, avente un grande
ponte di comando circolare e due propulsori
cilindrici sui lati. Le illustrazioni sono state
realizzate dall’artista Mark Rademaker sotto
la guida del Dr. White.
Resta dunque la fiducia di riuscire ad
arrivare “dove nessun uomo è mai arrivato
prima”…
“IL MOTORE A CURVATURA”
Ingegner Carlo T.
[email protected]
Fondato nel 2012 – Anno IV NUMERO 133
[email protected]
INTRODUZIONE
L’articolo "IL MOTORE A CURVATURA" è stato pubblicato sui numeri 130, 131 e 132 di "IO NON VOTO NEWS" e ho
deciso di allegarlo completo al numero 133 sperando di fare cosa gradita a tutti coloro che sono interessati all’argomento.
E’ da tempo che stavo pensando di scrivere qualcosa, ma non sapevo decidermi su quale argomento, quando alcune sere fa, dopo
la visione di un telefilm della serie Star Trek, mi è venuto in mente di curiosare su Internet relativamente a quanto c’è di fattibile
sul motore a curvatura. In questo mio breve articolo ho cercato di riassumere quanto ho trovato , sperando che possa risultare non
tedioso e di stimolare un qualche interesse tra i miei sparuti lettori, che voglio ringraziare anticipatamente per la loro attenzione.
Come è noto a chi ha seguito la serie
fantascientifica di Star Trek la propulsione a
curvatura (in inglese warp drive) è un
espediente narrativo indispensabile per
giustificare la possibilità di viaggi
interstellari “alla ricerca di nuovi mondi e
nuove civiltà”, in quanto essa consente di
viaggiare a velocità superluminali, ossia
superiori alla velocità della luce.
Nella finzione cinematografica, in
particolare nel film «Star Trek: Primo
contatto» (ispirato dal libro di Rich
Sternbach e Michael Okuda Star Trek
The Next Generation – Il Manuale
Tecnico) si immagina che nel 2061 il Dott.
Zephram Cochrane realizzi un primo
prototipo
definito
“supergirante
di
fluttuazione” consentente ad un veicolo
senza equipaggio di viaggiare a cavallo del
limite di velocità della luce. Dopo aver
dimostrato con successo la possibilità di
viaggiare alla velocità della luce senza un
consumo di energia teoricamente infinito, lo
scienziato ha provato il primo motore a
curvatura in un lancio di prova il 5 Aprile
del 2063.
Dopo questo primo viaggio spaziale a
velocità di curvatura si ha anche il primo
contatto con una civiltà extraterrestre,
quella vulcaniana, in possesso da secoli di
tale tecnologia: la prassi vulcaniana era di
contattare un pianeta solo quando i suoi
abitanti disponevano di propulsione a
curvatura. Questa prassi è incorporata nella
Prima direttiva della Federazione dei Pianeti
Uniti, nata in seguito all’incontro tra
terrestri e vulcaniani.
Invece di aumentare la velocità della nave,
il motore a curvatura altererebbe lo spaziotempo lungo il suo percorso, permettendo
così di eludere le leggi della fisica che
impediscono i viaggi più veloci della
luce e consentendo di superare le enormi
distanze tra le stelle in poche settimane.
Mentre nella propulsione convenzionale
ad impulso si sposta la nave nello spazio, in
curvatura si “muove” lo spazio attorno alla
nave: più precisamente si comprime lo
spazio nella direzione di avanzamento della
nave e lo si espande nella direzione opposta.
Rappresentazione della curvatura che
pone in evidenza la contrazione dello spazio
tempo (prima e dopo l’astronave) e la bolla
di curvatura inglobante il mezzo.
L’unità di misura della curvatura è, in onore
del suo scopritore, detta COCHRANE:
il valore di 1 cochrane corrisponde alla
costante c, pari alla velocità della luce: i
valori successivi non sono proporzionali,
ma aumentano invece secondo una funzione
cubica:
v = (aw3 + ▪) c
Durante i viaggi a curvatura, la nave
abbandona lo spazio normale e si trasferisce
in una sorta di “spazio curvo”, denominato
Subspazio, riconoscibile perché le stelle al
suo interno non appaiono più come punti
luminosi, bensì assumono la caratteristica
forma di “striscia luminosa”.
Di fatto, il grado di curvatura dello spazio
è direttamente proporzionale al livello di
potenza che l’Induttore del campo di
curvatura può sviluppare: ciò significa che
si riduce la distanza tra il punto di partenza
e di arrivo realizzando curvature spaziali
più o meno accentuate. I diversi gradi di
curvatura, in pratica assimilabili a diverse
velocità, vengono indicati utilizzando una
“Scala di Curvatura” che va da 1 a 10.
Il valore 1 è in pratica uguale alla velocità
della luce, mentre il valore 10 (punti di
partenza e d’arrivo coincidenti) è solo
teorico, in quanto il suo raggiungimento
richiederebbe una dose infinita di potenza.
dove v è la “velocità di curvatura”, w è il
fattore warp, ossia il grado di
compressione/espansione
dello
spazio
determinato dal campo di curvatura ed
espresso in cochrane, a è una costante,
▪ assume valori diversi a seconda dei fattori
warp, e viene determinato empiricamente,
c è la velocità della luce in km/s.
La curvatura 6, pari a 392 volte la velocità
della luce, rappresenta la velocità di
crociera, mentre la curvatura 9.6, pari a
1910 volte la velocità della luce, è la
massima velocità raggiungibile e sostenibile
fino all’esaurimento del propellente.
L’enorme quantità di energia necessaria
a raggiungere la velocità di curvatura
si
ottiene
attraverso
il
reattore
materia/antimateria (M/ARA), che produce
energia in seguito all’annichilimento di
particelle di materia ed antimateria
poste
in contatto durante una reazione
regolata da una sostanza cristallina inerte:
il Dilitio (ovvero Diallosilicato 1 : 9 : 1
Eptoferranide). Il Dilitio è la sola sostanza
a non reagire con l’antimateria se immessa
in un campo elettrico di elevata intensità,
risultando invece permeabile all’antimateria
stessa: ciò permette di indirizzare e
contenere il flusso di particelle di
antimateria senza scatenare accidentali e
disastrose reazioni di annichilimento al di
fuori della camera di interscambio.