Laser per spingere sonde nello spazio più profondo. Positivi i test sulle vele di luce
L’idea di viaggiare nello spazio interstellare con navicelle spinte da vele di luce potrebbe sembrare fantascienza, ma è una realtà su cui gli scienziati stanno lavorando. Il progetto Breakthrough Starshot Initiative, avviato nel 2016 da Stephen Hawking e Yuri Milner, mira a sviluppare micro-sonde spaziali dotate di vele fotoniche, spinte da potenti fasci laser per raggiungere velocità incredibili.
L’obiettivo è esplorare Alpha Centauri, il sistema stellare più vicino alla Terra, con un metodo mai utilizzato prima. Caltech sta guidando la comunità scientifica internazionale in questo ambizioso programma, che potrebbe rivoluzionare l’esplorazione spaziale.
I primi test sulle vele di luce: dalla teoria alla pratica
Un team di ricerca della California Institute of Technology (Caltech), guidato dal professor Harry Atwater, ha compiuto un passo fondamentale per trasformare questo concetto futuristico in realtà. Gli scienziati hanno sviluppato una piattaforma sperimentale per analizzare il comportamento delle membrane ultraleggere che potrebbero costituire le future vele di luce. Lo studio, pubblicato su Nature Photonics, descrive come i ricercatori abbiano trovato un metodo per misurare la forza esercitata dai laser sulle vele, aprendo la strada alla realizzazione concreta di questo sistema di propulsione innovativo.
Test su scala ridotta per comprendere la propulsione laser
Il primo passo è stato creare un mini prototipo di vela spaziale: un sottilissimo strato di nitruro di silicio, spesso appena 50 nanometri, inciso con una tecnica chiamata litografia a fascio di elettroni. La struttura, simile a un microscopico trampolino, misura appena 40 micron per lato ed è stata fissata agli angoli con minuscole molle di nitruro di silicio. Il team ha poi utilizzato un laser ad argon per colpire la vela e misurare la pressione di radiazione generata dalla luce. Questo esperimento ha permesso di osservare come la vela reagisca alle sollecitazioni, fornendo dati cruciali per progettare strutture più grandi e resistenti.
Il problema del calore e la stabilità della vela
Uno degli ostacoli principali nella progettazione delle vele di luce è la gestione del calore generato dal laser. Il calore potrebbe deformare la vela e alterarne la traiettoria. Il team ha però scoperto un metodo per trasformare questo problema in un vantaggio: “Abbiamo utilizzato le informazioni sul comportamento termico per creare un nuovo modo di misurare la forza della luce sulla vela“, ha spiegato il co-autore dello studio, Lior Michaeli. Questa scoperta consente di ottimizzare la progettazione delle vele per garantire stabilità e controllo durante il viaggio spaziale.
Tecnologie avanzate per controllare il movimento delle vele
Un altro aspetto cruciale è il controllo della direzione e dell’orientamento della vela. In un ambiente spaziale, la vela potrebbe spostarsi o inclinarsi rispetto al raggio laser, compromettendo la navigazione. Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno utilizzato un interferometro a percorso comune, una sofisticata tecnologia ottica che consente di eliminare i disturbi ambientali e rilevare con estrema precisione i minimi movimenti della vela. I test hanno dimostrato che è possibile misurare spostamenti dell’ordine dei picometri (trilionesimi di metro), fornendo un controllo senza precedenti sulle forze che agiscono sulla vela.
Prossimi passi: verso una vela interstellare autonoma
I risultati di questo studio rappresentano un primo passo importante, ma c’è ancora molto da fare. Il team di Caltech sta esplorando l’uso di nanomateriali e metamateriali per migliorare la stabilità della vela e ottimizzare l’efficienza della propulsione laser. “Il nostro obiettivo è sviluppare superfici nanostrutturate in grado di creare una forza di ritorno che permetta alla vela di auto-correggere la sua traiettoria“, ha dichiarato il ricercatore Ramon Gao. Questa tecnologia potrebbe consentire alla vela di rimanere stabilmente allineata al raggio laser, aumentando significativamente la precisione del viaggio.
Un futuro di viaggi interstellari più vicini alla realtà
Lo sviluppo delle vele di luce potrebbe rivoluzionare l’esplorazione dello spazio profondo. Rispetto alle tecnologie tradizionali, che richiederebbero migliaia di anni per raggiungere Alpha Centauri, questo sistema potrebbe permettere di inviare sonde miniaturizzate a velocità straordinarie, riducendo i tempi di viaggio a poche decine di anni. I progressi compiuti dal team di Caltech segnano un’importante tappa nella realizzazione di questa visione futuristica. Il sogno di esplorare altri sistemi stellari potrebbe essere più vicino di quanto immaginiamo.
