Spazio e Scienze

Il motore elicoidale ci farà viaggiare alla velocità della luce?

“Signor Sulu, ci porti fuori di qui” ordinava il Capitano Kirk al suo timoniere nella serie classica di Star Trek, e chissà che in un futuro un comando del genere non possa risuonare anche in qualche veicolo della NASA. Sì perché uno studio pubblicato recentemente da David Burns, un ingegnere dell’agenzia spaziale statunitense, promette di aver trovato l’uovo di colombo dei viaggi spaziali: il motore elicoidale, una soluzione che, sfruttando la fisica relativistica, promette di portare le astronavi del futuro a una velocità vicina a quella della luce, per di più senza alcun bisogno di propellente.

Prima di procedere però è bene specificare che, per il momento si tratta solo di teorie e nemmeno del tutto condivise, inoltre lo studio non è ancora stato sottoposto a peer review da parte della comunità scientifica, per cui sarebbe azzardato anche solo definire fattibile almeno a livello teorico la soluzione proposta da Burns. In ogni caso, finché non sarà ufficialmente smentita e ritenuta impossibile resta un’ipotesi suggestiva: “se qualcuno dirà che non può funzionare sarà il primo ad ammetterlo, ma valeva la pena di fare un tentativo” ha infatti affermato lo stesso Burns.

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Ma di cosa si tratta effettivamente? I concetti espressi sono un po’ ostici a dire il vero, perché ci si muove nell’ambito della fisica relativistica. Seguendo New Scientist (che in realtà è abbastanza critico sulla sostenibilità teorica e la fattibilità pratica di tale motore) potremmo dire che il motore elicoidale ‎sfrutta gli effetti di alterazione di massa noti, che si verificano a velocità vicina a quella luce.‎ Non è molto chiaro, vero? Seguiamo l’esempio riportato da New Scientist.

“Immaginate una scatola posta su una superficie senza attrito. Al suo interno c’è un’asta, lungo la quale scorre un anello. Se una molla all’interno della scatola dà all’anello una spinta, l’anello scivolerà lungo l’asta, mentre la scatola si muoverà nella direzione opposta. Quando l’anello raggiunge la fine della scatola, rimbalzerà all’indietro, facendo cambiare a sua volta direzione alla scatola. Questo rapporto di azione e reazione – noto anche come terza legge del movimento di Newton – in circostanze normali limiterebbe la scatola a muoversi avanti e indietro senza alcun progresso”, si legge nell’articolo.

” ‎Ma cosa succederebbe, si è chiesto Burns, se la massa dell’anello fosse molto più grande quando va in una direzione rispetto all’altra? L’azione supererebbe la reazione e la scatola avanzerebbe in avanti. ‎Questo cambiamento di massa non è proibito dalla fisica. La teoria della relatività speciale di Einstein dice che gli oggetti guadagnano massa mentre sono spinti verso la velocità della luce, un effetto che conosciamo ad esempio attraverso gli acceleratori di particelle. Infatti, un’implementazione semplicistica del concetto di Burns prevedrebbe la sostituzione dell’anello in questione con un acceleratore di particelle circolare, in cui gli ioni siano rapidamente accelerati alla velocità relativistica durante la prima fase di spostamento, e decelerati durante l’altra. ‎Secondo Burns però avrebbe più senso abbandonare la scatola e l’asta e impiegare l’acceleratore di particelle per il movimento laterale e circolare – nel qual caso, l’acceleratore dovrebbe avere la forma di un’elica”.

Questo, grossomodo, è il concetto alla base del suo funzionamento. Secondo New Scientist però la soluzione sarebbe impraticabile nella realtà, perché il motore sarebbe poco efficiente, richiedendo infatti un’enorme struttura di 200 metri di lunghezza per 12 di larghezza e ben 165 megawatt di potenza, per generare appena un newton di spinta “ossia la stessa forza che impieghiamo digitando su una tastiera”.

Ma i giornalisti di New Scientist non sono gli unici a mostrare forti perplessità riguardo al motore elicoidale. ‎Le idee di motori senza propellente non sono nuove, basti pensare ad esempio all’EM Drive su cui ha lavorato per anni la NASA ma naufragato quasi definitivamente lo scorso anno dopo lo studio condotto all’Istituto di Ingegneria Spaziale di Dresda, in Germania. “Tutti i sistemi di propulsione inerziale – a mia conoscenza – non hanno mai funzionato in un ambiente privo di attriti. Questa macchina a differenza delle altre fa uso della relatività speciale, complicando ulteriormente il quadro, ma purtroppo non può eliminare il principio di azione e reazione“, ha ad esempio commentato ‎Martin Tajmar, che non a caso lavora proprio presso l’Università di Tecnologia di Dresda ed ha ‎‎eseguito i test sull’EM Drive.

‎Burns, che ha lavorato al suo progetto in privato, senza alcuna sponsorizzazione da parte della NASA, non ha comunque alcuna difficoltà ad ammettere l’inefficienza del motore elicoidale, tuttavia è convinto che l’idea abbia del potenziale, soprattutto se si riuscisse a recuperare gran parte dell’energia che l’acceleratore perde in calore e radiazioni, suggerendo anche soluzioni per conservare la quantità di moto, come accade negli spin degli ioni accelerati.‎ ‎”So che il motore elicoidale rischia di finire assieme all’EM Drive e alla fusione fredda”, ha commentato “ma bisogna sempre essere preparati ad affrontare l’imbarazzo. È molto difficile inventare qualcosa di nuovo sotto il sole e che funzioni davvero”.‎