Rischi di impatto

Per una flotta di microsonde da inviare verso Proxima Centauri

La recentissima scoperta di un pianeta di taglia terrestre in orbita intorno alla vicina Proxima Centauri ha riacceso l’attenzione sul progetto Breakthrough Starshot, finanziato con 100 milioni di dollari dal miliardario Yuri Milner.

Lo scopo ultimo del progetto è riuscire a inviare verso il sistema di Alfa Centauri uno sciame di minuscole sonde, del peso di pochi grammi ciascuna, costituite praticamente da un unico chip, contenente tutta l’elettronica necessaria per comunicare con la Terra, acquisire immagini e mantenere la rotta. (Ecco perché nel sito del progetto le sonde, delle quali esiste per ora solo un’idea di massima, vengono chiamate opportunamente starchip, alterazione di starship, la parola inglese che sta per ‘astronave’.)

Le sfide da superare per tentare l’impresa sono enormi, prima fra tutte quella della propulsione. Il progetto ipotizza la creazione di una gigantesca griglia di laser sulla Terra, da focalizzare verso le vele solari collegate alle sonde, in modo da fornire una spinta progressiva, capace di accelerarle fino al 20% della velocità della luce. Ciò permetterebbe di coprire i 4,2 anni luce da qui a Proxima Centauri in poco più di 20 anni.

Ma a una simile velocità, la possibile distruzione degli starchip da parte di impatti casuali è un rischio da tenere in alta considerazione. Uno studio pubblicato in prestampa su arXiv.org il 18 agosto esamina appunto, con abbondanza di calcoli e dettagli, i vari esiti possibili di un impatto.

Il rischio di collisione con un oggetto di dimensioni consistenti è davvero bassissimo, ma, viaggiando al 20% della velocità della luce, basta anche l’impatto con un semplice grano di polvere interstellare delle dimensioni di 15 micron (circa lo spessore di un capello umano) per distruggere completamente una sonda del peso di pochi grammi. Fortunatamente gli autori dello studio hanno calcolato che le probabilità di impattare un grano di polvere da 15 micron sono solo 1 su 10⁵⁰ (1 seguito da 50 zeri).

Tuttavia anche l’impatto con pochi atomi di gas e polveri può fare seri danni. Il gas interstellare, composto principalmente da atomi di idrogeno e di elio, sarebbe il meno pericoloso. I danni stimati dagli autori dello studio consisterebbero in “crateri” profondi 0,1 mm sulla parte silicea della sonda (il chip), e solo 0,01 mm sulla parte in grafite (la vela).

Le polveri, composte da atomi pesanti, farebbero però danni maggiori. In caso di evaporazione dell’oggetto impattante, si produrrebbe un cratere di circa 0,5 mm di diametro. In caso invece di fusione, il danno sarebbe di 3 mm sullo scafo della sonda e di 1 mm sulla vela.

Come proteggersi da questo rischio? Una possibile strategia è quella di produrre microsonde estremamente affusolate, in modo da offrire la minima superficie possibile a collisioni nella direzione del moto (la più probabile per un impatto). La seconda strategia è quella di proteggere il chip con un’armatura in grafite, più resistente del silicio agli impatti. Una variazione su questa possibilità è di usare come protezione proprio la vela che serve per la propulsione, una volta esaurita la spinta dei laser e raggiunta la velocità di crociera.

Ovviamente tutto lo studio risente di un’impostazione altamente speculativa. In realtà non sappiamo qual è la distribuzione delle polveri interstellari e dei gas nei pressi di Proxima Centauri, come non sappiamo del resto, almeno per ora, neppure quale sia l’inclinazione orbitale del pianeta rispetto alla Terra e alla direzione di volo delle microsonde.

Per approfondire

Could Spacecraft Make it to Proxima Centauri? (Sky & Telescope).