Ascensore nello spazio

Arrivare nello spazio è difficile, per adesso

È come scalare una montagna su un monociclo con uno zaino pieno di esplosivi: è incredibilmente lento, non si possono portare molte cose e si può morire.

Un razzo deve raggiungere una velocità di

Circa 40000 km/h per lasciare la terra.

Per arrivare a quella velocità i razzi sono essenzialmente serbatoi di carburante con una piccola quantità di carico utile. Questo non va bene se vuoi andare su un altro pianeta perché ti serviranno un bel po' di cose pesanti se vuoi sopravvivere e magari anche tornare a indietro. Allora c'è un modo per andare nello spazio con meno carburante e più carico? Un'ottima soluzione alla maggior parte dei problemi di trasporto sulla Terra sono ciò che chiamiamo infrastrutture: che si tratti di strade per le automobili, porti per le navi o ferrovie per i treni, abbiamo reso più facile spostarci. Possiamo applicare la stessa soluzione al trasporto spaziale. Le infrastrutture spaziali renderanno il raggiungimento dell'orbita e della Luna, Marte ed oltre, più semplice ed economico. Molto bene! Ma cos'è di preciso un'infrastruttura spaziale? A differenza di un ascensore spaziale, che è attualmente fantascienza, c'è una semplice ma promettente tecnologia che non richiede nuova scienza, materiali magici o enormi investimenti e che è già stata testata in orbita con successo: un cavo ed un contrappeso! Conosciuti come "Tether" (legame). Il concetto è talmente semplice da essere sorprendente! Cosa succederebbe se piazzassimo un cavo di centinaia o migliaia di chilometri nello spazio e permettessimo ai veicoli spaziali di utilizzarlo come una sorta di scala per raggiungere le altitudini maggiori e guadagnare velocità? Questo concetto è chiamato "Skyhook" ("Gancio Spaziale"), funziona persino meglio se lo facciamo ruotare. Un contrappeso tiene fermo un lungo cavo mentre ruota in un cerchio.

Un cavo rotante rallenta relativamente la sua estremità verso terra e la fa accelerare in alto, come una catapulta. Questo significa che è possibile trasferire energia dalla struttura ed ottenere una notevole spinta quando rilasciati, più o meno gratis, equivalente al doppio della velocità di rotazione del cavo. Esistono già delle fibre speciali che possono resistere alle sollecitazioni straordinarie a cui uno skyhook sarebbe sottoposto. Per proteggersi da tagli e collisioni da detriti e meteoriti possiamo inserire il nostro cavo in una rete di fibre ridondanti. Dato che il nostro skyhook passerebbe diverse volte sugli stessi punti durante la giornata, questo permetterebbe a piccoli shuttle riutilizzabili di intercettarlo, anche se, ovviamente, non è così semplice. Nel suo punto più basso l'estremità del cavo sfreccia attraverso l'atmosfera a circa 12000 km/h. Proprio per colpa dell'atmosfera terrestre, non possiamo caricare troppo lo skyhook o si surriscalderebbe per l'attrito con l'aria, per cui si immergerebbe fino ad un'altezza di 80-150 chilometri e non più in basso. Per adattarsi a questo ci serviranno velivoli specializzati che possano raggiungere il cavo. Anche se ciò non è del tutto facile è comunque più economico di prendere una grossa lattina riempita di propellente per razzi per andare a 40000 km/h. prendere al volo l'estremità è un'altra impresa, c'è solo una breve finestra temporale di 60-90 secondi per trovare un minuscolo affarino nel cielo che si muove a Mach 12.

Per facilitare il tutto, l'estremità potrebbe avere una specie di filo da pesca di un chilometro con un drone di navigazione per aiutare i veicoli spaziali a connettersi. Un'altra sfida è mantenere il nostro skyhook in orbita, man mano che le navicelle vi si connettono e vengono lanciate, sfruttano il momento che lo sorregge. Se non facciamo nulla, rallenterà e si schianterà nell'atmosfera e qui possiamo imbrogliare un po' l'universo. Lo skyhook è una batteria di energia orbitale. E' possibile bilanciare il carico che entra e quello che viene spedito all'esterno. Le navi che trasportano umani e materie indirizzati alla Terra aggiungono energia al cavo, che può essere ceduta ad altre navi in partenza per lo spazio. In questo modo la struttura non perde energia, più la usiamo, più diventa economico. In caso perdessimo ancora energia ad ogni lancio potremmo recuperarla con piccoli motori elettrici o chimici che correggerebbero regolarmente la posizione dello skyhook. un sistema di ganci: uno attorno alla Terra ed uno attorno a Marte renderebbe i viaggi tra i pianeti veloci, semplici e a basso costo in confronto ai razzi. Il gancio della Terra stazionerebbe nella bassa orbita per afferrare persone e carichi e lanciarli verso Marte.

Il gancio di Marte li recupera e li rallenta per un atterraggio sulla superficie. Nella direzione opposta il gancio potrebbe raccogliere un veicolo in movimento nella sottile atmosfera di Marte a soli 1000 km/h, (non molto più veloce dei nostri aerei di linea sulla Terra) ed essere rispedito sulla Terra per essere intercettato e portato giù. I ganci potrebbero abbreviare i viaggi tra entrambi i pianeti da 9 mesi a 5, o perfino 3 e ridurre le dimensioni richieste dai razzi dell'84%-96% o ancora meglio, le persone avrebbero l'occasione di viaggiare con più lusso, perché potremmo permetterci di investire in comfort per i passeggeri. Il viaggio via Skyhook sarebbe un viaggio in prima classe per Marte. Queste strutture insieme attorno alla Terra e Marte potrebbero fornire un rapido ed efficiente cardine infrastrutturale che renderebbe i costi del viaggio spaziale accessibili.

Ma proseguiamo.

Dalla bassa orbita di Marte, un gancio potrebbe lanciare delle navi verso la cintura di asteroidi. Il primo veicolo spedito verso un nuovo asteroide necessiterebbe di propulsori per rallentare alla sua destinazione. Arrivi successivi potrebbero trovare un gancio in loro attesa per prenderli e rispedirli indietro gratis. Raggiungere gli asteroidi economicamente è un fattore cruciale per sbloccare l'accesso alle risorse del sistema solare.

Metalli pregiati e minerali preziosi potrebbero essere portati su Marte a solo poche settimane dopo essere stati estratti dai loro asteroidi. Essi sarebbero i perfetti mattoni da costruzione per la nostra civiltà interplanetaria. Ma perché fermarsi qui? Le lune di Marte sono molto comode, nessune altre lune orbitano così vicino al proprio pianeta nel sistema solare. Fobos è talmente pesante che non dobbiamo preoccuparci di rallentarla, rendendolo il punto di ormeggio perfetto per super-ganci di 6000 km. L'estremità inferiore volerebbe appena sopra la superficie di Marte e sarebbe molto facile da raggiungere. L'estremità superiore può catapultare le navi fino a Giove e Saturno. Lo stesso super-gancio, poi, renderebbe più vicino anche il sistema solare interno. Venere e Mercurio sono lontani appena un lancio. al contrario di Marte, ribollono di energia solare e sono ricchi di minerali. Nel lungo termine, nulla fermerà l'umanità dal costruire una rete di trasporti a consumo di propellente zero per i pianeti terrestri, imperniata sulle lune marziane.