Arche generazionali

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di Oliver Melis

Non conosciamo le reali dimensioni dell’universo ma, con le tecnologie attuali, impiegheremmo millenni anche solo per arrivare al sistema stellare più vicino. Andare più lontano, magari dall’altra parte della galassia ci costerebbe in termini temporali anche milioni di anni, viaggi quindi assolutamente proibitivi alla luce delle nostre conoscenze e possibilità tecnologiche attuali.

Se volessimo colonizzare ipotetici pianeti abitabili in orbita alle stelle più vicine, secondo alcuni teorici dovremmo realizzare delle arche generazionali, enormi astronavi capaci di accogliere e sostenere per millenni un certo numero di abitanti e portarli a destinazione. Un progetto del genere presenta sfide ingegneristiche, e non solo, molto ardue. Come dovrebbe essere questa arca generazionale, quanto dovrebbe essere grande? Oggi disponiamo di un nuovo studio, condotto da un gruppo internazionale di scienziati che hanno calcolato lo spazio interno di un’ipotetica arca generazionale.

Lo studio era guidato dal Dr. Frederic Marin dell‘Osservatorio Astronomico di Strasburgo e da Camille Beluffi, fisico delle particelle con la start-up scientifica Casc4de che hanno collaborato con Rhys Taylor dell’Istituto astronomico dell’Accademia delle scienze ceca e Loic Grau della società di ingegneria strutturale Morphosense.

Questo studio è l’ennesimo di una serie di studi condotti dal Dr. Marin e dalla d.essa Beluffi che affrontano le sfide legate all’invio di un veicolo spaziale generazionale verso un altro sistema stellare.
In uno studio precedente, hanno parlato di quante persone dovrebbero formare l’equipaggio per arrivare a destinazione utilizzando un software sviluppato dal Dr. Marin stesso noto come HERITAGE. In una intervista con il Dr. Marin, ha descritto HERITAGE come “un codice che tiene conto di tutti i possibili esiti delle simulazioni spaziali testando ogni scenario“.

Queste analisi, hanno determinato che sarebbe necessario un minimo di 98 persone per portare a termine una missione multi-generazionale verso un altro sistema stellare, senza rischi di disordini genetici e altri effetti negativi.

In questo studio, il team ha affrontato l’altrettanto importante questione, non banale, su come produrre il cibo per l’equipaggio.
Sembra ovvio che le scorte di cibo conservato non sarebbero un’opzione praticabile, dal momento che si deteriorerebbe durante i secoli del lungo viaggio, la nave e l’equipaggio dovrebbero disporre di un equipaggiamento per produrre il proprio cibo.
Questo solleva una domanda: quanto spazio sarebbe necessario per produrre raccolti sufficienti a nutrire un considerevole equipaggio?

La produzione del cibo comporta un adeguamento delle dimensioni dell’arca spaziale che costerà di più se aumenteranno le sue dimensioni e il suo peso, inoltre, occorreranno motori più potenti per lanciare l’arca nello spazio. In un’arca generazionale la produzione di cibo e direttamente proporzionale alla superficie dell’arca stessa che aumenterà con l’aumento del dei membri dell’equipaggio presenti a bordo.

Il team ha utilizzato su una versione aggiornata del software HERITAGE. La nuova versione “spiega le caratteristiche biologiche dipendenti dall’età come altezza e peso e caratteristiche legate al numero variabile di coloni, come infertilità, gravidanza e aborti spontanei“. Il team ha anche tenuto conto delle esigenze caloriche dell’equipaggio al fine di calcolare la quantità di cibo che dovrebbe essere prodotta ogni anno. Per fare ciò, il team ha incluso dati antropometrici nelle loro simulazioni per determinare quante calorie sarebbero state consumate in base all’età, al peso, all’altezza, ai livelli di attività e ad altri dati medici di un passeggero

Usando l’ equazione di Harris-Benedict per stimare il metabolismo basale di un individuo, abbiamo valutato quante calorie devono essere consumate al giorno per persona al fine di mantenere il peso corporeo ideale.
Una volta stimato il fabbisogno calorico, il team ha calcolato la quantità di cibo che le tecniche geoponiche, idroponiche e aeroponiche potrebbero produrre all’anno per chilometro quadrato “.
Confrontando questi numeri con le tecniche agricole convenzionali e moderne, si è in grado di prevedere la quantità di terreno artificiale che dovrebbe essere assegnato all’agricoltura all’interno dell’arca generazionale. I calcoli sono stati effettuati considerando un numero relativamente grande per l’equipaggio, 500 persone per le quali sarebbe sufficiente una superficie di 0.45 Km quadrati di terreno artificiale.

Grazie a questi calcoli il team ha stabilito anche le ipotetiche dimensioni dell’arca spaziale: supponendo che la nave fosse stata progettata per generare la gravità artificiale mediante la forza centrifuga, sarebbe necessario un minimo di circa 224 metri di raggio e 320 metri di lunghezza.

L’arca generazionale sarebbe completata con altre strutture, sale di controllo, produzione energia, serbatoi del carburante, i sistemi di propulsione, locali adibiti ad abitazioni, ecc, ecc. L’arca sarebbe un’immensa nave destinata a viaggiare nello spazio per secoli, forse millenni, al freddo e senza la possibilità di generare energia grazie a stelle vicine.
Per pianificare una missione del genere questo ultimo studio (e altri della serie) sono molto significativi, in quanto forniscono un’immagine sempre più chiara di come sarebbe l’architettura della missione di una nave generazionale. Questi studi forniscono numeri reali che gli scienziati potrebbero essere in grado un giorno di utilizzare.

La costruzione di una struttura cosi grande è forse uno dei problemi che meno spaventa gli scienziati ma rimangono molti problemi da risolvere se in un giorno lontano da oggi si tenterà una simile impresa. Costruire un’arca che resista a millenni di intemperie spaziali, guasti, collisioni con meteoriti e chi più ne ha più ne metta. Il team ha infine affrontato un problema cruciale che è quello dell’acqua, importantissima in una missione che prevede la permanenza nello spazio di intere generazioni. Acqua necessaria per bere, irrigare i campi e per altri mille usi.

Ma tutto questo, un giorno, si potrà fare?

Come per tutte le cose relative all’esplorazione dello spazio profondo o alla colonizzazione di altri mondi, la risposta alla domanda invariabile si riduce quasi sempre ad un’altra domanda: “Quanto i governi sono disposti a spendere?
Una missione interstellare, indipendentemente dalla forma che potrebbe assumere, richiederebbe un impegno massiccio in termini di tempo, energia e risorse.
Richiederebbe anche che le persone siano disposte a rischiare la loro vita, quindi si dedicherebbero a tale fine solo persone avventurose. Forse un giorno sapremo quanto costerà in termini di danaro una missione a lungo termine come l’approdo su un’altra stella costi.

Quello sarà il primo passo per capire se alcuni rappresentanti della specie umana, particolarmente avventurosi e desiderosi di esplorare l’ignoto, potrà e vorrà rischiare di trascorrere la propria esistenza in un viaggio di cui non vedranno la fine, scegliendo anche per i propri discendenti e, forse, condannandoli magari alla morte per inedia o per un qualsiasi incidente imprevisto, sempre in agguato nello spazio.

L’unica certezza è che molti esseri umani sono irresistibilmente attratti dal fascino dell’esplorazione e della conoscenza e che i volontari non mancheranno.

Questo studio ha, ovviamente, analizzato solo alcuni degli aspetti che devono essere contemplati prima di avviare la realizzazione di un’astronave generazionale destinata a raggiungere altri mondi, presto, in altro articolo, esamineremo ulteriori aspetti. Nel frattempo, i lettori interessati potrebbero provare a capire come la fantascienza, che ha affrontato l’argomento già diversi decenni fa, ha risolto la questione; a questo scopo, consigliamo, tra gli altri, i romanzi Universo di R.H. Heilnein ed il ciclo degli esiliati, comprendente I condannati di Messina, L’Astronave dei ventimila e Ritorno dall’esilio di Ben Bova.