Enterprise - Astronave con motore a curvatura
Enterprise - Astronave con motore a curvatura

Motore a curvatura

La teoria della relatività è un limite alla velocità con cui la materia e l’informazione possono muoversi nello spazio tempo. La velocità della luce nel vuoto è di circa 300,000 chilometri al secondo (299792458 m/s). Per superare questo ostacolo potendo muoversi velocemente da un punto all’altro dell’universo potrebbe esserci una scappatoia anche se solo in via teorica; il motore a curvatura. Un motore che ci consentirà di poter raggiungere pianeti nell’universo anche a parecchi anni luce di distanza.

Enterprise - Astronave con motore a curvatura
EnterpriseAstronave con motore a curvatura

Si tratta di una delle idee che ha ricevuto più attenzione negli ultimi anni, esattamente lo stesso motore a curvatura di Star Trek, la nota serie TV di fantascienza. In questo articolo vedremo se questa teoria un giorno ci permetterà di raggiungere pianeti in qualsiasi posto della nostra galassia raggiungendoli con una nave spaziale viaggiando oltre la velocità della luce.

Dopo la colonizzazione di Marte, il prossimo passo per poter colonizzare altri pianeti potrà essere raggiunto con un sistema di propulsione che ci consentirà di poter superare la velocità della luce.

Motore a curvatura e Wormhole

La teoria della relatività ci spiega che le interazioni e i segnali causali di qualunque tipo non possono propagarsi nello spazio più velocemente della luce. In linea teorica, ci si può spostare molto velocemente nell’universo con un motore a curvatura. Esiste però un’alta teoria per farlo. La gravità dello spazio tempo ammette soluzioni che consentirebbero di viaggiare nello spazio attraverso scorciatoie simili a cunicoli; i wormhole. Un sistema che se esistesse veramente, ci consentirà un giorno di raggiungere anche la galassia più lontana che ci sia.

Wormhole
WormholeAlternativa al motore a curvatura

Se esistessero veramente, entrandoci dentro, ci ritroveremo quasi istantaneamente in un altro punto lontanissimo nell’universo. I wormhole sono uno dei mezzi che gli autori di fantascienza hanno utilizzato nelle loro storie per superare la barriera della velocità della luce e per consentire i viaggi interstellari.

Però, è improbabile che i wormhole esistano davvero o che si possano costruire in qualche modo, ma dal punto di vista teorico, un wormhole non viola nessuna legge fisica conosciuta ed è compatibile con la relatività. Lo spazio e il tempo non sono assoluti e si possono deformare. Lo spazio si curva e la gravità è una manifestazione della curvatura.

Deformare lo spazio in modo che punti distanti vengano avvicinati o separati a velocità molto grandi e addirittura superiori a quella della luce, è sostanzialmente questo il concetto. All’interno di un buco nero, ad esempio, oltre l’orizzonte degli eventi, la curvatura diventa enorme e lo spazio si stira a una velocità superiore a quella della luce.

Questo spiega come mai la luce non ce la fa a uscire da un buco nero una volta entrata. Semplicemente perché non riesce a stare dietro allo “stiramento” dello spazio. Da qui nasce l’idea del motore a curvatura reso famoso dalla nota serie televisiva di fantascienza Star Trek.

Astronave con motore a curvatura

Un astronave dotata di un motore a curvatura sarebbe in grado di controllare e alterare la geometria dello spazio e di sfruttare questo effetto per spostarsi velocemente nell’universo senza però violare la relatività. Detto così è molto semplice ma estremamente difficile da mettere in pratica. Bisogna espandere rapidamente lo spazio dietro l’astronave e allo stesso tempo contrarre lo spazio davanti. In pratica, ferma in una bolla di spazio ma che si sposta rapidamente nell’universo a causa della contrazione e della dilatazione dello spazio circostante.

Astronave con motore a curvatura - Enterprise di Star Trek
Astronave con motore a curvaturaEnterprise di Star Trek

Un po ‘quello che accade quando un surfista cavalca un’onda. La tavola da surf non si sposta rispetto all’acqua ma l’onda spinge la tavola in avanti. Quindi, l’astronave non si muoverà più velocemente all’interno della bolla, ma siccome lo spazio attorno a questa bolla viene distorto, arriverebbe comunque a destinazione prima di quanto farebbe la luce viaggiando nello spazio normale.

Sono stati condotti degli studi scientifici sul modo in cui ipoteticamente si potrebbe viaggiare nello spazio con un astronave oltre la velocità della luce. Studi partiti dalle equazioni di Albert Einstein che permettono in teoria di descrivere una geometria dello spazio tempo. L’inflazione, è un evento che molti cosmologi pensano sia avvenuto nei primissimi istanti della storia del nostro universo.

Materia, antimateria e energia oscura

La curvatura dello spazio è causata dalla distribuzione di materia. Ma che tipo di materia avremmo bisogno per far funzionare un motore a curvatura? Materia con massa negativa. Tra l’altro, questo è lo stesso tipo di materia che servirebbe per creare un wormhole attraversabile. Il problema è che non conosciamo nessuna materia del genere. Non conosciamo nessuna materia con massa negativa. Conosciamo l’antimateria ma non ha massa negativa.

Stima della distribuzione della massa-energia - Energia oscura
Stima della distribuzione della massa-energiaEnergia oscura
Foto di Szczureq
Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25394893

Le proprietà gravitazionali dell’antimateria sono identiche a quelle della materia normale, quindi, non va bene. Però, l’antimateria possiede le proprietà giuste per curvare lo spazio come richiesto dal motore a curvatura. L’energia oscura invece, è l’energia dello spazio vuoto che potrebbe spiegare il fatto che l’espansione dell’universo sta accelerando.

Secondo i dati attuali, l’energia oscura costituisce circa il settanta per cento della densità di energia dell’universo. L’energia oscura nella sua forma più semplice non è negativa ma in alcuni modelli particolari potrebbe avere, dal punto di vista gravitazionale, le caratteristiche adatte a realizzare il motore a curvatura.

Ma per il momento non esistono idee concrete su come fare per realizzare un motore a curvatura utilizzando questa energia per non parlare del fatto che non siamo nemmeno del tutto sicuri che l’energia oscura esista davvero. In ogni caso, non sappiamo di quanta energia o massa negativa avremo bisogno per realizzare un motore a curvatura funzionante.

Realizzare un motore a curvatura

Alcuni studi hanno mostrato che in realtà, per realizzare un motore a curvatura la materia utilizzata per spingere la bolla della nostra astronave dovrebbe muoversi nello spazio più velocemente della luce. Un altro problema è che non solo l’astronave non potrebbe trasmettere messaggi fuori dalla sua bolla, ma non potrebbe neanche alterare la sua traiettoria perché per farlo dovrebbe inviare informazioni al di fuori dalla bolla più velocemente della luce. Sappiamo che sarebbe impossibile e quindi, l’astronave sarebbe sconnessa dal resto dell’universo.

Inoltre, altri studi hanno mostrato che nella bolla potrebbero esserci alti livelli di radiazioni che sarebbero letali per gli occupanti. Restano poi alcuni problemi come superare la velocità della luce. Ad esempio, un’astronave dotata di motore a curvatura potrebbe essere usata per andare indietro nel tempo provocando dei paradossi temporali e potrebbero esserci ragioni fisiche che impediscono che qualcosa del genere accada.

Non si possono neanche tenere conto degli effetti quantistici. Una teoria della gravità quantistica che ancora non conosciamo potrebbe cambiare completamente le cose e mostrare che l’idea del motore a curvatura in realtà è sbagliata. Ad ogni modo, resta il fatto che almeno teoricamente il motore a curvatura non viola nessuna legge fisica nota e non è un’idea del tutto assurda.

In futuro, qualcuno troverà il modo di metterla in pratica per davvero, ma per adesso, non c’è nulla di male a usare questa idea per capire un po ‘meglio come funziona l’universo ma soprattutto per volare con l’immaginazione grazie a qualche buona opera di fantascienza come Star Trek.

Se un giorno, riusciremo nell’intento di poter realizzare un astronave con un motore a curvatura, potremo esplorare qualsiasi pianeta del nostro sistema solare e perché no, aprire una nuova era di esplorazioni e di turismo spaziale.

Altri articoli che ti potrebbero interessare:

Vota

Fai clic su una stella per votare

Voto medio 0 / 5. Conteggio voti: 0

Nessun voto