Una scala per il Paradiso

di Michael Martin-Smith

Chi di voi ha familiarità con la Torah o con il Vecchio Testamento ricorderà il sogno di Giacobbe in cui il Patriarca vedeva una scala che si estendeva davanti a lui da terra fino al cielo e che conduceva direttamente al Paradiso. Molti astro-umanisti avranno sicuramente speculato e fantasticato sulla possibilità di costruire realmente questa "Scala per il Paradiso"; in effetti è ampiamente condivisa l'opinione che già nell'antichità gli Ziggurat di Ur e le piramidi d'Egitto furono concepite come "Scale per il Paradiso".

Il pioniere spaziale russo Konstantin Tsiolkovskii è ritenuto essere il primo autore ad aver proposto nel 1895 una "Torre Spaziale" connessa all'idea di viaggio nello spazio ma, riconoscendo la mancanza di un qualsiasi materiale adeguato alla costruzione di una tale torre, continuò a basare le sue idee su razzi a propellente liquido.

Nel 1960 l'ingegnere sovietico Yuri Artsutanov scrisse un libro intitolato “Nello spazio con l'aiuto di una locomotiva elettrica”, in cui proponeva una ferrovia verticale tenuta al suo posto da un contrappeso posto oltre l'orbita geostazionaria, lungo la quale un veicolo a propulsione elettrica potesse salire in orbita regolarmente, in sicurezza e a basso costo prelevando energia solamente dalla rete elettrica. Nel 1966 Artsutanov divulgò questa idea in un giornale a larga tiratura, Sputnik, che ebbi la fortuna di leggere mentre ero a scuola.

Nel 1978 il famoso racconto di Sir Arthur C. Clarke “Le fontane Paradiso” divulgò ulteriormente il concetto di ascensore spaziale, localizzando la costruzione dell'ascensore in Sri Lanka, un sito quasi equatoriale, nel palazzo abbandonato di un antico e visionario signore Buddista. Benché l'idea fosse ora posta su basi scientifiche più solide e molti dei problemi legati al mantenimento della vita nello spazio a alla meccanica orbitale fossero ormai affrontati e risolti, la prospettiva di costruire un cavo lungo 100.000 Km con un gigantesco contrappeso nello spazio mancava ancora della soluzione di un problema fondamentale: con quale materiale si poteva costruire un cavo sufficientemente sottile ma dotato della necessaria resistenza alla tensione?

Sir Arthur, interrogato sulla fattibilità del progetto, diede la celebre risposta che l'Ascensore Spaziale sarebbe diventato realtà 50 anni dopo che tutti avessero smesso di ridere dell'idea. E’ soltanto negli ultimi 3-5 anni che alcune persone serie hanno effettivamente smesso di ridere e stanno scommettendo sull'idea che, come a volte capita, Sir Arthur sia stato conservativo nelle sua stima sul tempo necessario. Alla luce di recenti sviluppi , in effetti, 50 anni sembrano troppi. Alcuni entusiasti, attivi in questo campo sperano di riuscire a realizzare l'ascensore spaziale in meno di 20 anni e Sir Arthur stesso ha recentemente rivisto la sua stima portandola a 25 anni.

Cos' è cambiato?

La teoria predice che, affinché un cavo possa reggere il proprio peso per 100.000 Km con un diametro accettabile, occorra utilizzare una fibra capace di sopportare una trazione di 65-120 Giga Pascal; come riferimento si consideri che il miglior acciaio arriva a circa all' 1% di questo valore e che il Kevlar può arrivare al meglio a circa 5Gpa.

Per poter sollevare un carico di 20 tonnellate fino all'orbita Geostazionaria tramite un tale cavo è inoltre richiesto un contrappeso di circa 600 tonnellate a 100.000 Kms per fornire la forza centrifuga necessaria per tendere il cavo stesso.

Negli ultimi 3 anni è stato fabbricato un materiale che può potenzialmente fornire 50-100 GPa (50-100 volte più robusto dell'acciaio e più leggero della fibra di vetro) e che, in teoria, può essere sviluppato per raggiungere la robustezza richiesta. Si tratta di una nuova forma di carbonio – i nanotubi in carbonio – che potenzialmente posseggono la robustezza e la leggerezza necessaria alla realizzazione del cavo di un ascensore spaziale. I nanotubi in carbonio, scoperti nel 1979, stanno ora raggiungendo la maturità . Un nanotubo di carbonio è un insieme di atomi di carbonio disposti in modo da formare un cilindro di solo pochi nanometri di diametro. I cilindri possono essere tessuti insieme o disposti in tubi a parete multipla.

Sono in corso ricerche sulla miglior struttura per la realizzazione di cavi composti da nanotubi di carbonio e ai relativi processi di fabbricazione su larga scala. Una dimostrazione delle capacità richieste è attesa entro 2-3 anni. Al momento la fabbricazione è possibile solo su piccola scala per scopi di ricerca, ma nell' Aprile del 2005 Bradley Edwards ha formato un gruppo (il Liftport Group) con l'obbiettivo di studiare e sviluppare tutte le tecnologie necessarie per la costruzione di un Ascensore Spaziale compresa la costituzione, nel Giugno 2005, di una compagnia (Lifeport Nanotech) a Millville nel New jersey che ha l'obbiettivo di sviluppare e produrre nanotubi in carbonio su scala industriale; inizialmente i suoi prodotti saranno utilizzati per attività di Ricerca & Sviluppo in vista di applicazioni “terrestri”, per esempio apparecchiature elettroniche quantistiche, nanotecnologie, sorgenti di luce ultrabrillanti per telecomunicazioni, sensori, applicazioni per l'industria automobilistica ed aerospaziale e, insieme agli anticorpi monoclonali, applicazioni mediche per la diagnosi e cura del cancro; queste applicazioni dovrebbero generare fatturato prima che l' Ascensore Spaziale sia una realtà.

Numerosi lavori, sotto forma delle conferenze annuali dedicate all' Ascensore Spaziale e di specifici contributi tecnici, stanno già indirizzando i molti problemi pratici legati alla costruzione e alla gestione di un Ascensore Spaziale – tra cui: i siti di lancio (Edwards predilige una piattaforma galleggiante situata nei pressi dell'equatore) modalità di collisione e di guasto, corrosione, micrometeoriti, sicurezza, radiazioni provenienti dalla fascia di van Allen durante la salita. Il piano prevede di indirizzare e risolvere le problematiche principali entro il 2008 e di costruire il primo ascensore prototipale entro il 2018 (se si riuscirà a raccogliere fondi per 5-10 miliardi di dollari).

Si prevede che il primo ascensore sarà costituito da un nastro sottile pesante circa un chilogrammo per chilometro, solleverà 5 tonnellate al giorno con un contrappeso di 13 tonnellate. Il primo ascensore potrà sollevare ulteriori cavi e contrappesi in modo che l'impianto potrà crescere quando il traffico lo richiederà. Se e quando l'ascensore trasporterà passeggeri -ad esempio ad un hotel orbitante geostazionario, ad una clinica o a chissà che altro- il viaggio avrà una durata di circa una settimana ed un costo di circa 50.000 dollari. L' hotel Geostazionario funzionerà anche come “punto di salto” verso la Luna, Marte e qualsiasi altra destinazione nello spazio – dove analoghi ascensori spaziali potranno essere creati.

I primi passi verso questo obbiettivo sono già stati percorsi. Il 20 settembre dello scorso anno Lifeport ha dimostrato la fattibilità di sollevare carichi lungo un nastro sottile ad un'altitudine di 300 metri, e nei prossimi mesi estenderà le prove fino ad un'altitudine di 1.500 metri.

I Premi “Ascensori Spaziali”

La NASA, seguendo le orme della X Prize Foundation, sta offrendo, a partire da quest'anno, premi annuali per i miglioramenti nelle tecnologie di sollevamento basate su raggi di energia e sull' utilizzo di “guinzagli”, nel frattempo la Spaceward Foundation sta lanciando un premio annuale per la progettazione di apparati in grado di “arrampicarsi” su un cavo sottile alimentati da energia elettrica trasmessa tramite un raggio.

I primi “Giochi dell'ascensore spaziale” si sono tenuti sotto gli auspici di NASA Ames nell' Ottobre del 2005 e promettono di diventare un evento annuale. Ci si aspetta che i materiali utilizzati per la costruzione dei cavi aumentino anno dopo anno in robustezza e leggerezza grazie anche allo stimolo di competizioni e premi come questi.

Nel frattempo Brad Edwards e il Lifeport Group stanno proseguendo per la loro strada più commerciale con il lancio di numerose aziende che gettano le basi di una nuova industria.

Grazie alla disponibilità di nuovi materiali, allo stimolo di premi e di prodotti commerciali sembra che il tempo dell' Idea di ascensore spaziale sia infine arrivato.

Siamo nell' era dei “Fratelli Wrights” di una nuova via per lo Spazio e di tutte le sue promesse, con buone ragioni di sperare che, come nei giorni pionieristici dell' Aviazione, la velocità degli sviluppi ci stupirà.

Benvenuti nel futuro!

[Traduzione dall'Inglese: Franco Pallavicini]

[032. MMS. TDF. 2005 - 01. 01. 2006]