Energia solare dallo spazio: un buon motivo per avviare la colonizzazione dello spazio vicino

di A. Cavallo

La relazione dell'International Panel on Climate Change dell'ONU a proposito del riscaldamento globale ha riacceso la discussione sull'argomento dell'energia e delle scelte che si devono fare sul tema nel prossimo futuro. In questo numero di TDF si spiega abbondantemente come l'origine umana del riscaldamento attuale del clima sia in realtà dubbia. Quello che sappiamo con certezza è che il riscaldamento almeno in alcune parti del mondo c'è, anche se non è nemmeno sicuro se sia veramente globale. Ma il problema energetico esiste: la disponibilità di petrolio sta realmente diminuendo, al di là degli aumenti di prezzo in parte speculativi che vediamo in questi giorni; l'uso delle fonti fossili ha comunque molte controindicazioni. E' sicuramente necessario rivedere il modo in cui gestiamo la produzione di energia nel mondo intero (l'Italia è poi un caso particolare che non tratteremo qui).

Ovviamente la civiltà umana ha bisogno di fonti energetiche e nella storia dell'umanità ne sono state adottate parecchie. Nel mondo antico, la principale fonte di energia erano i muscoli umani e animali, o meglio il cibo per esseri umani e animali domestici trasformato in energia meccanica dai muscoli; parallelamente si faceva uso di combustibili di origine vegetale o animale come la legna e lo sterco. Se i teorici della decrescita avranno successo, oppure se si farà qualche altra grossa stupidaggine, in futuro potremmo tornare nuovamente a quelle fonti energetiche come uniche risorse. Nel tempo l'umanità ha imparato a servirsi prima di tutto dell'acqua corrente e del vento, poi dei combustibili fossili, infine dell'energia nucleare. L'adozione del carbone e dell'energia idraulica come fonti principali consentì la rivoluzione industriale del XVIII e XIX secolo. Da allora abbiamo costruito una civiltà globale che per sopravvivere ha bisogno di un flusso di energia sempre crescente.

Non possiamo nasconderci infatti che le necessità energetiche dell'umanità continueranno a crescere. Se è pur vero che il miliardo di persone che formano il mondo sviluppato può benissimo ridurre i suoi consumi senza peggiorare il tenore di vita, non possiamo però raccontare a tutti gli altri che non hanno il diritto di godere della civiltà moderna. In particolare due miliardi e mezzo di cinesi e di indiani si sono alacremente incamminati sulla strada dello sviluppo, con la prospettiva di moltiplicare per più di tre volte l'attuale consumo di prodotti energetici a livello planetario. Come ho già detto in altre occasioni, dobbiamo scegliere se farci la guerra per le risorse che ci sono o trovare altre soluzioni.

Il dibattito sul riscaldamento globale ha poco a che vedere col problema energetico in sé. Quello che dobbiamo fare è trovare soluzioni per migliorare la qualità della vita dell'intera umanità. Riempire il mondo di centrali alimentate a combustibili fossili è sbagliato, se esse causano danno all'ambiente, perché questo peggiora la vita delle persone, non per motivi di altro genere. E' del tutto evidente d'altro canto che avremo sempre bisogno di energia in quantità significative e che per migliorare la vita di tutta l'umanità sarà necessario aumentare ancora i consumi globali, anche se è giusto che i paesi più sviluppati lavorino per evitare gli sprechi a casa loro.

Detto questo, dobbiamo analizzare serenamente quali dovranno essere le fonti di energia del futuro prossimo e di quello più remoto. Le fonti rinnovabili hanno appunto il vantaggio di non esaurirsi; dobbiamo però vedere come potremo fare per ottenere da esse l'energia che ci serve. Le uniche vere fonti primarie di energia che conosciamo sono il Sole e l'energia nucleare, includendo fusione e fissione. Ci concentriamo qui sulla fonte solare, rimandando per il nucleare ad un'altra occasione.

L'energia solare si può convertire nella forma più maneggevole, quella elettrica, in due modi: direttamente con celle fotovoltaiche oppure indirettamente tramite un ciclo termodinamico (scaldando un fluido e facendolo espandere in una turbina). In entrambi i casi, sfruttandola al suolo ci si scontra col grande problema della sua scarsa densità e della sua disponibilità limitata da fattori inderogabili come il ciclo giorno/notte e le stagioni, oltre che con l'aleatorietà del tempo meteorologico. Quest'ultima limitazione si può superare piazzando impianti nei deserti, dove almeno la meteorologia non crea problemi. Ma nello spazio le limitazioni sono assai minori: non ci sono cicli giorno-notte o stagionali, non c'è l'assorbimento atmosferico a ridurre la già bassa densità energetica in arrivo.

Rispetto al solare a terra, quello nello spazio ha però due svantaggi: è necessario realizzare grandi impianti nello spazio, il che oggi è molto costoso, e occorre inviare a terra l'energia prodotta senza collegamenti solidi, quindi nuovamente tramite radiazione elettromagnetica. In particolare, si utilizzerebbero le microonde. La fattibilità tecnica, con la tecnologia oggi disponibile, a detta di chi ha provato a lavorarci non è in discussione. Si tratta soltanto (non che sia poco...) di ingegnerizzare le soluzioni e finanziare la realizzazione dei primi sistemi sperimentali, e poi delle centrali di produzione vere e proprie. Tuttavia fino ad oggi non è stato realizzato nemmeno un prototipo dimostrativo.

Il fatto è che i costi del solare spaziale ad oggi sono straordinariamente alti, a causa non soltanto del costo elevato dei sistemi solari in sé, che affligge anche le realizzazioni terrestri, ma soprattutto del costo elevato della loro messa in orbita. Ci scontriamo, insomma, con il solito problema del costo di innalzare qualunque cosa dal fondo del pozzo gravitazionale in cui viviamo, per portarla in orbita o oltre. E' chiaro che le soluzioni sono sempre le stesse: ridurre il costo della messa in orbita oppure utilizzare materie prime non terrestri. Ma per dare inizio ad una nuova tecnologia occorre che qualcuno sia disponibile a pagare il conto.

La novità degli ultimi mesi è che il Ministero della Difesa americano sta prendendo in considerazione la produzione di energia tramite sistemi solari spaziali per l'uso delle sue forze all'estero. E' stato pubblicato da parte del National Security Space Office uno studio secondo il quale è molto importante per le forze armate americane disporre di fonti di energia che non siano soggette a rischi per le linee di rifornimento e siano disponibili in qualunque parte del pianeta senza limitazioni, descrizione che si attaglia perfettamente al solare basato nello spazio (SBSP Space Based Solar Power). A questo indirizzo si trovano il sommario ed anche il testo completo dello studio.

Come ricorda l'NSSO, la NASA e il DoE (Ministero dell'Energia) hanno abbandonato alcuni anni fa gli studi sull'energia solare dallo spazio per i motivi di costo indicati anche da noi. Ora però, in seguito alla crescita impetuosa del prezzo del petrolio ed ai grandi progressi nelle celle fotovoltaiche, secondo l'NSSO è giunto il momento di riprendere l'attività con decisione. Il piano prevede vari dimostratori, per arrivare ad una centrale da 5-10 MW in orbita geostazionaria. Costo previsto di quest'ultima attorno a 10 miliardi di dollari... Al momento non si prospetta un finanziamento diretto del Pentagono, ma se non altro si comincia ad esercitare pressione sugli altri dipartimenti governativi per ottenere la ripresa dello sviluppo di questa fonte energetica.

Come fa notare Al Globus di Ad Astra in quest'altro articolo, per rendere il solare dallo spazio una fonte di energia significativa, al di là di applicazioni speciali, tra le quali includerei anche quelle militari, occorre che i materiali utilizzati non siano di provenienza terrestre ma lunare (oppure, io aggiungerei, asteroidale). Una volta attivato il circolo virtuoso della colonizzazione dello spazio esterno, lo sviluppo di un'industria estrattiva e manifatturiera basata sulla Luna (e sugli asteroidi vicini) costituirebbe la base per risolvere davvero qualunque problema energetico anche a terra... Secondo Globus la spinta legata alla ricerca di fonti di energia non esauribili e strategicamente sicure può dare il necessario impulso alla colonizzazione della Luna.

Il problema del costo iniziale per fare il "bootstrap" dell'industrializzazione dello spazio vicino alla Terra non sarebbe così grave se si considerasse, come fa notare Globus, che oggi gli Stati Uniti spendono cifre favolose per mantenere un enorme apparato militare e gestire spedizioni costosissime come quella in Iraq (sulla quale il giudizio deve essere severissimo in primo luogo perché si è trattato di una guerra d'aggressione, cosa in sé immorale, basata su pretesti falsi per di più, gestita infine in modo stupido oltre che criminoso) - mentre lo sviluppo di una fonte di energia come l'SBSP darebbe un contributo alla sicurezza nazionale americana molto più importante e duraturo! Come facevo notare in un articolo precedente, il costo attualizzato dell'intero programma Apollo, dal primo progetto alla chiusura del programma dopo sei allunaggi, fu pari al costo diretto di due anni di guerra in Iraq. Ma l'avvio dell'industrializzazione dello spazio genererebbe le condizioni per risolvere definitivamente il problema della dipendenza energetica da aree politicamente instabili del pianeta Terra, quindi il suo valore sarebbe immenso anche sul piano strategico.

Questo è un primo esempio concreto di uso dello spazio come risorsa e non come terreno di ricerca pura, ed in particolare dei vantaggi che possiamo ottenere colonizzando lo spazio circumterrestre, comprendente la Luna e gli asteroidi vicini alla Terra - proprio quelli che Hollywood ed i media in generale amano presentarci come possibili minacce! Acquisirne il controllo a scopo industriale potrebbe essere utile anche per essere pronti nel caso in cui qualcuno minacciasse di caderci in testa...

 [003.AC.TDF.2007 - 04.12.2007]