Riuscire a portare la massa dalla superficie della Terra in orbita a gravità zero è sempre stato un traguardo gigantesco: servono enormi quantità di energia, carburante e denaro, per portare nello spazio anche solo pochi chili di qualcosa. Abbiamo lanciato razzi giganteschi con carichi minuscoli, e stiamo provando a lanciarli con una “fionda centrifuga“. Chissà. E se costruissimo un ascensore spaziale?
Cos’è un ascensore spaziale?
Naturalmente non si tratta di ascensori nel senso convenzionale del termine. Sebbene un ascensore spaziale possa effettivamente spostare gli oggetti verso l’alto e verso il basso, è più utile pensare a un mezzo del genere come ad una ferrovia.
In sostanza, un ascensore spaziale sarebbe un gigantesco cavo di collegamento che si estende dal suolo ad un punto che si trova tra i 35.000 e i 100.000 chilometri (22.000-62.000 miglia) sopra la Terra, ad una stazione spaziale in orbita che fungerebbe da contrappeso.
E cosa manterrebbe questo lunghissimo cavo dell’ascensore spaziale teso per permettere ai “vagoni” di salire e scendere? La potenza della rotazione terrestre, grazie alla forza centrifuga.
Quali sarebbero i vantaggi?
I vantaggi dell’utilizzo di un ascensore spaziale rispetto alla missilistica tradizionale sarebbero molteplici. Il prezzo dell’invio di massa nello spazio scenderebbe da circa 10.000 dollari al chilo a soli 100 dollari.
Un ascensore spaziale offrirebbe a governi e aziende un mezzo enormemente più veloce per portare persone e merci nello spazio.
Renderebbe molto più semplice e rapida la costruzione di stazioni spaziali e insediamenti destinati alla Luna e a Marte.
Fornirebbe un percorso più sicuro e affidabile per un’industria del turismo spaziale redditizia.
Contribuirebbe a far arrivare più energia sulla Terra, riducendo i costi per il lancio e i test di specchi solari e stazioni per inviare energia dallo spazio.
Infine, Ia sicurezza. Poche incognite: il viaggio sarebbe più lento, ma senza sollecitazioni come quelle attuali. E con capacità di carico molto maggiori.
Come è nata l’idea dell’ascensore spaziale?
Le origini dell’idea nascono in Russia: lo scienziato sovietico Konstantin Tsiolkovsky (uno dei padrini della scienza missilistica insieme a Goddard e Oberth) ne parlò per la prima volta già nel 1895. La sua proposta era sostanzialmente una torre costruita così in alto da raggiungere lo spazio esterno.
Oltre 60 anni dopo, ancora in Russia, nacque l’idea moderna di ascensore spaziale. Fu un altro scienziato, Yuri Artsutanov, a concepire nel 1959 una “tensostruttura” tenuta in posizione grazie alla forza centrifuga.
Come mai non ne abbiamo già uno, 130 anni dopo la prima idea? A parte i costi di costruzione di una struttura del genere, l’ostacolo principale è rappresentato dai materiali con cui costruire un cavo dalla lunghezza incredibile. I nanotubi di carbonio, spesso considerati la migliore opzione, non sono gli unici candidati: in lizza ci sono anche carburo, nitruro e nanofili di silicio.
Come sarebbe fatto un ascensore spaziale?
I piani attuali ruotano tutti intorno a 6 sezioni: la stazione di terra, il cavo, il contrappeso, la stazione spaziale, i “vagoni” e la fonte di alimentazione di tutto il sistema. Il contrappeso deve essere posizionato all’estremità più lontana del cavo, mentre la stazione stessa deve trovarsi in un punto in cui la massa sopra di essa è uguale a quella sotto.
Le fonti di energia immaginate come guida per i vagoni? Un mix di laser e celle solari, ma qualcuno ipotizza anche reattori a fusione.
Con un ascensore spaziale, i vagoni potranno portare persone e merci in una stazione spaziale orbitante, o aiutare satelliti e sonde a finire in orbita, o andare verso destinazioni molto più lontane, come la Luna, Marte, la fascia degli asteroidi e oltre.
Esistono già piani ufficiali?
L’Advanced Projects Office del Marshall Space Flight Center della NASA ha messo a punto un piano ufficiale.
Il concept NASA di ascensore spaziale è una struttura che si estende dalla superficie della Terra all’orbita geostazionaria terrestre (GEO), a 35.786 km di altitudine. La torre sarebbe alta circa 50 km con un cavo legato alla cima. Il suo centro di massa si troverebbe in orbita, così da far ruotare l’intera struttura in sincronia con la rotazione terrestre. Lungo il cavo, veicoli elettromagnetici trasporterebbero persone, carichi utili ed energia tra lo spazio e la Terra.
Usando nanotubi di carbonio, un cavo di soli 7 cm di spessore sarebbe in grado di spostare 1.000 tonnellate di carico in un giorno solo. Per assemblare la ISS, che ha lo stesso peso, ci abbiamo messo più di 10 anni.
Secondo un’analisi della Spaceward Foundation, che vi linko qui, la forza specifica (una misura di stress/densità nota come Pascal) necessaria per un cavo sarebbe tra 30-40milliYuris, o 30-40 milioni di Pascal: circa 75 volte la forza specifica del filo d’acciaio.
Un futuro… Spaziale
Il nostro futuro nello spazio dipende da tre fattori cruciali. Primo, quello economico: (disinvestire nelle armi e aumentare i fondi per la ricerca e lo sviluppo delle missioni non sarebbe male). Secondo, quello creativo: servono modi nuovi e più efficaci per raggiungere l’orbita e viaggiare. Terzo, quello culturale: serve formare nuovi scienziati spaziali e missilistici, ed educare le nuove generazioni ad abbandonare l’arcaica subcultura di “andare nello spazio non serve a risolvere alcun problema sulla Terra”.
L’ascensore spaziale è il prossimo grande “salto” di cui abbiamo bisogno. E magari, con finanziamenti e sforzi scientifici adatti potrebbe diventare una realtà prima del previsto.
