Anno 102025: un meteorite grande quanto Plutone si dirige verso la Terra. Prima che possa attraversare l’orbita di Saturno, un gruppo di sonde lo intercetta. Nel Centro di Sicurezza Spaziale in Alaska, il personale militare attiva un laser. Il sistema solare assiste a un improvviso bagliore, e del meteorite non resta nulla. Benvenuti nel futuro della civiltà di tipo 2, una società capace di controllare e sfruttare l’intera energia di una stella.
Per raggiungere il secondo livello nella Scala di Kardashev, l’umanità dovrà imparare a estrarre energia non solo dalle fonti sulla Terra, ma direttamente dal Sole. Non parliamo di comuni pannelli solari, ma di un’intera megastruttura attorno alla stella: una Sfera di Dyson. Fantascienza? Assolutamente sì. Per ora. Ma chissà, forse potrebbe essere un obiettivo tecnologico alla nostra portata nei prossimi millenni.
Il sogno della sfera di dyson
Una Civiltà di tipo 2 non è semplicemente un’evoluzione della società attuale, ma un salto gigantesco nella nostra capacità di sfruttare l’energia. Non si tratta di migliorare l’efficienza di un impianto eolico o di costruire più centrali nucleari, ma di catturare l’intera produzione energetica del Sole. Il design che permetterebbe questa incredibile impresa fu proposto per la prima volta dal professore dell’Università di Princeton Freeman Dyson nel 1960.
In termini moderni, la Sfera di Dyson è letteralmente un guscio colossale attorno a una stella e ai suoi pianeti più vicini.
Tale sfera raccoglierebbe tutta l’energia della stella e la convertirebbe in elettricità, rilasciando parte del calore sotto forma di radiazioni infrarosse. Il raggio di questa megastruttura raggiunge un’unità astronomica, cioè la distanza dalla Terra al Sole, e lo spessore del materiale è di circa 3 metri.
Cosa potrebbe andare storto con una struttura così massiccia? A dire il vero, quasi tutto. Il primo ovvio problema che dovremmo affrontare se tentassimo di costruire una Sfera di Dyson sono le risorse. Il fatto è che avremo bisogno di circa 1,5 × 10^24 tonnellate di materiale. Per fare un confronto, questa è la massa del pianeta più grande del Sistema Solare, Giove. Quindi, per costruire una Sfera di Dyson, l’umanità dovrebbe processare tutti gli asteroidi raggiungibili e poi smantellare diversi pianeti rocciosi per ottenere i materiali necessari. Ed è solo l’inizio.
Una sfida molto più che titanica
Se non bastasse tutto il materiale che serve per costruirla, la struttura stessa dovrebbe essere una sfera perfetta, altrimenti la gravità del Sole la accartoccerebbe come una pallina di stagnola. I materiali per la sfera dovrebbero anche essere estremamente resistenti. Dopotutto, persino il carburo di silicio più avanzato, considerato più affidabile del grafene, è inadatto a questo scopo.
Ma anche se riuscissimo a costruire questa megastruttura, sarebbe comunque molto instabile. Il fatto è che la stella all’interno della Sfera di Dyson deve essere perfettamente centrata e se, per esempio, un meteorite si schianta sulla struttura dall’esterno e ne modifica leggermente la posizione, la sfera inizia a spostarsi verso il Sole e collassa.
Questo significa che è impossibile costruire una tale megastruttura? Non proprio.
In realtà, l’umanità ha semplicemente frainteso Freeman Dyson. La sua sfera non è una struttura solida, ma un insieme di piccoli satelliti che formano uno sciame attorno a una stella. Questi catturano la radiazione solare e inviano l’energia alla Terra o a un altro ricevitore tramite trasmissione wireless.
Per questo, parlare di uno “Sciame di Dyson” suona già più realistico. Certo, avremo bisogno di tecnologie che ci permettano di trasmettere energia senza fili, ma tale struttura richiederà molto meno materiale di una sfera solida. Inoltre, la stabilità dello sciame sarebbe molto maggiore.
Oltre la sfera: le alternative “di Dyson”
Se pensate che il prefisso Dyson vada solo con la sfera o lo sciame, vi sbagliate. C’è anche la Bolla di Dyson, un sistema di satelliti con vele solari che non ruotano ma sembrano levitare attorno a una stella. Un’altra opzione è il Guscio di Dyson, una sorta di sfera al cui interno si può vivere. Ci sono poi il Guscio di Pakros o l’Anello di Niven, che possono diventare alternative alla Sfera di Dyson.
Ma qualunque sia l’opzione che l’umanità sceglierà, dovremo affrontare problemi. Anche per costruire un singolo anello o un sistema di satelliti, l’umanità avrà bisogno di molte più risorse di quelle che abbiamo sulla Terra. Quindi non avremo altra scelta che cercare materiali altrove. E mentre distruggere alcuni asteroidi non danneggerà il nostro sistema, lo stesso non si può dire per i pianeti.
Se decidessimo di smantellare Venere o Marte per ottenere materiali, per esempio, rischieremmo di cambiare l’orbita del nostro stesso pianeta. Inoltre, se costruissimo una Sfera di Dyson a tutti gli effetti, la luce del Sole non raggiungerebbe i pianeti oltre l’orbita terrestre. In tal caso, possiamo decisamente dimenticarci di colonizzare Marte o esplorare Plutone. In più, il primo brillamento solare potrebbe disabilitare parzialmente qualsiasi megastruttura attorno al Sole.
Civiltà di tipo 2, la sfida dell’energia illimitata
Ve la sto facendo difficile, lo so. Ma è la verità, siamo lontanissimi da cose del genere: e anche arrivandoci avremmo molti problemi accessori. Tanto per cominciare: la nostra stella produce circa 4 × 10^26 joule di energia al secondo. Anche se una Sfera o uno Sciame di Dyson potessero intercettare solo il 10% di quel volume, sarebbe comunque un oceano sconfinato di energia.
In un solo secondo questa megastruttura raccoglierebbe 40 trilioni di volte più energia di quella che l’umanità attualmente consuma in un giorno. Un’energia che andrebbe trasmessa e immagazzinata in qualche modo.
Il modo più efficace sarebbe convertire la luce solare in antimateria, (oggi non sappiamo ancora nemmeno come immagazzinarla, l’antimateria). Ipoteticamente ci sono diversi modi. Il primo è costruire trappole di campi magnetici che impediscono all’antimateria di entrare in contatto con la materia. Il secondo è mantenerla in un ambiente ultra-freddo.
Ma nessuno di questi magazzini è affidabile al 100% quando si tratta di grandi quantità di antimateria instabile. E se sbagliassimo, rischieremmo un’esplosione molto, molto peggiore di una nucleare. Dopotutto, quando antimateria e materia entrano in contatto, si annichiliscono e liberano un’enorme quantità di energia.
In sintesi: dalla prospettiva di un umano del 2025, QUALSIASI COSA può andare storta con la Sfera di Dyson, letteralmente ad ogni passo del percorso, dalla fase di progettazione alla produzione e al successivo stoccaggio dell’energia.
La vita quotidiana in una civiltà di tipo 2
Facciamo comunque finta che quando l’umanità diventerà una civiltà di tipo 2, comprenderemo molto meglio la fisica e riusciremo a costruire una fonte di energia infinita. I nostri problemi finiranno lì? Magari. Ma dove spenderà tanta energia questa civiltà di tipo 2? Per esempio, nello sviluppo di tutti i pianeti, satelliti e altri oggetti nel Sistema Solare.
L’umanità sarà in grado di estrarre minerali nella Fascia di Kuiper, raccogliere idrogeno su Giove o coltivare avocado su Fobos. Ancora di più, con tecnologie idroponiche avanzate potremmo trasformare Marte e le sue lune in enormi fattorie automatizzate.
Nuovi materiali come il grafene, l’aerogel e chissà che altro diventeranno diffusi più di quanto oggi è diffusa la plastica. Con il loro aiuto, l’umanità sarà in grado di creare tute spaziali avanzate con una migliore protezione dalle radiazioni, temperature estreme e vento solare. Inoltre, questi materiali potrebbero essere utilizzati in medicina. L’umanità dimenticherà per sempre le fratture e i problemi ossei perché saremo in grado di rinforzare lo scheletro con questi materiali.
Oltre a ciò, l’editing genetico diventerà molto comune. Saremo in grado di cambiare il colore della pelle o la nostra altezza. La cosa più interessante è che questa civiltà di tipo 2 molto probabilmente non avrà computer, smartphone e gadget simili a cui siamo abituati. Saranno sostituiti da impianti biologici che farebbero impallidire anche nuove tecnologie come le interfacce cervello-computer.
Una (relativa) sicurezza
Quando l’umanità diventerà una civiltà di tipo 2, minacce spaziali come giganteschi asteroidi non ci preoccuperanno più. Anzi: qualsiasi meteorite che vola verso di noi dalla Nube di Oort o dallo spazio interstellare diventerà una potenziale fonte di nuove risorse. Ma se l’oggetto rappresenterà una minaccia diretta per la Terra, l’umanità avrà già un’arma efficace nel suo arsenale che può distruggerlo in pochi secondi.
Lo immagino come una specie di “Morte Nera”: un satellite sferico che orbita attorno alla Terra con un diametro di circa 160 km. Al suo interno ci sarà un serbatoio di antimateria e quando la Terra rileverà un asteroide pericoloso in avvicinamento, la “Morte Nera” sparerà un raggio di antimateria per distruggerlo.
Per distruggere un oggetto spaziale è sufficiente applicare una forza leggermente superiore alla gravità che tiene insieme l’oggetto. Perché ciò accada, la massa dell’antimateria sparata deve essere uguale a circa 200 milionesimi della massa del meteorite. Per esempio, l’asteroide Apophis, che ha volato estremamente vicino alla Terra in diverse occasioni, ha una massa di circa 27 miliardi di kg. Ci vorrebbero meno di 5,4 kg di antimateria per distruggerlo.
I rischi esistenziali delle super-tecnologie
Mi chiedo: con l’aiuto di una tale Morte Nera sarebbe possibile distruggere qualsiasi minaccia… o distruggerci a vicenda? A proposito, la civiltà di tipo 2 avrà ancora una certa divisione in paesi, anche se sarà significativamente diversa da quella moderna? Chissà: magari proveremo ad immaginarlo in un’altra occasione.
Peraltro, il più grande pericolo per l’umanità non verrebbe nemmeno dall’interno, ma dall’esterno. Ad esempio, da rappresentanti di un’altra civiltà extraterrestre, magari piuttosto ostili.
Se arrivassero nel Sistema Solare, significherebbe che probabilmente hanno già raggiunto il livello successivo sulla scala di Kardashev, il terzo. È quando si aprono le opportunità di viaggi interstellari. Una tale civiltà non estrae più energia solo dalla propria stella, ma da fonti in tutta la galassia. E se dovesse rivelarsi aggressiva, la nostra “Morte Nera” sembrerà un bambino con una pistola ad acqua contro uno tsunami. Meglio nascondersi.
Il problema vero di una civiltà di tipo 2: l’invisibilità galattica
Appare ovvio che uno dei primi compiti della civiltà di tipo 2 è non rivelare la sua esistenza. E questo è quasi impossibile da fare, e tutto a causa della Sfera di Dyson. Il fatto è che qualsiasi megastruttura attorno al Sole, che sia una sfera, uno sciame, una bolla o un anello, emetterà parte dell’energia raccolta sotto forma di radiazione infrarossa. Ed è questa radiazione che ci renderà molto visibili alle civiltà extraterrestri.
I nostri scienziati stanno già indagando sulle fonti di radiazione infrarossa, cercando di trovare tracce di civiltà di tipo 2 nell’universo. Nel 2015, Jason Wright dell’Università della Pennsylvania, nell’ambito del progetto G-HAT, ha esaminato 100.000 galassie nell’intervallo infrarosso e non ha trovato nemmeno UNA traccia di civiltà avanzate. Questo significa che non ci sono esseri viventi intelligenti in tutte queste galassie? Molto probabilmente no, al contrario, esistono, ma per qualche motivo si stanno nascondendo dai ricercatori alieni.
Chiedi alla polvere
E se la polvere fosse una prova dell’esistenza di una civiltà avanzata? In tal caso, Brian Lacki, un ricercatore dell’Università della California, ritiene che le civiltà avanzate potrebbero ancora estrarre tranquillamente l’energia di una singola stella o addirittura di un’intera galassia. E una sorta di alternativa allo Sciame di Dyson, la smart dust, “polvere intelligente”, li aiuta a farlo.
Secondo Lacki, sarebbe un cluster di nanobot autoreplicanti che, come le megastrutture di cui parlavamo, raccolgono energia attorno a stelle, nebulose e altre fonti. Tale polvere funzionerebbe molto più efficientemente della Sfera di Dyson perché non sarebbe centralizzata e sarebbe in grado di fornire energia alle colonie in diverse parti della galassia. E questo è particolarmente utile quando si scopre il viaggio interstellare e si ha bisogno di “punti di ricarica” in sistemi stellari distanti.
Fuga cosmica: i motori stellari
Se anche l’umanità potesse sviluppare polvere intelligente nella fase di una civiltà di tipo 2, difficilmente ci aiuterebbe a passare inosservati. E se una squadra di navi di una civiltà ostile si muovesse verso la Terra, avremmo solo una cosa da fare: scappare. Tuttavia, dovremmo portare con noi l’intero Sistema Solare.
La Sfera di Dyson non è l’unica megastruttura che saremo in grado di costruire in futuro. Un’altra invenzione preziosa per noi sarà il Motore Stellare. Con il suo aiuto, faremmo muovere il Sole, insieme a tutti i pianeti, lungo una traiettoria data. Ma come possiamo spostare un’intera stella? In realtà ci sono diverse opzioni.
La prima è il propulsore Shkadov, dal nome del suo sviluppatore, l’ingegnere sovietico Leonid Shkadov. Un tale motore stellare è il più semplice possibile, consiste in un gigantesco specchio che orbita attorno al Sole, una sorta di vela solare. Questa megastruttura dovrebbe essere statica, cioè non ruotare attorno alla stella, ma pendere in un unico posto. Così la radiazione solare diventa asimmetrica, più forte sul lato opposto alla vela. È così che nascerebbe la spinta, costringendo il nostro Sole a muoversi verso la vela. Allo stesso tempo, pianeti e altri oggetti nel nostro Sistema Solare si muoverebbero insieme alla stella.
Verso l’infinito: il nostro destino cosmico
Saremmo in grado di sfuggire ai nostri vicini aggressivi usando il propulsore Shkadov? Se la vela stessa riflette esattamente la metà dell’energia solare, genererà una forza di spinta pari a circa 128 × 10^16 newton. È impressionante, ma non ci aiuterà. Scusate, solo brutte notizie. Il fatto è che con questo tipo di spinta, il Sistema Solare sarà in grado di raggiungere una velocità di 20 m al secondo in circa un milione di anni. E durante questo periodo copriremo una distanza di solo 300 di un anno luce. Solo in un miliardo di anni la nostra velocità aumenterà a 20 km/s e durante questo tempo avremo percorso circa 1/3 della Via Lattea, 34.000 anni luce. Sembra che a questo ritmo l’umanità non fuggirà da nessuna parte.
Fortunatamente il propulsore Shkadov non è la nostra unica opzione. L’astronomo Matthew Caplan dell’Università dell’Illinois ha proposto di utilizzare il plasma solare per spingere il Sole in una determinata direzione. Un propulsore Caplan è in effetti un gigantesco motore a reazione che dovrebbe essere posizionato accanto a una stella e utilizzare circa 1.000 kg del suo plasma ogni secondo. Ho visto un film di fantascienza, credo cinese, con una roba del genere. L’intera struttura si muoverebbe costantemente verso il Sole, emettendo un raggio di plasma dal lato opposto della stella e un getto di isotopo di ossigeno dall’altro. In questo modo, il motore spingerebbe letteralmente il Sole davanti a sé.
E questo metodo è molto più efficiente della vela di Shkadov. Il propulsore Caplan permetterebbe al Sole di raggiungere una velocità di 200 km/s in soli 5 milioni di anni. Quindi in 1 milione di anni saremo in grado di coprire una distanza di oltre 30 anni luce. Ciò significa che passeremmo accanto alla stella più vicina al Sistema Solare, Proxima Centauri, in 130.000 anni.
Ma potremmo muoverci ancora più velocemente. Alexander Svoronos dell’Università di Yale ha proposto di combinare i propulsori di Shkadov e Caplan in un’unica megastruttura, il rimorchiatore stellare di Svoronos. Come potete vedere, stiamo assistendo a una vera battaglia tra scienziati a chi la spara più grossa.
Svoronos propone di installare un motore alimentato ad energia solare invece della vela di Shkadov. Così agirebbe letteralmente come un rimorchiatore trascinando la stella. In teoria, il rimorchiatore stellare di Svoronos sarebbe in grado di accelerare il Sole fino al 27% della velocità della luce. Questo è poco più di 880.000 km/secondo. Tuttavia, per raggiungere questa velocità, il motore dovrebbe utilizzare così tanto carburante che il Sole si trasformerebbe in una nana bruna. In sintesi, l’umanità sarebbe in grado di sfuggire alle navi della civiltà di tipo 3, ma a quale costo?
Civiltà di tipo 2: l’opzione “Copperfield”
In ogni caso, abbiamo ancora un’opzione per fuggire da questa terribile realtà: letteralmente dileguarci. Come i trucchi di David Copperfield. Ricordate che vi ho parlato della smart dust che potrebbe sostituire una Sfera o uno Sciame di Dyson? Ognuna di queste minuscole particelle di polvere contenenti nanoelettronica potrebbe connettersi con altre per formare una rete. Lo scienziato Seth Shostak del SETI Institute e l’astronomo reale Martin Rees ritengono che una civiltà avanzata potrebbe caricare la propria coscienza in una tale rete. Se l’umanità ci riuscisse, esisteremmo simultaneamente in tutti gli angoli della Via Lattea, e la nostra galassia letteralmente prenderebbe vita.
E voi sareste disposti a caricare voi stessi in un minuscolo granello di polvere cosmica? Vi lascio con questa domanda, e tutto il tempo che volete per trovare una risposta.
