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Le travi di trazione dei film fantasy potrebbero diventare realtà
La serie Star Wars: Andor è stata una piacevole sorpresa quest'anno. Non solo abbiamo ottenuto una trama eccellente e il franchise di Star Wars ha ottenuto nuovi contenuti dopo tanto tempo, ma abbiamo anche potuto assistere a una scena che rimarrà nei nostri ricordi per sempre. Stiamo parlando di un duello spaziale: da un lato c'era il leader dei ribelli Luthen, dall'altro c'era una nave da guerra imperialista che catturò il ribelle con un raggio di traino.
La tecnologia del raggio di trazione potrebbe diventare realtà. Gli scienziati stanno sviluppando un raggio di trazione elettrostatica con prestazioni molto simili a quelle a cui siamo abituati nei film di fantascienza. Siamo ancora lontani anni luce dall’usarlo per cacciare gli alieni. Dovrebbe essere utilizzato per rimuovere i detriti spaziali dall'orbita terrestre.
Le aspettative sono alte. L'industria spaziale commerciale fiorì inaspettatamente grazie ai terrestri più ricchi. Elon Musk, Jeff Bezos, Blue Origin, Virgin Galactic… Questi sono i nomi di individui e aziende che mandano le persone con i portafogli più ampi in viaggi turistici nello spazio. Con i rinnovati investimenti nel settore spaziale, tuttavia, sorgono interrogativi sull’inquinamento. Nei prossimi anni, i paesi che investono molto in questa nuova corsa allo spazio (USA, Russia, Cina …) stanno pianificando di lanciare altri satelliti nell'orbita terrestre già saturata.
Nel corso del tempo, i satelliti defunti e danneggiati e tutti i detriti dei voli spaziali commerciali potrebbero trasformare l’orbita in un’enorme discarica di rifiuti. Anche le collisioni con veicoli spaziali operativi, le particelle che si schiantano sulla Terra, l'inquinamento dell'atmosfera con metalli e simili rappresentano un grande pericolo. Gli esperti avvertono che il boom dell’industria spaziale rischia di fermarsi ancor prima di aver completamente spiegato le sue ali.
Con l'aiuto di un raggio di trazione elettrostatico potrebbe essere utilizzato per spostare in sicurezza le navi e i satelliti disabilitati. Non è ancora chiaro se ciò significhi tornare sulla Terra per scopi di riciclaggio o nello spazio. Anche se una trave trainata non risolverebbe completamente il problema dei detriti spaziali, il concetto presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi proposti per lo smaltimento dei detriti spaziali.
Un prototipo potrebbe costare milioni di dollari e una versione funzionante e in scala reale molto di più. Ma se sarà possibile superare gli ostacoli finanziari, la trave trainante potrebbe prendere vita nel prossimo decennio, dicono i suoi costruttori. "La scienza ha le prove, ma i finanziamenti non ci sono", ha detto la ricercatrice del progetto Kaylee Champion, una studentessa di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università del Colorado Boulder.
La gravità artificiale non è ottenibile con la tecnologia umana
La tecnologia della gravità artificiale mostrata nella serie Star Wars è decisamente fuori dalla portata della tecnologia umana. Ma il concetto ha ispirato Hanspeter Schaub, professore di ingegneria aerospaziale presso l’Università del Colorado Boulder, a creare una variante più realistica.
Schaub è il primoÄ ha avuto l'idea dopo il primo grande lancio satellitare nel 2009, quando il satellite operativo per comunicazioni Iridium 33 si è schiantato contro la defunta navicella spaziale militare russa Kosmos 2251, inviando diversi satelliti nell'orbita terrestre. come 1800 pezzi di rifiuti. Dopo questo disastro, Schaub voleva evitare che si ripetesse. Per raggiungere questo obiettivo, ha scoperto che potremmo portare in salvo le navicelle spaziali utilizzando l’attrazione tra oggetti caricati positivamente e negativamente per “attaccarci” insieme.
Nel decennio successivo Schaub e colleghi perfezionarono il concetto. Ora sperano che un giorno può essere utilizzato per spostare i satelliti morti fuori dall'orbita geostazionaria o orbitare attorno all'equatore terrestre, dove la velocità dell'oggetto corrisponde alla rotazione del pianeta, facendo sembrare che l'oggetto sia fisso in posizione sopra un certo punto sulla Terra. Ciò libererebbe quindi spazio per altri oggetti in orbita.
Come funziona il raggio di attrazione elettrostatica?
Un raggio di trazione elettrostatico utilizzerebbe un veicolo spaziale di servizio dotato di un cannone elettronico che sparerebbe elettroni caricati negativamente su un tenditore. satellite, ha detto Champion. Gli elettroni darebbero al bersaglio una carica negativa mentre lascerebbero la nave di servizio con una carica positiva. Spiega che l'attrazione elettrostatica terrebbe insieme gli oggetti, anche se sono separati da 20 a 30 metri di spazio vuoto.
Una volta che il velivolo e il bersaglio erano "incollati insieme", il militare poteva tirare il bersaglio fuori dall'orbita senza toccarlo. Idealmente, il satellite o il bersaglio inattivo verrebbero trascinati in una "orbita del cimitero", che è più lontana dalla Terra. Poteva galleggiare tranquillamente lì per la maggior parte del tempo.
L'attrazione elettrostatica tra i due veicoli spaziali sarebbe estremamente debole a causa dei limiti della tecnologia dei cannoni elettronici e della distanza che il veicolo dovrebbe percorrere per evitare collisioni, ha affermato il ricercatore del progetto Julian Hammerl, dottorando presso la CU Boulder. La nave di servizio dovrebbe quindi muoversi molto lentamente e potrebbe impiegare più tempo. più di un mese per spostare completamente un singolo satellite fuori orbita.
La velocità è "la principale differenza tra fantascienza e realtà", ha concluso Hammerl.
Vantaggi e limiti
Un raggio di trazione elettrostatico presenterebbe un grande vantaggio rispetto ad altri metodi proposti per lo smaltimento dei detriti spaziali, come reti giganti, arpioni e sistemi di attracco fisico. funzionerebbe senza tocco.
"Un grande veicolo spaziale morto, delle dimensioni di uno scuolabus, ruota molto velocemente", ha detto Hammerl. "Se si spara con un arpione o si utilizza una grande rete, il contatto fisico può danneggiare il veicolo spaziale in funzione, aggravando così il problema dei detriti spaziali."
Gli scienziati hanno proposto altri metodi senza contatto, come l'utilizzo di potenti magneti, ma produrre enormi magneti è estremamente costoso e probabilmente interferirebbe con il sistema di governo della nave di servizio.
La limitazione principale del raggio di trascinamento elettrostatico è la sua velocità, ovvero il fatto che il metodo è lento. Intorno alla Terra ce ne sono ancora di più di 550 satelliti e possiamo aspettarci che questo numero cresca in modo significativo nei prossimi decenni.
Se i satelliti venissero spostati uno dopo l’altro, un unico raggio di attrazione elettrostatica non riuscirebbe a tenere il passo con il numero di satelliti che stanno raggiungendo la fine della loro vita. Ne avremmo bisogno di più. Un'altra limitazione di un raggio di trascinamento elettrostatico è che funzionerebbe troppo lentamente per essere pratico per ripulire pezzi più piccoli di detriti spaziali.
L’ostacolo più grande è il costo. Il team non ha ancora effettuato un'analisi completa dei costi della nuova tecnologia, ma secondo Schaub, probabilmente ci vorrebbe più dieci milioni di dollari. Tuttavia, una volta che la nave di servizio fosse stata nello spazio, la sua gestione sarebbe stata relativamente efficiente.
Quali ostacoli li attendono nei prossimi anni?
I ricercatori stanno attualmente lavorando su una serie di esperimenti presso l’Electrostatic Charging Laboratory for Plasma-Spacecraft Interactions (ECLIPS) presso l’Università del Colorado Boulder. Una camera a vuoto metallica delle dimensioni di una vasca da bagno dotata di un cannone elettronico consente al team di "eseguire esperimenti unici che quasi nessun altro può attualmente fare". Pertanto, simulano gli effetti dell'elettrostatica su scala più piccola.
Una volta che la squadra sarà pronta, l’ultimo e più difficile ostacolo sarà garantire i fondi per la prima missione. La maggior parte dei costi della missione verrebbero sostenuti nella costruzione e nella messa in servizio della nave di servizio a trave trainata. Tuttavia, i ricercatori vorrebbero idealmente lanciare due satelliti per il primo test – una trave trainante e un bersaglio che potrebbe essere controllato, il che significherebbe di più controllo sui loro esperimenti, ma raddoppiò anche i costi.
In caso di successo del finanziamento, il progetto potrebbe prendere vita in 10 anni.
