Esplorare la Via Lattea – Il viaggio più veloce della luce (FTL) è un sogno irrealizzabile?

La velocità della luce nel vuoto è circa 299.792 km/s. Il valore di circa 11 km/s si riferisce a voli con equipaggio come Apollo 10 rispetto alla Terra, non alla massima velocità di tutti i veicoli costruiti dall’uomo. Sonde senza equipaggio hanno raggiunto velocità molto maggiori rispetto al Sole. Non è però stata dimostrata alcuna tecnologia funzionante per viaggi o comunicazioni più veloci della luce (FTL).

Le distanze cosmiche e i progetti di missioni umane su Marte stimolano la ricerca sui viaggi spaziali rapidi. Un preprint teorico del novembre 2023 ha proposto un possibile modello matematico per comunicazioni FTL. Non si tratta della dimostrazione di un dispositivo fisico né della garanzia che una simile tecnologia possa essere realizzata.

Una proposta teorica per comunicazioni più veloci della luce

Nell’articolo “Hyperwave: Hyper-Fast Communication within General Relativity”, Lorenzo Pieri propone bolle di curvatura di raggio piccolissimo per trasmettere informazioni. Distribuzioni tubolari di energia negativa predisposte lungo il percorso, chiamate hypertube, nel modello accelererebbero e rallenterebbero le bolle lungo una traiettoria stabilita.

La proposta riprende la bolla di curvatura descritta da Miguel Alcubierre nel 1994. Lo spazio davanti alla bolla si contrae e quello dietro si espande. Matematicamente ciò può produrre uno spostamento effettivo superluminale senza superare localmente la velocità della luce. Una soluzione delle equazioni non dimostra tuttavia la realizzabilità di una macchina. Il modello richiede una particolare distribuzione di densità di energia negativa. L’effetto Casimir riguarda forze misurabili dovute ai campi quantistici, ma non fornisce di per sé una fonte di energia pronta per un motore a curvatura.

Pieri considera piccole bolle per la comunicazione anziché il trasporto di veicoli. Il raggio molto ridotto diminuisce l’energia negativa totale richiesta dal modello. Secondo l’autore:

“…il fabbisogno totale di energia negativa diventa inferiore all’energia contenuta in un fulmine, oltre 70 ordini di grandezza al di sotto del motore di Alcubierre originale.”

Nel modello, le emissioni di particelle ad alta energia prodotte durante il rallentamento delle bolle potrebbero essere modulate per codificare informazioni. Questa possibilità di trasmissione FTL resta teorica.

• Creare e stabilizzare bolle di curvatura di raggio piccolissimo
• Produrre la distribuzione necessaria di densità di energia negativa
• Controllare con precisione il movimento e il rallentamento delle bolle

Il lavoro offre uno spunto di ricerca interessante, ma non dimostra che si possa realizzare la distribuzione energetica richiesta o che siano risolti i problemi di causalità e gravità quantistica. Se la comunicazione FTL risultasse possibile, le conseguenze per la trasmissione di informazioni e l’esplorazione spaziale potrebbero essere profonde.

Missioni su Marte

Se fosse realizzabile, una comunicazione FTL a minore latenza potrebbe cambiare la gestione delle missioni su Marte. I seguenti esempi sono ipotetici:

1. Minore latenza: I segnali fra Terra e Marte richiedono circa 3–22 minuti per tratta, a seconda della distanza. Una comunicazione più rapida potrebbe migliorare coordinamento e sicurezza, ma FTL non significa necessariamente trasmissione istantanea.
2. Controllo della missione più diretto: Una minore latenza potrebbe consentire un controllo più immediato di rover e strumenti, riducendo la necessità di programmare in anticipo ogni modifica.
3. Risposte più rapide alle emergenze: Scambi di informazioni più veloci potrebbero agevolare la gestione degli imprevisti, proteggendo persone e attrezzature essenziali.
4. Dati scientifici: Attese più brevi potrebbero accelerare analisi e pubblicazione dei risultati. La latenza va però distinta dalla capacità di trasmissione o larghezza di banda.
5. Internet interplanetario: Reti affidabili potrebbero migliorare condivisione dei dati e collaborazione fra Terra e Marte. Un’internet interplanetaria può anche usare comunicazioni convenzionali progettate per gestire lunghi ritardi: FTL non è un requisito.

Questi potenziali benefici restano speculativi finché non ne sarà dimostrata la possibilità fisica. Per il futuro prevedibile, le missioni su Marte dipendono da comunicazioni entro il limite della velocità della luce.

Concetti per viaggi spaziali ad alta velocità

Non sappiamo se comunicazione o trasporto FTL siano realizzabili, né quale potrebbe precedere l’altro. Le idee seguenti hanno livelli di maturità diversi. Vele solari e propulsione ad antimateria riguardano velocità inferiori a quella della luce; le bolle di curvatura restano modelli speculativi.

Vele solari: Questa tecnologia sfrutta la quantità di moto trasferita dai fotoni a superfici riflettenti ampie e ultrasottili. I concetti avanzati considerano vele larghe anche chilometri, realizzate con materiali estremamente sottili. La spinta deriva dalla pressione di radiazione della luce, non dal vento solare.

Interpretazione artistica di una vela solare futuristica.

La luce riflessa dalla vela trasferisce quantità di moto al veicolo, accelerandolo gradualmente. Per questa spinta non serve propellente, il che può ridurre massa e rifornimenti. Restano necessari energia e sistemi di controllo e comunicazione.

Le vele solari sono già state dimostrate. Vele fotoniche più avanzate, anche spinte da potenti laser, sono studiate per viaggi interstellari a velocità inferiori a quella della luce.

Bolle di curvatura: Questi modelli della relatività generale descrivono una deformazione dello spaziotempo: lo spazio davanti alla bolla si contrae e quello dietro si espande, mentre l’interno è localmente piatto. Lo spostamento superluminale effettivo nelle equazioni non prova la realizzabilità di un dispositivo o la soluzione dei problemi di causalità.

Interpretazione artistica di un veicolo in una bolla di curvatura ipotetica.

Creare e controllare la distribuzione energetica richiesta rimane un problema fondamentale. La densità di energia negativa nei sistemi quantistici non è semplicemente una sostanza chimica sconosciuta. Non è dimostrato che la si possa organizzare nelle quantità e nella geometria richieste da una bolla funzionante.

Propulsione ad antimateria: Nell’annichilazione fra materia e antimateria, la massa si converte in energia e particelle. Un motore ipotetico sfrutterebbe questa elevata densità energetica in modo controllato per generare spinta. Potrebbe permettere di raggiungere una frazione significativa della velocità della luce, senza consentire a un veicolo dotato di massa di superarla.

Interpretazione artistica di un motore ad antimateria ipotetico.

Il concetto potrebbe ridurre i tempi di viaggio nel Sistema solare e favorire missioni interstellari. Produrre, conservare e gestire quantità utili di antimateria resta però estremamente difficile e costoso.

Non esiste ancora un motore pratico che sfrutti efficientemente l’annichilazione materia–antimateria per questi viaggi. È un’ipotesi di ricerca a lungo termine per viaggi rapidi, ma subluminali.

Alcune aziende aerospaziali

I progressi nella tecnologia spaziale richiedono il contributo di istituzioni pubbliche e imprese private. Le aziende seguenti operano nel settore; citarle non dimostra che sviluppino o possano realizzare tecnologie FTL.

*Le tabelle riportano istantanee storiche dell’articolo del 2023, non prezzi attuali o previsioni verificate. Un P/E negativo, come quello di Boeing, non è una misura significativa di valutazione basata sugli utili.*

Società quotate in borsa

1. Boeing Company

BA Grafico dei prezzi

Boeing produce aerei commerciali e sistemi di difesa, spaziali e di sicurezza. L’articolo del 2023 indicava una capitalizzazione di circa 158 miliardi di dollari. I suoi prodotti e servizi includono aerei civili e militari, satelliti, armi, sistemi elettronici e di difesa, sistemi di lancio, tecnologie di informazione e comunicazione, logistica basata sulle prestazioni e formazione.

2. Honeywell International Inc.

HON Grafico dei prezzi

Honeywell opera anche nel settore aerospaziale. L’articolo del 2023 indicava una capitalizzazione di circa 135 miliardi di dollari. Il portafoglio comprendeva prodotti e servizi aerospaziali, tecnologie di controllo per edifici, abitazioni e industria, materiali e tecnologie ad alte prestazioni.

3. RTX Corporation

Raytheon Technologies ha assunto il nome RTX Corporation nel luglio 2023. L’articolo indicava una capitalizzazione di circa 116 miliardi di dollari. Il gruppo fornisce sistemi aerospaziali e di difesa a clienti commerciali, militari e governativi, tra cui motori aeronautici, avionica, strutture per aeromobili, sicurezza informatica, missili, difesa aerea e sistemi senza equipaggio.

Società non quotate nel 2023

SpaceX: Space Exploration Technologies Corp., fondata da Elon Musk nel 2002, non era quotata quando l’articolo uscì nel 2023. Il widget azionario attuale (SPCX ) riguarda la successiva quotazione del 2026. L’azienda punta a ridurre i costi del trasporto spaziale e a sostenere future missioni su Marte. Ha sviluppato Falcon 1, Falcon 9, Falcon Heavy e Dragon; Crew Dragon ha trasportato astronauti sulla ISS. Nel 2023 sviluppava inoltre Starship per future missioni interplanetarie e la rete internet satellitare Starlink.

Blue Origin: Jeff Bezos ha fondato l’azienda nel 2000 per ampliare l’accesso allo spazio e favorire un futuro in cui milioni di persone possano viverci e lavorarci. Nel contesto del 2023, aveva sviluppato New Shepard per il turismo suborbitale e stava sviluppando il razzo orbitale New Glenn. Anche il lander lunare Blue Moon faceva parte dei suoi progetti.

Considerazioni finali

L’idea di comunicazioni e viaggi spaziali più rapidi riflette la curiosità e l’ambizione umane. Bolle di curvatura, comunicazione Hyperwave e propulsione ad antimateria pongono questioni scientifiche differenti e non hanno lo stesso livello di maturità tecnologica.

Se un giorno FTL si dimostrasse fisicamente possibile, le conseguenze potrebbero essere profonde. Per ora resta un’ipotesi. L’esplorazione spaziale pratica continua a progredire con tecnologie che operano entro le leggi fisiche conosciute.