Propulsione a curvatura
La propulsione a curvatura (warp drive nell'originale inglese) è un immaginario tipo di propulsione che permette alle navi stellari dell'universo fantascientifico di Star Trek di viaggiare a velocità superluminali, cioè, superiori alla velocità della luce.
Nelle serie e nei film di Star Trek la propulsione a curvatura è un espediente narrativo indispensabile in quanto giustifica la possibilità del viaggio interstellare "alla ricerca di nuovi mondi
e nuove civiltà".
❖ Genesi
Nel libro di Rick Sternbach e Michael Okuda Star Trek The Next Generation - Il Manuale Tecnico viene spiegato che nel 2061 Zefram Cochrane realizza un primo prototipo definito "super-girante di
fluttuazione" che consente a un veicolo senza equipaggio di viaggiare a cavallo della barriera della velocità della luce.
Questo dimostrava che era possibile viaggiare alla velocità della luce senza un consumo di energia teoricamente infinito. La genesi della tecnologia a curvatura terrestre viene poi narrata nel film Star Trek: Primo contatto: il primo motore a curvatura del pianeta Terra viene costruito in data ignota (tra il 2061 e il 2063) dal Dr. Zefram Cochrane e usato dallo stesso scienziato in un lancio di prova, il 5 Aprile del 2063.
Quel primo viaggio spaziale a velocità di curvatura innesca anche il primo contatto della Terra con una civiltà extraterrestre, quella vulcaniana, che dispone da secoli di tale tecnologia.
All'epoca la prassi vulcaniana è quella di contattare un pianeta solo dal momento in cui gli abitanti dispongono della propulsione a curvatura, sicché, quando un'astronave vulcaniana di pattuglia
rileva il volo del prototipo terrestre, i Vulcaniani atterrano sul pianeta: questa prassi è incorporata nella Prima direttiva della Federazione dei Pianeti Uniti che nasce in seguito.
❖ Descrizione del funzionamento
L'enorme quantità di energia necessaria a raggiungere la velocità di curvatura si ottiene attraverso il reattore materia/antimateria (M/ARA), grazie a una reazione controllata tra materia ed
antimateria regolata attraverso i cristalli di litio.
I motori a curvatura creano una distorsione spaziotemporale attorno all'astronave, formando attorno ad essa forze contrapposte che curvano lo spaziotempo creando un tunnel dovuto alla radiazione Čerencov (da cui il tipico colore azzurro) fino a permettere al mezzo di viaggiare a velocità warp percorrendo così un tragitto inferiore rispetto alla distanza complessiva da coprire. Infatti, i motori a curvatura sostanzialmente contraggono lo spazio davanti all'astronave e lo dilatano dietro di essa.
La cosa può essere spiegata in modo semplice: si immagini un elastico fissato tra 2 chiodi e una formica che cammini sopra di esso. Se l'elastico non viene manipolato, la formica, per andare da
chiodo a chiodo dovrà camminare per un tragitto equivalente alla lunghezza dell'elastico. Se invece lo si accorcia davanti alla formica, di conseguenza si allunga dietro di essa, come risultato
si otterrà che la formica sarà andata da chiodo a chiodo camminando per un tragitto inferiore alla lunghezza complessiva dell'elastico, benché localmente non abbia potuto rilevare nessuna
modifica dell'elastico.
Tuttavia, in un episodio di Star Trek: The Next Generation è affermato che viaggiare a velocità elevate danneggia il sub-spazio in modo irreparabile, causandone l'apertura.
La Federazione di conseguenza limita la velocità raggiungibile a fattore 5 per ridurre i danni.
In seguito verranno realizzate nuove gondole di curvatura (alcune a geometria variabile come quelle in dotazione alla USS Voyager) che, rendendo la bolla di curvatura più stabile a velocità elevate ne prevengono i danni.
La velocità di un'astronave a propulsione di curvatura è misurata dal fattore di curvatura (warp factor); la scala di misurazione non è trattata in modo uniforme nei vari episodi della serie. Nelle serie più recenti (Star Trek: The Next Generation e Star Trek: Voyager) la scala è logaritmica e strutturata in modo che al fattore 1 corrisponda la velocità della luce (c) ed al fattore 10 corrisponda velocità infinita; nella serie originale, si desume che la scala sia diversa dal fatto che in alcuni episodi si parla di velocità superiori a fattore 10.
La prima nave stellare Enterprise costruita (NX-01, in Star Trek: Enterprise) raggiunge un massimo di fattore 5.5, mentre l'Enterprise D nel XXIV secolo viaggia a fattore 9.6 e infine, la USS Voyager raggiunge curvatura 9.975. Velocità di curvatura in Star Trek:
Velocità di curvatura in Star Trek: The Next Generation e Star Trek: Voyager:
La formula per calcolare il rapporto tra la velocità della luce (c) e la velocità warp vW fino a warp 9 è:
c = vW (10/3)
Per velocità superiori la formula si fa più complessa:
a = 0{,}00264320
n = 2{,}87926700
f1 = 0{,}06274120
f2 = 0{,}32574600
I dati sopracitati comunque non rispecchiano in alcun modo le velocità osservate nello show, molto spesso infatti i tempi di percorrenza suggerirebbero velocità migliaia di volte superiori a quelle riportate in tabella. Allo stato attuale, non esiste una tabella "ufficiale" delle velocità. Infine, nell'ultimo episodio di Star Trek: The Next Generation, ambientato in un futuro alternativo, la dottoressa Beverly Crusher Picard, capitano dell'astronave medica USS Pasteur, ordina di viaggiare a curvatura 13.
Ecco come americani e russi fabbricano il disco volante.
I dischi volanti, gli "UFO" di memoria orwelliana, starebbero per diventare molto presto una realtà. Scienziati russi e americani starebbero lavorando insieme ad un progetto per costruire un veicolo spaziale dalle caratteristiche simili a quelli descritti nei romanzi di fantascienza degli anni '50 e nei film "space invaders" della migliore cinematografia americana. La notizia è stata data da una rivista scientifica britannica, "New scientist", che ne fornisce anche i particolari. Secondo quanto dichiarato nell'ultimo numero del mensile, un modello avveniristico di "disco volante" sarebbe già stato sperimentato segretamente in una galleria del vento del "Rensselaer Polytechnic Institute" di Troy, nei pressi di New York.
A Guidare l' équipe di scienziati sono Leik Myrabo, che lavora presso l' istituto e Yuri Raizer, fisico dell'Istituto per i problemi meccanici di Mosca.
Il veicolo spaziale ideato da Myrabo e Raizer sarebbe in grado, sempre a quanto sostiene la rivista britannica, di raggiungere velocità elevatissime con un consumo minimo di carburante. Il funzionamento del "disco volante" sarebbe dovuto ad un raggio laser che, puntato nella direzione desiderata, crea una sorta di "cono mobile" che letteralmente risucchierebbe il veicolo. Il raggio laser surriscalda lo spazio davanti al disco al punto che le molecole dell'aria si fondono trasformandosi in un plasma che fluisce verso il disco e crea un' area a forma di cono detta "air spike" (spillo d' aria), in cui l'attrito è minimo.
Con la riduzione dell'attrito si riducono anche i consumi di carburante e la necessità di speciali materiali di rivestimento necessari per resistere alle altissime temperature che si sviluppano quando razzi e navi spaziali entrano nell'atmosfera terrestre.
Stando al "New Scientist", gli esperimenti condotti finora nella galleria del vento sono tutti riusciti e il disco volante di prova ha sopportato velocità pari a 10 volte quella del suono (mach 10). Myrabo e Raizer starebbero perfezionando il sistema del cosiddetto "spillo d' aria" per raggiungere una velocità pari a 25 volte quella del suono, indispensabile per permettere ad una navicella spaziale di sfuggire all'attrazione della gravità terrestre.
La stessa velocità che le capsule spaziali sovietiche e lo shuttle americano raggiungono al rientro sulla terra. Restano, comunque, molti dubbi sulla reale consistenza della notizia diffusa da "New Scientist". Soprattutto sul fatto che l' esperimento in corso sia realmente finalizzato alla costruzione di un veicolo spaziale.
In pratica, si tratterebbe di uno "studio di fattibilità" utile per costruire eventuali veicoli destinati a superare l'attrazione gravitazionale terrestre e a collocare in orbita dei carichi considerevoli, risparmiando soprattutto in carburante e in sistemi di protezione.
Infatti, il meccanismo del flusso di plasma può funzionare solo in presenza di aria, cosa che, fuori dall'atmosfera terrestre, diventa impossibile.
Il "disco volante", quindi, potrebbe essere un ottimo veicolo per il trasferimento nello spazio delle vere "navi spaziali" e potrebbe essere un importante "pietra miliare" per la costruzione delle stazioni orbitali. Resta il fascino di un progetto che ripercorre la "storia" delle più note pubblicazioni di fantascienza sul volo spaziale.
La forma del veicolo, il flusso di plasma, le velocità assolute e la riduzione quasi totale dell'attrito, infatti, sono state "intuizioni" che hanno fatto la fortuna di innumerevoli scrittori di "space fiction" e di produttori cinematografici. Su questi presupposti, del resto, l' immaginario collettivo ha costruito la propria percezione ed identificazione degli "Ufo", gli Oggetti volanti non identificati che visiterebbero periodicamente il nostro pianeta e che sarebbero opera di civiltà galattiche avanzatissime.
Claudio Gerino
