L’universo intorno a noi è sconfinato così come i possibili mezzi per esplorarlo. Abbiamo già trattato l’impiego di vele solari per effettuare viaggi interstellari, ma dovete sapere che si ipotizza di realizzare anche vele magnetiche che invece di sfruttare la pressione delle radiazioni dei fotoni emessi dal Sole, utilizzeranno un campo magnetico statico in grado di deflettere le particelle cariche emesse dal Sole, accelerandole o rallentandole.
Infatti, il vento solare trasporta diversi milioni di particelle cariche, protoni ed elettroni, che si muovono alla velocità di 600 chilometri al secondo.
Se deviate, queste particelle sono in grado di generare una forza continua, ma l’unico modo per deviarle è farle passare attraverso un campo magnetico, perpendicolarmente alle linee di flusso del campo, ed è qui che entra gioco la vela magnetica.
La Magsail non è altro che una grande bobina di cavo superconduttore attraverso cui viene fatta passare della corrente (si possono installare altre bobine ausiliarie per sterzare o ridurre i rischi derivati dalle radiazioni generate dalle particelle cariche).
Magsail
Il cavo in sé deve avere un raggio molto grande, ma può anche essere sottile, visto che durante i viaggi interplanetari attraverserebbe tipicamente campi magnetici molto deboli, dell’ordine di dieci microtesla. Tuttavia è possibile realizzare delle vele che al posto della classica bobina con il filo metallico, adoperano un campo circolare al plasma di gas eccitati elettricamente; si tratta della propulsione al plasma mini-magnetosferica (Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion).
Le vele magnetiche possono anche “virare”. Infatti se vengono orientate con un angolo relativamente al vento solare, le particelle cariche vengono deflesse preferibilmente verso un lato e la vela magnetica viene spinta lateralmente.
La quantità di spinta generata da una vela magnetica diminuisce con il quadrato della sua distanza dal sole, lo stesso fa la densità di flusso delle particelle cariche. Anche la meteorologia solare esercita una certa influenza sulla vela, infatti le eruzioni di plasma potrebbero danneggiarla.
Confrontando le Magsail con le vele solari, notiamo come queste ultime sfruttano i fotoni, particelle senza massa, piuttosto che le particelle di vento solare. Per questo la luce solare ha una quantità di moto decisamente superiore al vento solare.
Per questo la vela magnetica, per ottenere la stessa spinta di una vela solare, deve deflettere un’area maggiore di vento solare. Può sembrare uno svantaggio insormontabile, ma non se paragonato al notevole risparmio di massa che si ha deflettendo il vento solare con un campo magnetico, piuttosto che adoperando una vela ‘materiale’ come quella solare, dotata dei suoi inevitabili supporti e tiranti, che risulterà sicuramente più pesante di una spira di superconduttore e della sorgente energetica della vela magnetica.
Scudo di radiazioni.
Una vela magnetica potrebbe essere avvolta su di un veicolo spaziale. Per rilasciarla, basterebbe farvi circolare una corrente elettrica, si genererebbe così un campo elettrico che espanderebbe la spira, ‘gonfiando’ la vela e dandole la forma circolare desiderata. Siccome poi il cavo farebbe da superconduttore e la forza del campo magnetico non varia quando il dispositivo è in funzione, non occorrerebbe ulteriore energia per far funzionare il tutto.
Infine questa fantastica vela è in grado di reagire direttamente con la magnetosfera di un pianeta così come fa con il vento solare. Può quindi trarre la sua spinta dai campi magnetici e gravitazionali dei pianeti, nel momento in cui gli passa vicino (effetto ‘fionda’), specialmente se si trova in un’orbita che transita sopra i poli magnetici del pianeta. Oppure una volta raggiunta la sua destinazione potrebbe utilizzare il campo magnetico del pianeta per decelerare ed entrare così in orbita.
Le manovre effettuabili da una vela magnetica all’interno di una magnetosfera planetaria sono limitate, infatti può solo essere attratta o respinta dai poli della magnetosfera, in base al suo orientamento.
Quando il campo magnetico della vela è orientato nella direzione opposta rispetto alla magnetosfera, si genera una forza che spinge la vela verso l’interno in direzione del polo più vicino, mentre quando è orientata nella stessa direzione si ha l’effetto opposto (tuttavia una vela magnetica orientata come la magnetosfera non è stabile).
Anche se questo progetto sembra brillante, non abbiamo ancora la tecnologia necessaria per produrre un cavo in materiale superconduttore di quelle dimensioni (parliamo di cavi lunghi 100 Km), tanto meno non abbiamo ancora scoperto superconduttori in grado di resistere a temperature al di sotto di 2.7 gradi kelvin.
Quindi, per ora, viaggi interplanetari e interstellari condotti con vele magnetiche sono off-limit.
Tuttavia guardando i passi da gigante che ha fatto la scienza in questi pochi anni dubito che progetti geniali come questo rimarranno ancora per molto solo su carta. Magari l’uomo del futuro viaggerà su navi spaziali con vele magnetiche in grado di farci surfare da una magnetosfera all’altra.
di Sara Pavesi
Linkografia:
http://www.lunarsail.com/LightSail/msit.pdf
www.lunarsail.com/LightSail/msit.pdf
