L'ASCENSORE SPAZIALE
articolo originale di
quando la follia diventa scienza e viceversa
capitolo primo: la torre di Babele
Vi ricordate la Bibbia quando parla della Torre di Babele? Tutti più o meno siamo rimasti un po’ perplessi e stupiti di fronte a simili asserzioni, secondo le quali un popolo antico di qualche migliaio di anni decide di innalzare una torre tipo ziggurat verso il cielo allo scopo di dare l’assalto nientemeno che a Dio.
Ora a parte lo scopo poco plausibile di una simile costruzione, quello che ci faceva più sorridere era la assurdità di un simile oggetto titanico; che razza di torre doveva essere, quanto alta, fatta con quali mattoni, insomma sembrava null’altro che il parto della fantasia un po’ bizzarra per non dire di peggio di colui che aveva scritto quei versi. Senza contare l’ulteriore stupore dovuto dalla conclusione strampalata della vendetta di Dio che invece di prendere a cannonate questa specie di spina nel fianco, non trova niente di meglio per bloccare i lavori, che confondere le lingue degli operai e degli ingegneri. Però lo diceva la Bibbia e lì non si scherza…
Adesso salta fuori che qualcosa del genere è veramente in progetto presso la Nasa ed anche in Giappone, che stanno attivamente lavorando per mettere a punto i primi calcoli di quello che un giorno sarà l’ascensore spaziale, l’ascensore per le stelle, qualcosa che ci porterà veramene a toccare il cielo con le astronavi, nel senso che potremo addentrarci nello spazio profondo a bordo di una cabina mobile,
allo scopo di lanciare ai confini del nostro sistema solare qualsivoglia satellite artificiale, sonda o quant’altro mai come andremo a vedere fra poco.
Se avrete la voglia di seguirmi in questa avventura da fantascienza ne vedrete delle belle, cose quasi da non credere…, eppure, almeno secondo alcuni scienziati, più che fattibili. Vogliamo cominciare? Imbarchiamoci su questo folle veicolo!
capitolo secondo: chiariamoci le idee
I concetti che andrò ora a spiegare non è che siano proprio il massimo della semplicità, tuttavia cercherò di essere il più comprensibile possibile senza peraltro perdere di vista la scientificità del progetto.
Per capire per benino il concetto di questo benedetto ascensore spaziale cominciamo a parlare di antenne paraboliche, sì avete capito bene: quelle antenne che vanno tanto di moda per poter seguire le partite di calcio stando comdamente seduti a casa. Osservatene una: essa è lì fissa che guarda su per aria sempre nella stessa posizione, nella stessa direzione, agganciata, come tutti sappiamo, ad un satellite che trasmette il segnale che poi tramite decodificatore entra nel nostro TV.
Questo satellite, visto che l’antenna parabolica è inchiodata al muro di casa, ferma e fissa, dovrà esso pure essere fermo e fisso lassù in cielo. Ma come mai questo satellite non ci cade in testa? come mai non si sposta di un millimetro come se fosse pure lui inchiodato ad un muro celeste?
Insomma come fa questo satellite a rimanere così fermo su per aria a galleggiare nel vuoto senza precipitare sulla Terra o senza perdersi nello spazio? Molto semplice: si pongono questi satelliti ad un’ altezza ben precisa alla quale la forza centrifuga e la forza centripeta si equivalgono; d’altronde è quello che madre natura ha già fatto da sempre con pianeti e satelliti in perenne rotazione attorno ad un certo corpo celeste: la Terra che ruota intorno al Sole da 5 miliardi di anni è forse destinata a caderci sopra o a sfuggire nello spazio? No di certo, analogamente la Luna che ci ruota intorno, è sempre lì a far l’occhiolino agli innamorati.
Ora attenzione: la Luna impiega 28 giorni a fare un giro completo, la Terra 365, cioè 13 volte tanto; come mai?
Perchè la Luna dista da noi circa 400.000 km., mentre il Sole 147.000.000 di km, quasi 400 volte di più. Dunque un corpo che ruota intorno ad un altro deve correre vieppù velocemente quanto più gli è vicino. Questo vale per tutti i corpi celesti; è una legge universale, non si scappa. Vediamo di quantificare un po’ questi concetti. Chi odia la matematica salti a pie’ pari queste due righe, che non succederà niente.
La forza centrifuga, quella cioè che tende a far scappar via l’ogetto rotante (la Terra, la Luna, Giove, Saturo, l'elettrone, ecc.) è dovuta alla formula
dove Fcf è per l’appunto la forza centri-fuga, m la massa dell’oggetto, ω (òmega) è la velocità angolare, cioè quanti giri fa l’oggetto in un secondo, ed r la distanza dei due corpi espressa in metri. Si vede subito che questa forza centrifuga cresce con la massa (che è un po’ come il peso) e con la distanza dei due corpi r, ma soprattutto cresce di molto con la velocità angolare che compare al quadrato. In pratica più velocemente gira l'oggetto, maggiore è la trazione che esso produce sul vincolo. Non avete fatto mai roteare la catenella delle chiavi attorno al dito? Semplice no? Non sarete mica scappati come leprotti nel vedere una semplice formuletta…
Esaminiamo adesso la forza centripeta che è dovuta alla gravitazione, cioè alla attrazione che tutti i corpi celesti esercitano reciprocamente gli uni rispetto agli altri, e che quindi è quella che si oppone allo scappar via dell’oggetto rotante. Essa è
avete visto? E’ la stessa, identica, e sapete perchè? Perchè l’oggetto (Terra, Luna, elettrone, ecc…) per poter ruotare senza fuggire e senza precipitare, deve equilibrare le due forze: centripeta che tira in dentro e centrifuga che spinge in fuori, e così se ne sta lì bello bello tranquillo per l’eternità.
Ma è arrivato adesso il momento di quantificare un po’ più dettagliatamente il comportamento di questi satelliti geostazionari, e precisamente:
1) per prima cosa essi devono necessariamente essere posizionati esattamente sopra l’equatore in maniera tale da ruotare solidalmente alla Terra stessa in direzione ovest —-> est proprio come ruota la Terra stessa; infatti se non fossero sopra l’equatore il loro procedere sarebbe sfalsato, nel senso che il satellite ruoterebbe in maniera indipendente da quella della Terra (seppure in 24 ore) ed il satellite non srebbe più geostazionario;
2) per seconda cosa ( e qui vi faccio grazia dei calcoli matematici), il satellite deve trovarsi necesariamente esattamente a 35.786 (trentacinquemila-settecento-ottantasei, onde evitare equivoci) km di altezza dal suolo terrestre; per maggiore semplicità, però, d’ora in poi parleremo di 36.000 kilometri di altezza.
Dunque ogniqualvolta voi vedete un parabolide puntato in alto sappiate che guarda un satellite equatoriale a 36.000 km di altezza.
Spero che fin qui non ci siano dubbi perchè adesso viene il bello.
capitolo terzo: giochiamo coi satelliti
Visto che oramai abbiamo le idee chiare su come sia fatto un satellite geostazionario, vi invito a fare un bel gioco, anzi un bel viaggetto nello spazio a bordo di un vascello extraterrestre (io sono un ufologo, eh! non sto scherzando) visto che l’ET che lo pilota è un mio vecchio amico (qui sto scherzando), che gentilmente ci accoglierà a bordo del suo formidabile marchingegno, portandoci proprio lì su per aria dove si trova un bel satellite di quelli descritti prima. Porteremo con noi, però, anche uno spago lungo 36.000 km, e naturalmente saremo bardati con tuta e scafandro come veri astronauti, di quelli che si vedono in televisione e che ci fanno sognare ad occhi aperti bellissime avventure nello spazio.
| quello al centro sono io (???) |
Adesso facciamo il giochino inverso e finalmente riusciremo ad introdurre il concetto di questo famoso ascensore spaziale del quale finora nessuno ha capito un accidenti.
Bene: ritorniamo dal nostro amico alieno chiedendogli nuovamente di metterci a disposizione la sua piccola astronave per un nuovo esperimento: stavolta però ci muniremo di un superspago lungo… facciamo 50.000 km e di un razzetto radiocomandato che andremo a piazzare sotto al sedere del nostro satellite cercando di non farci scoprire da Sky, se no… Arriviamo dunque a questo secondo satellite, l’altro poverino è finito in pezzi, usciamo dalla piccola astronave e facciamo il lavoretto: dopo averlo legato, lanciamo di nuovo questo lunghissimo spago verso terra, quindi piazziamo il sistema di razzetti con cura sotto la base del satellite in modo tale che essi producano una spinta perfettamente orientata verticalmente verso l’ alto. Scendiamo a terra adesso dove giace il gomitolo di 14.000 km (50.000-36.000) e dopo aver salutato e ringraziato il nostro ET prendiamo con una mano il bandolo dello spago e con l’altra impugnamo il telecomando mediante il quale accendiamo i razzetti sotto il sedere del nostro costosissimo satellite geostazionario destinato al sacrificio. Accensione! Cosa succede? Il satellite comincia a salire e com’era prevedibile si comporta in maniera totalmente opposta all’esperimento di
prima. Cioè mentre prima il satellite tendeva a scendere, adesso tenderà a salire vieppiù anche dopo l’esaurimento dei razzetti, e questo l’avrete già intuito, perchè di nuovo abbiamo uno sbilanciamento fra la forza centrifuga e quella centripeta, nel senso che prevale la prima, la centrifuga, visto che la distanza r dal suolo è troppo grande, ovverossia il satellite ruota troppo velocemente per poter rimanere ancorato in orbita: tende a scappar via; e lo spago nella mia mano mi darà una trazione tale per cui farò fatica a trattenerlo, dovrò legarlo a qualcosa per terra affinchè non sfugga via. Lo spago è lungo come abbiamo visto 50.000 km, e questo, cari amici, è già una specie di ascensore spaziale, primitivo quanto volete, ma reale. Se con un opportuno strumento (dinamometro) riesco a determinare una trazione, che so io di 20 kg potrei far salire il mio gattone che ama arrampicarsi da tutte le parti e che pesa 10 kg.
E finalmente è arrivato il momento di introdurre in maniera più organica questo fantomatico progetto che finora a scopo propedeutico abbiamo studiato in maniera quasi scherzosa ma che secondo i tecnici della NASA sarà oggetto di realizzazione entro questo secolo diventando così la creazione più ambiziosa che mai essere umano abbia concepito.
capitolo quarto: la scalata allo spazio profondo
Ormai abbiamo ben capito questi giochini scientifici realizzati manovrando il povero satellite di Sky, per cui cominciamo a vedere dettagliatamente in che cosa consiste realmente il pazzesco progetto del quale ci stiamo occupando.
I tecnici della NASA pensano di tirare un cavo di materiale ultraleggero ed ultraresistente all’altezza di ben 120.000 km… avete capito bene centoventimila chilometri!!! sopra la superficie della nostra vecchia Terra, come si può ben vedere da questa foto a sinistra che mette in evidenza la lucida follia di tutto queso titanico lavoro: sapendo che la circonferenza della Terra è di 40.000 km esatti, vuol dire che il cavo sarà lungo ben 3 volte tanto, ma a quale scopo si sta lavorando a tutto ciò? L’avrete già capito, suppongo, quando parlavo del mio gattone da 10 kg che si arrampicava su per lo spago; e così su questo incredible cavo si potrà far arrampicare un climber, cioè una macchina arrampicatrice fino a … 120.000 km di altezza carica di materiali per costruire satelliti, astronavi, e poi tecnici specializzati, e quant'altro mai.
Osservate le proporzioni: la circonferenza della Terra è di 40.000 km
mentre il cavo è lungo 120.000, 3 volte tanto. E' pazzesco o no?
Alla sommità del cavo verrà applicato un contrappeso, vedremo di quante tonnellate, il cui scopo sarà quello di tenere in trazione il cavo stesso che funzionerà proprio come supporto, come rotaia, come cremagliera per questo climber. La ragione di questa folle avventura sta tutta in una questione di costi e di prezzi: infatti mentre adesso per spedire nello spazio del materiale ci vogliono circa 30.000 $ \ kg, con l’utilizzo di questo sistema innovativo ci vorrebbero al massimo 200 $ \ kg, vale a dire 150 volte di meno. Mi sembra inutile aggiungere altro da questo punto di vista.
Del resto provate a pensare ai lanci di satelliti che vengono effettuati mediante vettori a razzo a tre stadi, pensate a tutta la tecnologia, la manodopera, il propellente, l’inquinamento, ebbene, con questo nuovo sistema tutto ciò non avrebbe più ragione di esistere.
Proviamo ad ipotizzare adesso come funziona grossolanamente un progetto standard (cioè come si fa attualmente) di lancio di un satellite sonda nelle viscere dello spazio: bisogna costruire a terra una capsula da qualche tonnellata, mentre nel contempo il missile vettore implica l’utilizzo di cantieri specializzati dotati di gru, di elevatori, di moltissimi marchingegni, allo scopo di portare a termine l’assemblaggio dei vari pezzi che poi montati insieme realizzano il prodotto finito, cioè il satellite, la sonda, o quello che è sistemata a bordo del razzo; dopodichè, l’ oggetto ormai pronto per l’utlizzzo, va sollevato, tramite un traliccio gigantesco, in perfetta verticale, immaginate con quante e quali difficoltà. Quando il tutto è pronto, finalmente si dà il via alla missione: cioè fra un turbinio di fuoco e fiamme il missile parte spinto da una forza smisurata il cui punto di applicazione è in basso, mentre il baricentro è molto più in alto, il chè significa, (forse non ci avete mai pensato, ma un qualsiasi studente di fisica lo riconosce), che bisogna tenere il vettore in equilibrio mediante un gioco di movimenti degli ugelli, un po’ come facevamo noi da bambini reggendo un ombrello con la punta sul palmo della mano cercando di non farlo cadere. Qui è la stessa cosa.
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cosmodromo di baikonur nel kazakhstan |
Tutto questo lungo discorso per farvi meditare sulle difficoltà che devono affrontare i tecnici dei centri spaziali.
Semprecchè il tutto funzioni bene per i primi istanti, il vettore deve ora prendere la direzione giusta per raggiungere il suo obiettivo, dopodichè la capsula procede da sola, manovrata da terra mediante piccoli motori a razzo laterali che servono a guidarla per benino nel suo viaggio.
Avrete già capito che i momenti più delicati del viaggio sono quelli iniziali ove un’orgia di fuoco e fiamme si scatena alla base del nostro vettore.
Ebbene con il sistema dell’ascensore spaziale le cose cambiano totalmente: nulla di tutto ciò, niente fuoco, niente fiamme, niente equilibrismi da circo cinese, niente spreco di carburanti costosissimi, spese generali minime
Ecco come funzionerà il tutto: il nostro cavo è ancorato al suolo sopra una piattaforma tipo petrolifera al largo dell’oceano Atlantico in corrispondenza dell’equatore, vale a dire al largo del Brasile del nord, piattaforma continuamente rifornita di materiali dalle coste degli USA e accuratamente sorvegliata da navi da guerra, questo perchè (almeno di questi tempi) se fosse piazzata sulla terraferma costituirebbe un goloso bocconcino per qualsiasi terrorista da quattro soldi; ve l’immaginate il risultato di una semplice raffica di Kalashnikov su questo delicato cavo?
Ve lo vedete un cavo da 120.000 km volare via così come un cretino? E’ ovvio che raggiungere via mare la piattaforma e compiere un attentato sotto la sorveglianza di un paio di incrociatori è tutto un altro discorso. Sulla gigantesca piattaforma si alternerebbero i tecnici come tante operose formiche ad assemblare il satellite e basta. Nessun razzo vettore, niente carburante, niente tralicci ciclopici, nulla di tutto ciò. Solamente quello che viene chiamato carico utile. Quando il tutto è pronto ecco che arriva il bello: si carica il tutto sull’ascensore e… via si sale! Nel massimo silenzio, tranquilli, senza count down. E dove si va? La prima tappa la si fa proprio a 36.000 km dove si sosta su una piattaforma rotante geostazionaria allo scopo di assemblare altre parti del satellite a gravità zero, così senza sforzo alcuno, pezzi meccanici molto pesanti vengono montati uno dietro l’altro senza difficoltà e con la massima precisione.
Finalmente il satellite artificiale è pronto per essere inviato nello spazio; ecco allora che da questa stazione intermedia senza peso, lo si fa salire ancora verso la cima della fionda a quota 120.000 km, ma attenzione, adesso non bisogna più spendere energia per spingerlo in sù, ma bisogna spendere energia per frenarlo… in giù: sì perchè dai 36.000 km comincia a prevalere sempre di più sempre di più la forza centrifuga che tende a spingere in fuori l’oggetto visto che ruota troppo velocemente per quella distanza che aumenta sempre di più sempre di più.
Il satellite ad un certo punto arriva a quota 120.000 km ruotando con una velocità angolare di un giro al giorno compiendo una circonferenza C=2πr, cioè 2 x 3,14 x 120.000 = 753.600 km nello spazio di un giorno, vale a dire 753.600 : 24 ore = 31.400 km\ora. Niente male come velocità, eh??? tutto questo senza motori, senza missile, senza carburante, senza niente: il puro e semplice carico pagante. Rimane solamente un’ultima cosa da fare: sganciarlo nel punto giusto, nel momento giusto ed esso verrà fiondato come un proiettile nello spazio per iniziare il suo cammino verso il destino che gli ingegneri della NASA gli hanno affibbiato alla velocità di 31.400 km\ora.
Qui le proporzioni non sono rispettate per questioni di chiarezza, ma la freccia arancione curvilinea a sinistra e blu a destra è posta a 36.000 km di altezza, mentre il contrappeso si trova a quei fatidici 120.000 km. Notate che la Terra ci presenta l’ Antartide coperta di ghiacci, per cui si evince che il cavo è ancorato proprio all’equatore.
Suggestive immagini create dalla NASA e tratte da internet del supertecnologico ascensore verso le stelle
capitolo quinto: tra il dire ed il fare...
...c’è di mezzo il mare, ma qui non c’è il Mediterraneo, qui c’è l’ oceano Pacifico elevato al cubo,
talmente sono tremende le difficoltà di un simile progetto.
Riprendiamo a fare un po’ di conticini per quanto riguarda la realizzazione pratica di tale struttura: abbiamo visto che la forza centrifuga veniva descritta da
cioè la forza centrifuga dipende dalla massa del corpo rotante, moltiplicato per la distanza e per la velocità angolare al quadrato; ora sapendo che f = ma (forza uguale massa per acelerazione) e saltando un paio di passaggi si ottiene l’ultima equazioncina su cui andremo a discutere che è
v2
a = --------------- (accelerazione è uguale alla velocità al quadrato fratto il raggio)
r
la quale ci dice che la accelerazione centrifuga di un corpo rotante è funzione della sua velocità tangenziale al quadrato e inversamente proporzionale alla distanza, per cui se sostituiamo i valori che sono v (velocità tangenziale, cioè quella famosa velocità che si otteneva dividendo la circonferenza per le 24 ore di un giorno) = 31.400 km\ora, pari a 8.720 metri\sec, r = 120.000 km pari a 120,000.000 metri, sviluppiamo quei due stupidi calcoletti ed otteniamo un risultato sbalorditivo: sulla sommità della catapulta spaziale la accelerazione di gravità è appena di 0,634 metri al secondo per secondo, mentre invece sulla superficie di nostra madre Terra é di 9,80665 m\sec2: ergo, facendo il rapporto di 9,80665 /0,634 si ottiene 15,47 circa, e sapete cosa vuol dire tutto questo? Vuol dire che la accelerazione fittizia sulla punta dell’ascensore è addirittura 15 volte inferiore a quella cui siamo abituati dalle nostre parti. Embè? dirà qualcuno dei miei eroici lettori. Vuol dire che se io voglio avere il cavo di questo ascensore che tiri all’in sù con una trazione dinamometrica di 20 tonnellate onde farci arrampicare carichi di 10 – 15 tonnellate alla volta, sarò costretto ad agganciare come contrappeso un carico di 20 tonn x 15 = 300 tonnellate di massa. Ma vi rendete conto? Ma chi diavolo è in grado di portare a quella quota di 120.000 km un simile macigno? Direte voi: pezzettin per pezzettin…
I testi che ho consultato, invece, sono ancora più fantascientifici: ipotizzano di attaccarci un asteroide vagante nello spazio… il chè significa prima di tutto cercare l’asteroide giusto che almeno abbia una forma quasi sferica, non dico per questioni estetiche, ma almeno per questioni pratiche di manovrabilità, ed inoltre che abbia il peso giusto, poi bisognerà agganciare questo bestione ad uno space shuttle o qualcosa di simile e quindi, udite udite, correre come leprotti alla famosa velocità di 31.400 km\ora in tondo in tondo azionando dei potentissimi e consumosissimi retrorazzi tali da spingere in continuazione verso terra onde evitare di finire nello spazio profondo a causa di quella stessa forza centrifuga che si vuole sfruttare per i nostri scopi spaziali. Quindi così facendo si rincorrerà la punta del nostro lunghissimo cavo e prima che il carburante dell’astronave sia finito bisognerà agganciare il tutto, pena la perdita nello spazio di astronave ed equipaggio.
Già questo primo scoglio mi pare un bell’osso duro da superare. Ma c’è di peggio: come si fa a portare in giro e a srotolare 120.000 km di nastro (vedremo più avanti come è fatto) senza incasinarsi, senza che si aggrovigli, senza che succedano guai anche in funzione della direzione del verso della gravità che prima va in giù poi va in sù, e che razza di bobinone dovranno portarsi appresso i tecnici astronauti da srotolare chissà come, e come si cercherà di ovviare al problema più grosso costituito dalle forze fittizie di Coriolis, che vedremo in seguito?
Verrebbe istintivo di gettare la spugna, talmente impressionanti sono le difficoltà, tuttavia sembra che questi scienziati pazzi siano ottimisti.
Ma vediamo adesso il problema dei problemi: il cavo.
capitolo sesto: i nanotubi
Vi ricordate che scherzosamente agli inizi parlavo di spago… altro che spago! qui si tratta di trovare un materiale ultraresistente, ultraleggero, ultra-affidabile, un materiale sul quale il nostro climber possa arrampicarsi senza troppi problemi che, seppur minimi, possono trasformarsi in disastri catastrofici. Ebbene sembra che anche su questo punto fondamentale i nostri tecnici siano riusciti in qualche maniera a trovare la soluzione, realizzando una nuova fibra polimerica sulla quale vale la pena soffermarci.
Tutti sappiamo che il carbonio possiede due forme allotropiche e cioè il diamante e la grafite. La prima è una serie di tetraedri concatenati a formare una specie di groviglio estremamente regolare responsabile dell’incredibile durezza di questo elemento, mentre invece la grafite è costituita da una serie di strati sovrapposti di esagoni, a somiglianza delle celle delle api, questi strati possono scivolare gli uni sugli altri rendendosi così responsabili della sfaldabilità di questo materiale, che fra l’altro può essere utilizzato come lubrificante secco in certi organi meccanici.
Ma c’è un terzo stato del carbonio scoperto solo recentemente, ed è il fullerene: vediamolo in dettaglio.
Osserviamo il notissimo classico pallone che ogni domenica fa soffrire gli appassionati di questo sport (foto a destra): vedete? è formato da esagoni e pentagoni sapientemente assemblati: se guardate bene noterete che ogni pentagono è circondato da 5 esagoni, ed ogni esagono è circondato da 3 esagoni e 3 pentagoni alternati. Il solido che se ne ottiene viene anche chiamato icosaedro troncato, ed è quello a sinistra.
Ebbene i chimici, che sono dei diavoletti, sono riusciti ad ottenere una molecola identica dove i pentagoni si chiamano ciclopentani e gli esagoni si chiamano benzeni; il nome fullerene è stato coniato in onore di un architetto, Fuller, perchè i suoi progetti somigliano molto a questa molecola, la quale però viene anche chiamata footballene, per via del pallone. Questa molecola viene anche definita come il terzo stadio del carbonio dopo quello del diamante e quello della grafite.
Ma i tecnici americani che ne inventano una più del diavolo, sono riusciti a trasformare il fullerene da sferico a cilindrico creando i cosiddetti nanotubi. Se voi guardate la struttura potete intuire che il diametro del tubo è pargonabile al diametro degli atomi del carbonio che si misura in angstrom (un decimo di mμ, ovverossia un decimo di un millesimo di micron che a sua volta è un millesimo di millimetro…) mentre invece la lunghezza di questo superpolimero è praticamente infinita, potrebbe addirittura arrivare a… 120.000 km. C’è da perderci la testa; ma vi rendete conto di che razza di traguardi ha raggiuno o sta per raggiungere la scienza?
La somiglianza dei nanotubi col fullerene è sorprendente, qui però non ci sono ciclopentani, ma solo cicloesani che però non so descrivervi meglio, e qui faccio ammenda, ma chi capisce qualcosa di chimica e sa che il carbonio ha valenza 4 si sta chiedendo dove diavolo sia il quarto legame. Non lo so. Tutti i testi da me consultati a tal riguardo nicchiano, tacciono, avrei potuto farlo anch’io, ma non mi sembrava onesto. Anzi se qualcuno è così cortese da comunicarmelo mi farà solo che piacere.
Ma che cosa rende questi nanotubi così appetibili da parte dei tecnici della NASA, che cosa li rende così speciali? L’avrete già capito: la loro estrema resistenza alla trazione ed il peso molto contenuto: hanno una resistenza alla trazione più di cento volte superiore al miglior cordino in acciaio, ed una pieghevolezza senza confronti. La formidabile resistenza è data dal legame covalente omopolare di ibridizzazione sp3 di tipo σ del secondo livello (solo per esperti!...) che è il più forte che esista in natura.
Si progetta dunque di… tessere in qualche maniera questi nano tubi fino a formare delle strutture compatte tali da poter essere utilizzate come cavi, come funi come guinzagli per il nostro supermacigno rotante sopra di noi.
Ebbene, gli scienziati, e bisogna creder loro, dicono (udite, udite!) che questo cavo-ascensore sarà largo circa 10 centimetri, spesso come un foglio di carta, e lungo… indovinato? 120.000 km. Mah!
Ma ci pensate? se il nostro famoso contrappeso per disgrazia dovesse cominciare a ruotare su se stesso, cosa succederebbe al supernastro? Si attorciglierebbe come un cavatappi, vorrei vedere poi chi va a disbrogliarlo e come fa.
Ve l'immaginate il nostro supercavo supertecnologico fare questa brutta fine?
C’è poi il problema delle meteoriti: al di là dell’atmosfera non c’è più protezione, qualsiasi oggetto vagante nello spazio accelerato dalla gravità dal nostro bel pianeta acquisisce la velocità di un super proiettile che se per disgrazia va ad impattare con il nostro cavo super tecnologico potrebbe produrre un macello.
Ma il problema più grosso (solo per quanto riguarda la fisicità del cavo) è un altro: sappiamo che nessuno è perfetto, tanto meno un oggetto di tal fatta, di tal complicazione, di tal tecnologia. Gli esperti, quelli un po’ cinici, per non dire di peggio, ci fanno presente che un nastro di tale lunghezza non può non presentare delle imperfezioni, come l’assenza di un atomo di carbonio dalla sua giusta posizione: ebbene un simile problema comporterebbe un decadimento del 20% della resistenza del tùbulo in quel punto; d’altronde come si fa a controllare la produzione di questo nastro così immensamente lungo? Quale macchina analitica è in grado di accorgersi se un carbonio manca all’appello o se ce n’è uno in più o che so io? Ma quand’anche esistesse un simile portento tecnologico, poi che si fa? Si taglia il pezzo? per poi riattaccare il tutto col vinavil? Allora l’unica cosa da fare è operare per benino fin dall’inizio, sì ma quanto tempo ci impieghiamo per fabbricare questi famigerati 120.000 km? Anni e anni? E chi mi dice che il difettuccio non ci scappa comunque? Insomma è un gran bel grattacapo per non dire di peggio.
Tuttavia esiste un altro grosso, grossissimo inconveniente di cui non ho ancora parlato, ma solo accennato quando (vi ricordate?) lanciavo il famoso spago dal satellite di Sky verso terra e dicevo che non cadeva in verticale. Adesso andremo ad esaminare questo bel problemuccio.
capitolo settimo: le forze fittizie di Coriolis
Supponiamo di avere a disposizione un bel giradischi come quelli che si usavano fino a pochi anni fa ed ora soppiantati dai CD. Mettiamo sopra il piatto un disco qualsiasi, e da fermo lanciamo dal centro verso la periferia una pallina sporca di vernice bianca: il risultato sarà ovviamente che sul disco appare una bella riga bianca diritta come il raggio di un qualsiasi cerchio che va per l’appunto dal centro alla circonferenza. E fin qua non c’è nessun problema.
Supponiamo adesso, invece, di mettere in moto il nostro giradischi a 33 giri, e di fare lo stesso esperimento con la pallina sporca di bianco: il risultato sarà quello di ottenere una riga curvilinea a forma spiraliforme che piega vieppiù a sinistra più ci si allontana dal centro del disco stesso (non mi sono confuso, ma il disco della animazione gira al contrario del giradischi). Un osservatore ingenuo nell’osservare il disco sarebbe portato a credere che la mano che ha disegnato la riga si sia spostata durante l’operazione allo scopo di creare un simpatico disegnino, mentre un altro osservatore più portato alla astrazione e convinto che il disco stesse fermo, si spingerebbe a dire che l’oggetto che ha disegnato la riga ha subito una accelerazione continua verso sinistra.
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eventualmente per visualizzare il movimento cliccate su questo link
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Corioliskraftanimation.gif
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Ebbene questa accelerazione continua c'è, esiste, ma viene accoppiata ad una forza che invece non esiste, ma che è fittizia e che viene chiamata per l’appunto forza fittizia di Coriolis. Sapete cosa significa tutto questo nel nostro caso? Significa che ogni volta che io manovro in qualche maniera un’astronave per salire o scendere dalla superficie terrestre passo necessariamente da una velocità tangenziale di 40.000 km\giorno pari a 1.667 km\ora (ovviamente all’equatore) ad una velocità tangenziale di 31.400 km\ora in quota 120.000. Ma già a 36.000 km di altezza la velocità tangenziale arriva a 9.420 km\ora, quindi quando faccio quel lavoro con lo spaghetto di lanciarlo verso terra (vi ricordate?) col cavolo che il suo bandolo arriva giù in verticale, me lo troverò fortemente spostato verso ovest. E così analogamente per tirare il cavo a quota 120.000 dovrò correre sempre più velocemente verso est seguendo la rotazione della Terra.
Difficoltà improbe! La NASA dovrà disporre di tecnologie ad oggi impensabili per far fronte a queste problematiche. Pensate che ogni punto del cavo di questo ascensore verrà ad essere influenzato in modo tutto suo da queste forze fittizie. Più non mi dilungo su questo argomento perchè ormai lo abbiamo capito per bene.
capitolo ottavo: e l’alimentazione?
Ma le difficoltà non sono certamente finite qui: adesso, supposto di aver fatto tutto per benino, dobbiamo far salire il nostro climber, cioè il nostro rampichino: dobbiamo fornirgli l’energia necessaria e sufficiente per salire a 36.000 km per poi frenare fino a 120.000, non è uno scherzo, anzi. Come fare? Si pensa di inviare con un potentissimo raggio LASER l’energia necessaria a farlo viaggiare a 2\3.000 km\ora. Dei pannelli fotovoltaici opportuni dovranno convertire la luce in energia elettrica che muoverà le ruote del marchingegno. Pensate a come dovranno essere mirati per benino questi pannelli affinchè il LASER non si disperda lì vicino lasciando il nostro povero rampichino senza corrente, e se il cielo fosse nuvoloso? Quella del LASER è luce visibile come quella di una lampadina (o quasi) e attraverso le nuvole non passa. Altri sistemi di alimentazione semplici e leggeri non ne vedo.
conclusione
Abbiamo esaminato in lungo ed in largo questo splendido ed affascinante progetto della mente umana, ancora oggi nessuno è in grado di affermare se si potrà realizzare o no, la sua utilità è fuori discussione se si vuole ridurre i costi delle spedizioni spaziali, quantunque il suo utilizzo sia alquanto limitato visto che l’oggetto può essere fiondato solamente sul piano equatoriale e non in tutte le direzioni dello spazio, comunque l’abbattimento dei costi sarebbe una vera manna per la ricerca spaziale, tenendo conto che i bilanci delle agenzie spaziali sono i primi ad essere decurtati in caso di crisi economica.
Insomma, come si suol dire, chi vivrà vedrà.
Per finire qualche riflessione
Abbiamo, dunque, analizzato questo mostruoso progetto al limite della follia che gli ingegneri della NASA ritengono possibile realizzare entro la fine di questo secolo, tuttavia, come ben ricordate, ho aperto il mio modesto trattatello facendo riferimento alla famosa torre di Babele, che qui vorrei nuovamente mettere in discussione, poiché le assonanze con quanto detto finora e il racconto biblico del vecchio testamento, alla luce delle nostre cognizioni scientifiche odierne, sono veramente impressionanti.
Ci dice la Bibbia che Dio avesse creato l'Uomo, sua creatura prediletta, perchè esso conquistasse la Terra riproducendosi, e così facendo la popolasse in tutti gli angoli del globo, come se un globo potesse avere degli angoli. Ma allora come mai Geova ad un certo punto si adira a tal punto contro l'Uomo per un suo piccolo peccatuccio di superbia dovuto al fatto che esso decide di costruire una torre alta sì e no come il Pirellone di Milano, se tutto va bene?
La ragione per la quale tale torre viene edificata è che l'Uomo vuole ricongiungersi a Dio, non in atteggiamento ostile, non come sfida, ma solamente come atto di amore e di ossequio. Dunque Dio avrebbe dovuto accettare di buon grado questo grandioso progetto, avrebbe dovuto favorirlo, e non ostacolarlo come in effetti farà. La Genesi non ci illumina sulle ragioni dell' ostilità del Signore in questo frangente, ma si evince che il progetto non è di suo gradimento: e questo è molto strano ed inspiegabile. Fatto sta che per bloccarne la costruzione ricorre ad uno stratagemma ancora più bizzarro, che è quello di confondere le lingue della gente della città di Babele o Babilonia, che dir si voglia, che si trova in Mesopotamia, attuale Iraq, dove la costruzione sta prendendo forma. Non sarebbe stato più semplice per l'Onnipotente distruggere radicalmente l'odiato edificio con un gesto della sua mano o peggio sterminare gli operai in pochi istanti, come in futuro farà con il suo popolo prediletto degli Ebrei durante l'Esodo? Ricordiamoci che quando gli Ebrei crearono il vitello d'oro da adorare, egli non ebbe pietà nel punirli in modo atroce, obbligandoli a bere oro fuso. Geova era un Dio sanguinario, cattivo, vendicativo e geloso come usava ripetere. No, qui non è così. Lo stratagemma è alquanto complicato ed ozioso: scombinare le lingua parlate dagli operai.
Tutti gli esegeti biblici, studiosi sfaccendati, teologi ben pasciuti, si cimentano nel dare le interpretazioni più filosofiche, più semantiche, più metafisiche a questo episodio e non solo a questo; ma io che sono laureato in chimica, pragmatico, e cinico terra terra, ma anche e soprattutto ufologo ho un'opinione ben diversa e assai concreta di tutto quanto di spirituale siamo stati imbevuti fin dall'infanzia.
Ci credete agli extra-terrestri? No? Allora non continuate a leggere. Si? Bene.
E se la torre di Babele fosse realmente consistita in un ascensore spaziale come quello che abbiamo visto fino ad ora? E se la confusione delle lingue si traducesse in una infezione di virus ai computer degli ingegneri informatici intenti a studiare i parametri del portentoso progetto dell'ascensore spaziale destinato a mandare navicelle-cargo piene di preziosi minerali scavati sulla Terra verso il pianeta Nibiru dal quale provenivano gli Anunnaki? Magari più semplicemente, non si riusciva a portare a termine il progetto tanto era fantascientifico e complicato: le equazioni, i calcoli, non collimavano, i tecnici non
capivano più niente, i tecnici non si capivano più!
Cari amici, questo e altro sarà l'argomento del prossimo e-book.
Ciao da
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