INTERSTELLAR TREK: come andare su Proxima Centauri in 78 giorni a 31 volte la velocità della luce! (parte 1)

(post di Marco Favaron 
a.k.a. Nemo)

Sunto

In questo lavoro sosteniamo che una missione fuori del nostro sistema solare ad una velocità globale più veloce della luce, potrebbe essere possibile senza violare il limite di C e la teoria della relatività generale.

Per semplicità non prenderemo in considerazione il tempo necessario per accelerare l'astronave alla "velocità di crociera", perché l'obiettivo principale di questo lavoro è quello di mostrare come potrebbe essere possibile superare grandi distanze senza violare il limite di velocità di C.

Introduzione

La principale difficoltà da risolvere nel caso di un viaggio interstellare è il tempo.

Le stelle sono così lontano dal nostro sistema solare che, anche se un giorno fossimo in grado di avvicinarci alla velocità della luce, il tempo necessario per andare e tornare sarebbe di molti anni (in tempo terrestre).

Anche un viaggio a Proxima Centauri che si trova a soli 4,2 anni luce da noi diventa quasi impossibile a causa del tempo.

Naturalmente la relatività speciale ci dice che, più vicino si è alla velocità della luce, minore sarà il tempo necessario per l'equipaggio della nave spaziale per raggiungere la destinazione finale, ma più si è vicini a C e più energia è necessaria.

Così, subito dopo il problema del tempo, l'energia diventa il secondo problema importante da risolvere per affrontare tale missione se vogliamo minimizzare il tempo trascorso nello spazio.

Il terzo problema è la gravità. Senza di essa nella nave stellare la vita dell'equipaggio sarà tutto tranne che comoda. Inoltre la mancanza di gravità, già solo per pochi mesi, ha conseguenze molto negative  per il nostro organismo.

L'elenco dei problemi che dovremmo affrontare per andare in un altro sistema stellare è davvero molto lungo, ma in questo lavoro ci accingiamo a gestire solo la questione del tempo e della gravità.

Il problema della Gravità

Il problema gravità è il più facile da risolvere e si può affrontare in almeno due modi diversi grazie al principio dell'equivalenza.

Il principio dell'equivalenza ci dice che gli effetti di gravità sono indistinguibili da un sistema di riferimento accelerato.

Quindi, per simulare la gravità all'interno della nave stellare possiamo:

1. accelerare la nave nella direzione del moto;
2. cambiare costantemente direzione alla nave stellare.

Accelerare la nave in direzione del movimento

Questa soluzione è abbastanza buona, ma per seguirla abbiamo bisogno di una quantità quasi illimitata di energia. Il consumo di energia per mantenere costante la spinta del motore aumenterà senza fine a causa del limite irraggiungibile della velocità della luce.

Cambiare continuamente direzione per la nostra nave stellare

Per realizzare questa soluzione abbiamo bisogno di seguire una traiettoria curva e per semplicità considereremo un'orbita semi-circolare. Ne consegue che per andare su Proxima Centauri il raggio della nostra orbita dovrà essere di 2,1 anni luce.

La nave dovrà essere costruita con i motori in grado di fornire una spinta modulare, in grado di variare la direzione costantemente nel tempo, perché altrimenti il ​​moto sarebbe quasi una linea retta. Il movimento della nave può essere pensato come un punto, soggetto alla spinta di due vettori.

Il primo vettore di spinta deve puntare nella direzione della tangente alla circonferenza, mentre il secondo dovrà sempre essere modificato al fine di ottenere il vettore risultante in direzione del centro della circonferenza.

Naturalmente in questo caso la distanza da percorrere sarà più lungo di un fattore uguale a π.

Possiamo immediatamente verificare se è possibile andare su Proxima Centauri.

Proxima Centauri è a 4,2 anni luce lontano da noi, equivalente a circa 3,97 x 10^16 metri. Il raggio è quindi di circa 1,987 x10^16 metri:

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(continua a leggere l'articolo originale in lingua inglese:
https://www.academia.edu/11703713/Interstellar_Trek)

(seconda parte)