EmDrive
Immaginate un sistema di propulsione che funzioni senza carburante. Immaginate che qualcuno lo costruisca per davvero, e che lo faccia esaminare addirittura dalla NASA. Immaginate che la NASA lo analizzi con grande precisione e dica che effettivamente funziona, ma non si sa come né perché. Fantascienza? Balla colossale? Forse sì, forse no. Per provare a capirci qualcosa, però, dobbiamo raccontare la storia dall’inizio.
NESSUNO TOCCHI NEWTON
Tutto comincia svariati anni fa, quando
lo scienziato inglese Roger Shawyer, direttore della Satellite
Propulsion Research Ltd (SPR), inventa e realizza tramite la stessa
compagnia un motore chiamato EmDrive, che può essere usato come thruster
per fornire la spinta a satelliti e sonde spaziali. La peculiarità di
EmDrive è che, per funzionare, non ha bisogno di propellente ma soltanto
di elettricità. Questo è particolarmente sconvolgente se pensiamo che
qualunque thruster per satelliti funziona a reazione, ovvero tramite il
movimento della materia che viene espulsa dal motore stesso.
Qui, però, non c’è nessun movimento, e
questo secondo la fisica “tradizionale” (quella che ci ha lasciato il
buon Isaac Newton) non dovrebbe produrre alcuna spinta. Subito la
comunità scientifica – e c’è da capirla – ha bollato la cosa come junk
science (“scienza-spazzatura”). Il motivo? Semplice: EmDrive violerebbe
uno dei cardini di tutta la dinamica newtoniana, il principio di
conservazione della quantità di moto. Che per i nostri scopi possiamo
tradurre così: non puoi far muovere un razzo nello spazio se il razzo
non espelle qualcosa. Eppure Shawyer assicura che il suo motore non
viola la conservazione della quantità di moto né altre leggi fisiche.
Qui viene il punto più spinoso, perché il meccanismo di azione di
EmDrive è solamente ipotetico e per giunta sconosciuto alla fisica nota.
EmDrive è fondamentalmente una cavità metallica asimmetrica dentro la quale una radiazione di microonde si propaga riflettendosi continuamente tra le pareti, in maniera risonante.
L’interazione tra le microonde e la
cavità asimmetrica, considerando anche gli effetti relativistici del
caso, provocherebbe una differenza di pressione ai due capi del motore,
da cui avrebbe origine la spinta: questa, che ci si voglia credere o
meno, è la spiegazione ufficiale data dalla SPR.
UNA QUESTIONE ANCORA APERTA
Nel 2010 alcuni scienziati della
Northwest Polytechnical University, in Cina, provano a costruirlo per
conto loro e ci riescono. Il loro motore riesce a produrre spinte fino a
720 millinewton: abbastanza per soddisfare le richieste dell’ingegneria
aerospaziale. Ma il risultato ottenuto dai cinesi non è abbastanza per
convincere la comunità scientifica in Occidente, che rimane scettica e
sostiene che la spinta prodotta debba provenire da altri meccanismi. In
fondo, non si può violare le leggi della fisica. Incuriosito dal
risultato positivo ottenuto in Cina, lo scienziato americano di origine
italiana Guido Fetta apre una società per produrre la propria versione
di EmDrive, che chiama Cannae Drive. La spiegazione più plausibile per
il funzionamento di Cannae Drive differisce da quella proposta da
Shawyer: secondo questa teoria, le microonde reagirebbero con il
cosiddetto “plasma virtuale”, ovvero coppie particelle-antiparticelle
prodotte e riassorbite quasi istantaneamente dal vuoto quantistico (il
minimo stato di energia possibile) in virtù del principio di
indeterminazione di Heisenberg. Per dimostrare al mondo che il suo
motore funziona davvero, Fetta convince la NASA ad analizzarlo.
E qui si arriva al 2014. Nei laboratori
dello Johnson Space Center, cinque scienziati dell’agenzia spaziale
americana esaminano da cima a fondo il motore di Fetta per otto giorni.
Il verdetto? Cannae Drive funziona. Il 30 luglio di quest’anno la NASA
pubblica un documento in cui si legge: “I risultati del test indicano
che il dispositivo produce una forza che non è attribuibile ad alcun
fenomeno elettromagnetico classico e può quindi potenzialmente
dimostrare un’interazione [delle onde elettromagnetiche] con il plasma
virtuale prodotto dal vuoto quantistico”. La forza prodotta è molto
inferiore a quella trovata dai ricercatori cinesi (30-50 micronewton),
ma l’hanno misurata. E non si sa ancora se la misura è attendibile, né
si sa perché questa spinta ci sia. Il documento NASA dichiara
esplicitamente che non intende entrare nel merito della questione, e si
limita a descrivere i test e gli esperimenti effettuati su Cannae Drive.
Cosa dovremmo pensare di questa vicenda?
Insomma, è una scoperta sensazionale, una bufala o è tutto frutto di
qualche errore umano? È presto per dirlo. Anche sospendendo il giudizio
sui risultati cinesi, se da un lato è improbabile che ci si possa fidare
di Fetta (la sua biografia ufficiale non è nota, a parte una laurea in
Ingegneria chimica che poco ha a che fare con la fisica quantistica e la
costruzione di thruster per satelliti), dall’altro ci sono i
sorprendenti risultati della NASA. Che però possono non essere corretti:
basta ricordare il clamore che si generò per la scoperta dei neutrini
superluminali del CERN nel 2011, prima che si scoprisse che la misura
della loro velocità era affetta da un “banale” errore sistematico.
E SE FOSSE TUTTO VERO?
Per ora, giustamente, la NASA non si
sbottona e mantiene un riservato silenzio in merito alla questione del
“motore quantistico”. In attesa di saperne qualcosa di più possiamo
provare a domandarci che cosa comporterebbe, ipoteticamente,
l’introduzione di un motore di questo tipo. Innanzitutto c’è da dire che
sarebbe inservibile per i veicoli a terra e per i velivoli, perché
Cannae Drive ed EmDrive hanno bisogno del vuoto per operare. Tuttavia
una tecnologia simile, se non si rivelasse un abbaglio, rappresenterebbe
una vera e propria rivoluzione nel campo del volo spaziale.
In particolare renderebbe possibili i
viaggi verso lo spazio profondo: con tali dispositivi i satelliti non
dovrebbero trasportare il carburante necessario per i thruster. Le sonde
potrebbero essere più leggere, tecnologicamente più avanzate e
potrebbero contare su un’accelerazione continua. Facendo due conti, una
sonda diretta a Marte (e dotata di un ipotetico Cannae Drive
opportunamente funzionante) potrebbe giungere sul pianeta rosso in poche
settimane. Proxima Centauri, la stella a noi più vicina, sarebbe
raggiungibile in “appena” una trentina d’anni. Potrebbe iniziare una
nuova era dell’esplorazione spaziale.
Stando in ambito più accademico,
la scoperta – se confermata – potrebbe anche portare a conoscenze del
tutto nuove sulla fisica fondamentale e sul funzionamento del misterioso
mondo quantistico. Vicende così complesse vanno valutate con grande
attenzione, senza tifare per una fazione o per l’altra. Molte prove
sperimentali e discussioni teoriche sono ancora necessarie per dirimere
la questione. Qualunque sia il finale di questa storia, però, di una
cosa possiamo essere sicuri: sarà avvincente.
Filippo Bonaventura
scienzainrete.it
http://altrogiornale.org/emdrive-motore-quantistico/
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