LA FANTASIA CHE SI TRASFORMA IN REALTA'

L’invenzione qui riassunta concerne una navicella spaziale a doppio toroidale con funzione di acceleratore di particelle o LHC, connesso ognuno al proprio motore a ioni installato al centro di ogni stesso LHC, ma in modo verticale rispetto alla direzione di marcia della navicella in quanto, gli stessi detti motori ionici, in questo caso, non verranno utilizzati direttamente per la propulsione della navetta, ma bensì verranno utilizzati per produrre particelle da inviare all’interno dell’acceleratore a cui connesso ogni singolo motore, con l’obbiettivo di accelerare ulteriormente le stesse particelle prima di espellerle dall’acceleratore con l'obbiettivo di generare la propulsione. Ogni Acceleratore dotato del proprio motore a ioni formerà un singolo gruppo di propulsione che chiameremo: “Acceleratore-Motore ionico” anteriore, oppure posteriore. Il motivo per cui i detti motori verranno ancorati al centro della struttura di ogni acceleratore e posizionati verticalmente rispetto alla direzione di marcia della navicella, concerne il fatto che gli stessi motori ionici in questa soluzione, non verranno utilizzati come propulsori diretti, ma bensì come generatori di particelle e di atomi ionizzati da inviare all’interno dell’acceleratore di particelle per essere accelerati ulteriormente ed espulsi simultaneamente dai due distinti gruppi di propulsione ionica, anteriormente e posteriormente e verso la stessa direzione di marcia della navetta, generando così una interazione elettromagnetica tra le particelle lanciate dagli acceleratori e le particelle di cui ricoperta la struttura della navetta per farla muovere. Le caratteristiche del funzionamento dei due distinti gruppi di propulsori, Anteriore e Posteriore della navetta, risulta assolutamente controverso rispetto ai classici propulsori elettrici a ioni o di ogni altro tipo che, quasi sempre, funzionano applicando ad un corpo una forza uguale ma contraria al suo moto, in quanto nella soluzione qui riassunta, come summenzionato, entrambi i gruppi di propulsione a ioni accelerati, lanceranno le rispettive particelle nello stesso verso di marcia della navicella, il cui movimento verrebbe realizzato sfruttando le interazioni magnetiche ed elettrostatiche tra le particelle di cui ricoperta la struttura della stessa navicella per induzione e le particelle lanciate fuori dagli acceleratori a velocità relativistiche le quali, nel caso del propulsore anteriore, possiederanno cariche contrarie a quelle delle particelle di cui ricoperta la struttura della navetta per mezzo di induzione elettro statica, questo allo scopo di poter fare interagire tra loro le cariche magnetiche tra le particelle lanciate e quelle presenti sulla struttura, concretizzando così il trascinamento magnetico della navicella appena dopo il lancio delle particelle frontalmente, fruttando così la forza attrattiva generata tra le dette particelle di carica opposta rispetto a quelle, appunto, aggrappate alla struttura. Per riuscire a realizzare la connessione magnetica tra le cariche di segno opposto che generi un equilibrio che determinerebbe la connessione stabilizzata tra le dette particelle lanciate e quelle aggrappate alla struttura della navetta, che ne consentirebbe il suo trascinamento, sarà necessario identificare il giusto momento in cui condurre l’elettrificazione elettrostatica sulla struttura in funzione alla giusta distanza delle particelle lanciate, rispetto a quelle immobili aggrappate alla struttura, allo scopo di farle interagire in termini di forza attrattiva tra loro. Anche il gruppo di propulsione Acceleratore-Motore ionico posteriore avrà un funzionamento elettromagnetico ed elettrostatico come quello appena descritto, ma con la differenza che le particelle lanciate dal detto gruppo posteriore, verranno espulse dalla parte posteriore della navetta, ma non verso la parte posteriore della stessa come farebbe qualsiasi tipo di propulsore, ma verso la sua stessa direzione di marcia, colpendo la struttura della navetta ricoperta di particelle di carica uguale che, interagendo tra loro magneticamente in modo repulsivo, genereranno la spinta della navetta verso la sua stessa direzione di marcia, sfruttando così la repulsione magnetica esercitata tra le particelle lanciate e quelle aggrappate alla struttura della navetta. Naturalmente, allo scopo di poter fornire la maggior spinta possibile alla navetta, i due gruppi di propulsione anteriore e posteriore appena illustrati, lavoreranno sinergicamente tra loro, questo per mezzo dell'invio sistematico di impulsi di corrente intermittenti e simultanei per elettrificazione statica della struttura, in contemporanea al lancio delle particelle, in maniera tale da poter imprimere una spinta intermittente alla navetta, riuscendo così a sfruttare il massimo dell’energia cinetica delle particelle appena espulse, nel farle interagire con le particelle aggrappate alla struttura della stessa navetta con la massima forza.

Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria: terza legge della dinamica. È il principio su cui si basano i razzi spaziali, che bruciano propellente in una direzione per andare in quella opposta.

Un ingegnere NASA però crede di poterci portare tra le stelle senza alcun propellente, grazie ad uno speciale motore elicoidale. Un motore che sarebbe alla base di tutte le navi spaziali del futuro.

Disegnato da David Burns del Marshall Space Flight Center in Alabama, il “motore elicoidale” sfrutta gli effetti dell'alterazione di massa che si verificano a velocità prossime a quella della luce. Burns ha pubblicato un paper descrittivo del concept sul server dei report tecnici della NASA.

Inutile dire che il suo lavoro ha incontrato lo scetticismo di parte dei suoi colleghi, ma Burns ritiene che il concetto sia valido, e costituirà l'apripista di molti motori spaziali del futuro. "Se qualcuno proverà che non funziona non avrò problemi a ricredermi, ma vale la pena di esplorare anche questa opzione," dice.

Come funziona il motore elicoidale?

Per capire un po' il principio del motore dalla forma elicoidale realizzato da Burns provate ad immaginare una scatola su una superficie che non ha attrito. All'interno della scatola c'è una barra intorno alla quale scorre un anello. Se un impulso interno alla scatola dà una spinta all'anello, questi slitterà in avanti mentre la scatola va in direzione opposta. Una volta toccato il limite della scatola, l'anello tornerà indietro, e anche la scatola lo farà, invertendo la sua direzione. In normali condizioni la terza legge della dinamica produce un oscillazione da destra a sinistra dell'anello.

Ma cosa succederebbe, si chiede Burns, se la massa dell'anello fosse più grande quando va in una direzione e poi piccola quando torna nella direzione opposta? Di fatto l'azione sarebbe maggiore della reazione, la terza legge della dinamica sarebbe bypassata e la scatola si muoverebbe sempre più in avanti.

Come può quell'anello cambiare la sua massa?

Questo non è "proibito" dalla fisica. La teoria della relatività speciale di Einstein dice che un oggetto acquista massa via via che si avvicina alla velocità della luce (un effetto che in minima parte può essere dimostrato dagli attuali acceleratori di particelle).

In effetti se sostituiamo all'anello nella scatola un acceleratore di particelle abbiamo ottenuto il risultato. Gli ioni interni all'anello verrebbero portati a velocità vicine a quelle della luce (aumentando la massa) quando va in una direzione e decelerandoli (diminuendo la massa) quando vanno nell'altra.

Si può fare ancora meglio

Burns pensa che il sistema avrebbe ancora più efficienza se si facesse a meno di bastone ed anello, e si sostituisse il tutto con un unico acceleratore di particelle a forma di elica, capace di far compiere alle particelle sia il movimento laterale che quello longitudinale: un movimento elicoidale, per l'appunto.

E la scatola?

Ne servirebbe ad occhio e croce una piuttosto grande. Non a caso le grandezze di questo motore sono nell'ordine di 200 metri in lunghezza e 12 di diametro. Anche l'energia necessaria è enorme, secondo i calcoli: servono 165 megawatt di energia per generare la spinta pari a 1 newton (è la forza che impieghiamo per pigiare un tasto sulla tastiera).

Per questo il motore può funzionare solo in una "grande scatola senza attrito" (o quasi): lo spazio cosmico.

“Con la giusta dose di tempo ed energia, nello spazio questo motore potrebbe raggiungere il 99% della velocità della luce," dice Burns.

Un motore elettromagnetico con propulsori, ma senza propellente

A fine anni '70 Robert Cook, un inventore americano, brevettò il progetto di un motore capace a suo dire di convertire la forza centrifuga in movimento lineare.

30 anni dopo, nei primi anni 2000, l'inventore inglese Roger Shawyer propose l'EM drive, capace a suo dire di convertire in spinta delle microonde.

Nel gennaio 2017, un motore magnetico sviluppato negli Eagleworks Laboratory della NASA sembrava aver centrato il bersaglio, ma test più approfonditi rilevarono un errore di progettazione in questi motori a propulsione magnetica. Fenomeno cononosciuto anche con il nome di "come fondere un motore".

Nessuno dei due concetti è ancora stato testato con successo: entrambi sono giudicati impossibili per la loro violazione di una legge chiave della fisica, la legge di conservazione del momento angolare.

Martin Tajmar dell'Università della tecnologia di Dresda, in Germania, ha testato (senza successo) l'EM Drive e ritiene che il motore elicoidale probabilmente avrà gli stessi problemi.

“Per come la vedo io, nessun sistema di propulsione inerziale potrà mai funzionare in ambienti spaziali," dice.

Il principio di questo motore impossibile rispetta la relatività speciale, cosa che lo rende speciale, ma "sfortunatamente c'è sempre un meccanismo di azione-reazione da considerare".

Burns ha lavorato sul suo da solo, e ammette che il modello di motore è piuttosto inefficiente. Fa salvo però il principio, e ritiene che ci sia potenziale per il miglioramento.

“Conosco i rischi legati alla presentazione di tecnologie come la fusione fredda o l'EM Drive," dice. “So che la mia reputazione sarà discussa, ma bisogna correre il rischio se si vuole inventare qualcosa di nuovo".

L'impressione è quella di trovarsi davanti a spunti molto interessanti di un progetto estremamente embrionale. Tutte le idee sono presenti, ma l'insieme appare prematuro.

Forse riguardando il lavoro di Burns tra 500 anni e più, gli ingegneri di un futuro fatto di viaggi interstellari vedranno nei suoi progetti ciò che vediamo oggi quando ci mettono davanti un elicottero disegnato da Leonardo.