L’esplorazione dello spazio è un grande sogno dell’umanità, ma le distanze interstellari sono tali che poterla compiere sembra un privilegio della fantascienza.

Gli scrittori di fantascienza più geniali, a questo proposito, usano solo l’immaginazione o hanno anche basi scientifiche?

La tecnologia che servirebbe per realizzare il sogno dell’esplorazione spaziale sembra essere giunta a una battuta d’arresto, infatti, mentre la nostra visione del cosmo è in continua espansione, grazie ad apparati come il Telescopio Spaziale Hubble che ci consente di scrutare nello spazio profondo, o, la sonda Pathfinder che ha portato il nostro sguardo sulla superficie di Marte, le esplorazioni umane si sono fermate nel 1969 con lo sbarco sulla Luna.

Senza voler sminuire l’importante lavoro degli scienziati che continuano a condurre ricerche e a sviluppare progetti o degli astronauti che effettuano sempre missioni ed esperimenti nello spazio, rimane il fatto che l’uomo non è andato oltre la Luna e sembrerebbe che tale situazione sia destinata a durare ancora a lungo.

Le distanze interstellari sono tanto immense che per realizzare una vera e propria esplorazione dell’universo, in altre parole, per andare oltre i confini, relativamente ristretti, del sistema solare bisognerebbe poter viaggiare ad una velocità superiore a quella della luce. Questa possibilità, purtroppo, c’è negata dalla Teoria della Relatività Speciale, enunciata da Albert Einstein nel 1905, dalla quale deriva che un veicolo, per quanto potente o tecnologicamente avanzato, non possa raggiungere la velocità della luce, inoltre, non possiamo aspettarci che una legge fisica sia annullata dal futuro progresso tecnologico anche tra migliaia d’anni.

Ci si domanda se i viaggi interstellari saranno il campo d’azione esclusivo di scrittori e registi cinematografici, mentre il resto dell’umanità sarà costretto, dalle leggi fisiche, a prendere atto che le emozionanti avventure dei protagonisti, delle avventure spaziali, sono e resteranno pura fantasia.

Prima di rassegnarci, a quello che sembrerebbe un ineluttabile destino, vediamo in cosa consiste il divieto posto dalle teorie di Einstein e guardiamoci attorno per scoprire se, dal 1905, qualcosa è cambiato nel mondo della Fisica e se veramente gli scrittori di fantascienza sono solo persone dotate di grande fantasia.

Senza addentrarci nella complessa Teoria della Relatività ci limiteremo a prendere in considerazione quanto è necessario per capire perché nessun oggetto può spostarsi alla velocità della luce.

Un importante ostacolo discende dal concetto di "Massa", la quale, a differenza del "Peso" che dipende dalla forza di gravità, è la misura della resistenza di un oggetto al moto, infatti, se decidessimo di spingere degli oggetti verificheremmo che l’energia necessaria per mantenere l’accelerazione sarebbe tanto più grande quanto maggiore è la massa degli oggetti stessi. La massa dell’oggetto, inoltre, aumenterebbe al crescere della velocità e tenderebbe all’infinito quando la velocità si avvicinasse a quella della luce, di conseguenza, nessun tipo o quantità di energia sarebbe sufficiente per spingere un oggetto, seppure piccolissimo, ai limiti della velocità della luce.

Nulla di materiale può raggiungere né tantomeno superare la velocità della luce, quindi, anche se tra secoli l’umanità dovesse conseguire uno sviluppo tecnologico, attualmente solo immaginabile (propulsori a fissione o fusione nucleare oppure ad antimateria), sarebbe in ogni caso bloccata in una minuscola porzione di un vastissimo Universo.

Stando alle leggi della fisica e alle enormi distanze interstellari pare, quindi, che dovremo restare nei paraggi della Terra ancora per molto tempo, mentre, non si parla nemmeno di uscire dal sistema solare, il cui confine si trova, approssimativamente, a quattro miliardi di chilometri. Con la tecnologia attuale, infatti, saremmo in grado di raggiungere il pianeta Marte in qualche mese, ma non potremo partire prima del 2012, quando il pianeta rosso disterà dalla terra soltanto tre mesi di viaggio. Appena fuori del sistema solare si trova Alpha Centaury che è la stella più vicina a noi, ma se volessimo visitarla dovremmo compiere un viaggio di ben 40 trilioni di chilometri, che con le nostre possibilità attuali, richiederebbe centinaia di migliaia di anni.

Per trovare altri pianeti, infine, dovremmo spingerci al di là della stella Alpha Centaury, esplorando l’intera galassia, il cui diametro misura migliaia di anni luce, e, successivamente altre galassie ancora più lontane.

A fornirci una speranza sulla possibilità di superare i confini del sistema solare è lo stesso Albert Einstein, infatti, dieci anni dopo la Teoria della Relatività Speciale, pubblicò la Teoria della Relatività Generale che descrive la geometria dello Spazio-Tempo e fornisce alcune scappatoie dalle severe proibizioni imposte dalla Relatività Speciale. Questo è il terreno sul quale i fisici contemporanei hanno costruito nuove interessanti teorie sulle quali, tra l’altro, gli scrittori di fantascienza più geniali hanno posto le basi dei loro racconti, talvolta, collaborando direttamente con gli uomini di scienza.

La Relatività Generale si basa sul fatto che massa ed energia creano gravità, perciò, deformano la struttura dello spazio, figuratamente, come un oggetto pesante (es. una boccia) che sia appoggiato su un telo elastico teso (figura precedente), in questa situazione, eventuali oggetti circostanti cadrebbero verso la boccia attirati dalla deformazione causata sul telo stesso. Questo fenomeno fu provato, sperimentalmente da A. Eddington in occasione dell’eclissi solare del 19 Maggio 1919; egli osservò, in quell’occasione, che la posizione delle stelle vicine al Sole, confrontata con delle immagini riprese in momenti dell’anno in cui il sole non era presente in quella zona di cielo, era leggermente spostata a causa della deformazione prodotta dalla massa solare sullo spazio. Se lo spazio-tempo è deformabile significa che per viaggiare tra due punti, almeno in teoria, non è necessario percorrere la distanza che li separa ma forse esiste qualche scorciatoia.

Gene Roddenberry, autore del soggetto della fortunata serie di film e telefilm "Star Trek", immaginò un sistema di propulsione denominato "Warp" che consentisse di giustificare i viaggi, della celebre astronave "Enterprise", ad una velocità molto superiore a quella della luce.

Miguel Alcubierre (Fisico Teorico) ha recentemente pubblicato un documento dal titolo "The Warp Drive: Hiper-Fast Travel Within General Relativity" (La Propulsione Warp: Viaggi Iper-Veloci nell’Ambito della Relatività Generale) per dimostrare, appunto, che la propulsione basata sulla deformazione dello Spazio-Tempo, chiamata propulsione "Warp", è effettivamente possibile entro i limiti della Teoria della Relatività Generale. Per comprendere il concetto di propulsione Warp ci si può figurare un’azione con la quale si fa scorrere un’asta dentro una guaina deformabile, una simile operazione è effettuata, ad esempio, per sistemare le tendine di una finestra: prima si arriccia la guaina sulla parte anteriore dell’asta, poi si sfila dalla parte posteriore in modo che l’asta, senza essere stata mossa, si trovi in una posizione diversa rispetto alla guaina stessa (Fig. 2). La fantastica astronave Enterprise, in sostanza, disporrebbe di un dispositivo di propulsione in grado di deformare lo spazio circostante per portare se stessa e l’equipaggio in un luogo lontano molti anni luce senza, in realtà, muoversi.

Il celebre scrittore ed astronomo Carl Sagan per la stesura del romanzo "Contact", da cui è stato tratto l’omonimo film di successo, si è avvalso della consulenza di Kip Thorne (Fisico Teorico presso Caltech) che ha pubblicato il libro "Black Holes and Time Warps" (Buchi Neri e Deformazioni Temporali) teorizzando l’esistenza dei "Wormhole" (tarlature). Si tratta di un fenomeno fisico, solo teorico, ma coerente con Teoria della Relatività Generale che può essere raffigurato da due teli elastici, tesi parallelamente tra loro, sulle cui superfici sono premute due punte, una verso l’altra, fino a toccarsi (Fig. 3): i punti di contatto, nell’ambito della teoria, si annullerebbero generando un possibile passaggio tra luoghi diversi dell’universo. Qualcosa di simile è stato ipotizzato anche per i "Buchi neri", nondimeno, ciò che entra in questi ultimi, luce compresa, non può assolutamente uscirne, mentre, i Wormhole consentirebbero il passaggio in entrambe le direzioni. Le ricerche attuali indicano, purtroppo, che questi ultimi avrebbero dimensioni infinitamente piccole e vita incommensurabilmente breve, tuttavia, potrebbero essere tenuti aperti a piacere utilizzando una massa negativa di opportune dimensioni. Le attuali tecnologie, tuttavia, sono ben lontane dal consentire la produzione dell’enorme massa negativa necessaria per tenere aperto un Wormhole con un diametro sufficiente a consentire il passaggio di un ipotetico veicolo spaziale, infatti, nel film Contact sono gli extraterrestri a fornire il progetto di un complesso dispositivo, realizzabile le nostre tecnologie che consentisse di sfruttare queste singolarità fisiche.

Arthur C. Clarke , autore di "3001 L’Ultima Odissea", oltre a "2001 Odissea Nello Spazio" e "2010 L’Anno del Contatto", si è appoggiato alle teorie di Hal Puthoff (Fisico, fondatore e direttore dell’"Institute for Advanced Studies at Austin" in Texas - U.S.A.), il quale sostiene che il vuoto cosmico sia in realtà pervaso da fluttuazioni quantiche, in altre parole, se si eliminasse, in un luogo dello spazio, qualsiasi materia, la gravità e ogni tipo di energia, rimarrebbero lo stesso delle particelle infinitesimali che passerebbero continuamente dall’esistenza alla non esistenza, la cui energia potenziale è denominata Z.P.E. (Zero Point Energy o Energia al Punto Zero). Questa forma di energia, teoricamente illimitata, potrebbe risolverebbe diversi problemi relativi alle ipotesi di viaggi interstellari. Le fluttuazioni del vuoto, inoltre, potrebbero essere responsabili anche dell’inerzia cui soggiacciono gli oggetti in movimento, se tale teoria fosse corretta, forse si potrebbe sfruttarla per un sistema di propulsione ad annullamento d’inerzia come quello immaginato da Clarke nel suo ultimo romanzo e battezzato con l’acronimo S.H.A.R.P. (tratto dai nomi: Sacharov, Haisch, Alfonso Rueda, e Puthoff).