NAVIGAZIONE A VELA NELLO SPAZIO

Per secoli l’uomo ha viaggiato sul mare grazie alla navigazione a vela che, con tecniche sempre più sofisticate, sfruttava la spinta del vento.
Un analogo tipo di navigazione è realizzabile nelle esplorazioni spaziali, ma dobbiamo distinguere due casi: viaggio nel Sistema Solare e viaggio interstellare.
Nel primo caso la spinta sulla vela è data dalla luce solare, nel secondo caso c’è bisogno di un propulsore che lanci sulla vela un raggio laser.
In entrambi i casi si raggiungerebbero velocità decisamente superiori a quelle delle navicelle spaziali finora impiegate.
La grandezza della vela dipende dalla massa della navicella spaziale, ma oggi, grazie alla miniaturizzazione dei componenti elettronici, è possibile costruire sonde spaziali molto più piccole rispetto al passato per le quali sarebbero state necessarie vele molto grandi.
Nel caso di navigazione nel Sistema Solare, il meccanismo di propulsione è molto semplice: la vela è costituita da materiale riflettente ultrasottile ed i fotoni della luce solare che la colpiscono le trasferiscono la loro quantità di moto.
Si noti che, mentre le navicelle spaziali tradizionali ricevono solo una spinta iniziale dai razzi propulsori e poi procedono per inerzia, le navicelle spaziali a vela ricevono la spinta costante della luce solare e ciò consente il raggiungimento di velocità molto più alte.
Ovviamente la vela deve avere un sistema di orientamento per poter catturare sempre la luce solare. Inoltre la sua manovrabilità per aumentare o diminuire la velocità, o per cambiare direzione, è ottenuta mediante un sistema che permette l’oscuramento parziale di alcune parti della superficie della vela.
Oltre alle navicelle a vela spinte dalla luce solare, sono in progettazione anche navicelle a vela spinte dal vento solare, cioè da quel flusso di particelle (95% protoni e neutroni, 5% nuclei di Elio) emesso più o meno costantemente dal Sole, ma in tal caso le tecnologie sarebbero più complesse ed i risultati, in termini di velocità, più o meno simili.
Sfruttare il vento solare invece della luce solare ha però un vantaggio: mentre l’intensità della luce solare si affievolisce man mano che ci si allontana dal Sole, il vento solare “soffia” ancora abbastaza forte fino ai confini del Sistema Solare.
Nel caso invece di viaggio interstellare non abbiamo più a disposizione la luce solare o il vento solare, per cui si deve adottare un’altra fonte di propulsione che agisca sulla vela.
Questa fonte è un raggio laser generato costantemente da apparecchiature situate sulla superficie terrestre o, preferibilmente, su di un satellite in orbita attorno al nostro pianeta o, ancora meglio, in orbita solare.
Usando questo sistema di propulsione sono necessarie navicelle spaziali molto più piccole e vele molto più grandi, ma si raggiungerebbero velocità enormi, pari al 20% della velocità della luce.
E’ stato calcolato che, con questo tipo di navigazione, si potrebbe raggiungere il sistema stellare triplo di Alfa Centauri (a 4,2 anni luce da noi) in soli 20 anni, contro i 75.000 anni che occorrerebbero con una navicella a propulsione a razzo.
I progetti di navigazione a vela nello spazio finora realizzati (settembre 2016) sono stati 2.
Nel 2010, un piccolo satellite a vela fu lanciato dalla NASA nell’orbita terrestre, dove rimase per 240 giorni per poi rientrare nell’atmosfera.
Nello stesso anno l’Agenzia Spaziale Giapponese “caricò” la navicella a vela Ikaros sulla sonda Akatsuki, diretta verso Venere. Giunta alla distanza di sette milioni di chilometri dalla Terra, Akatsuki liberò Ikaros che navigò a vela fino a Venere compiendo un passaggio ravvicinato presso il pianeta.