La Rinascita. La Fionda Gravitazionale

300 milioni di persone da trasportare da un lato all'altro della galassia.
Avete mai sentito di una cosa simile? Ebbene per l’universo di Yamato niente è impossibile, o almeno in teoria.

Questo è quello che si è tenta di fare nell'ultimo film del 2009 Yamato la Rinascita.

Nella pellicola si parla di 300 milioni di esseri umani che viaggiano a bordo di gigantesche astronavi della spropositata lunghezza di 2800 metri, dotate di 4 super motori situati nella parte superiore e inferiore della poppa che possono trasportare, ognuna, fino a 10 milioni di passeggeri e portarli sul pianeta Amare, un pianeta idoneo ad accogliere gli esseri umani.

Il prospetto di una tale evacuazione di massa è stato denominato "AMARE EXPRESS", esso prevede l’emigrazione totale o quasi degli abitanti della Terra  in tre gruppi di 30 astronavi scortate da centinaia di navi da guerra.

nota. il numero totale di questi colossali mezzi volanti non è ben specificato, diverse fonti in rete parlano di diverse migliaia, tuttavia anche se il numero complessivo degli esseri umani da trasportare fosse di 300 milioni per ogni singolo viaggio e cioè 900 milioni, il numero delle navi non supererebbe comunque le 90 unità.

Se avete letto i post precedenti o se avete visto il film, siete perfettamente al corrente che nella pellicola del 2009, la Terra sta per affrontare la sua crisi più grande.
Da una lontana galassia, infatti, un gigantesco Buco Nero si sta avvicinando al sistema solare e il nostro pianeta ha i giorni contati. Sanada Shiro, il nuovo Comandante dell’EDF, contatta il governo del pianeta Amare e inizia delle trattative urgenti con la regina Iriya.

Ad Amare, i terrestri avevano chiesto asilo per sfuggire alla condanna che presto si sarebbe abbattuta sul sistema solare. I loro abitanti avevano accettato di accogliere i profughi terrestri a patto però che questi venissero in pace e non a prendere possesso del pianeta.

Immaginiamo quindi tutte queste gigantesche astronavi, tutte dotate di una propulsione Warp (ossia a propulsione a curvatura), colme di esseri umani, che per sfuggire a morte sicura, si imbarcano in queste nuove arche di Noè in direzione di un pianeta distante dalla Terra ben 27.000 anni luce.

Si tratta quindi di una colossale migrazione, la più grande mai avvenuta a memoria d’uomo.

Ma è sufficiente possedere una tecnologia warp per attraversare la galassia, oppure la mano umana necessita dell’aiuto di qualcosa di più per realizzare i suoi propositi? Magari di qualche cosa che solo l’universo potrebbe fornire? Si, in questo caso ci vengono in aiuto i pianeti stessi o come nel caso del film di Yamato, i buchi neri.






Che cos' è Un Buco Nero?

Un Buco Nero è un corpo celeste estremamente denso dotato di un'attrazione gravitazionale talmente elevata da non permettere l'allontanamento di alcunché dalla propria superficie, nulla, neppure la luce può sfuggire al di là del confine chiamato "orizzonte degli eventi".

Non è ancora stato possibile confermare se un’astronave che decidesse di entrare in questo oggetto mostruoso del cosmo sarebbe distrutta o meno, ma ipoteticamente un oggetto di questo genere potrebbe essere un punto di contatto, una porta, uno stargate per altri universi.

Per accedere ad un altro universo o per coprire una’enorme distanza sarebbe necessario penetrare nel Buco Nero attraversando dei cosiddetti "Wormholes", dei "cunicoli" tra due punti dello spaziotempo.
Il wormhole sarebbe una scorciatoia... in mezzo all'universo.
Alcuni Buchi Neri sono (forse cunicoli) che consentirebbero viaggi dentro il cosmo.

La teoria fu elaborata da Einstein insieme a Nathan Rosen riguardo all'esistenza di un cunicolo spazio-temporale. Ma il primo scienziato a elaborare questa teoria fu Ludwig Flamm.

In questo senso l’ipotesi del tunnel gravitazionale è un’attualizzazione della teoria ottocentesca che supponeva l'esistenza di una quarta dimensione spaziale che abbreviasse le distanze e i tempi del viaggio.

I cunicoli spazio-temporali o intra-universo connettono una posizione con un’altra dello stesso universo.
Quindi, un tunnel gravitazionale dovrebbe poter connettere punti distanti nell'universo a causa delle deformazioni spaziotemporali, permettendo così di viaggiare fra loro in minor tempo rispetto ad un viaggio normale, impossibile, o per meglio dire, improbabile e complicato, da affrontare anche per piccole distanze come all'interno del nostro sistema, con le nostre attuali tecnologie.

I cunicoli spazio-temporali o inter-universo che collegano un universo ad un altro differente sono definiti wormhole di Schwarzschild. Questo ci permette di congetturare la possibilità se tali tunnel spazio-temporali possano essere usati per viaggiare da un universo ad un altro parallelo.
Un’altra applicazione del wormhole potrebbe essere il viaggio nel tempo. In questo caso sarebbe una scorciatoia per spostarsi da un punto spaziotemporale a un altro differente. Nella teoria delle stringhe un wormhole viene visualizzato come la connessione tra due D-brane.

La cosa interessante, è come già nel 1997 si teorizzavano i viaggi nello spazio mediante tali tunnel, in quanto, almeno per ora, la tecnologia da noi conosciuta impedisce di poter superare la velocità della luce, e anche se si andasse a tale velocità,  ci vorrebbero anni, se non migliaia di anni alla velocità della luce per raggiungere un’altra civiltà evoluta, o un altro pianeta abitabile.

Quindi finché nessuno attraverserà mai un Wormholes e tornerà indietro a dircelo, questa resterà ancora una semplice teoria, evidentemente lo è ancora anche in Yamato dal momento che si è scelto di utilizzare il sistema della fionda gravitazionale.

Che cos'è una Fionda Gravitazionale?

Chi conosce bene la Serie di Star Blazers sa perfettamente che una nave come la Yamato può coprire con un semplice balzo iperspaziale una distanza che varia dai 500 ai 2000 anni luce. Le navi da carico predisposte nella Serie III per il primo esodo (poi inutilizzate, e nemmeno mai viste nella produzione..) possedevano, invece, un’autonomia limitata di “soli” 15.000 anni luce.
Nei dialoghi della Serie III sentiamo il generale Todo parlare di migliaia di astronavi da carico che sarebbero servite per trasportare gli esseri umani sino alla nuova destinazione (destinazione mai trovata). Riteniamo corretto, però, sottolineare che non si tratta di quelle stesse astronavi, ma di nuovi mezzi spaziali dalle dimensioni colossali.

Spieghiamo innanzitutto cosa intendiamo quando parliamo di una fionda gravitazionale.

La fionda gravitazionale è il nome utilizzato per descrivere l’utilizzo della gravità di un pianeta (o di un buco nero) per alterare il percorso e la velocità di un qualsiasi veicolo spaziale. È anche chiamato gravity-assist o swing-by e si utilizza con profitto solo con pianeti dotati di grande massa.

Il modo più semplice per far viaggiare una nave spaziale da un pianeta ad un altro, è quello di lanciarla di nuovo nel'universo (come se fosse una sasso dentro l’elastico di una fionda) nel momento adeguato, sfruttando la gravità di un pianeta.

Per ottenere l'effetto fionda, il veicolo spaziale deve prima effettuare un ravvicinato fly-by (sorvolo) del pianeta. Consideriamo una nave diretta verso Amare. Quando la nave, o meglio la fortezza (date le sue dimensioni) si avvicina a un pianeta, la gravità la attrae aumentando la sua velocità.

Dopo aver passato il pianeta, la gravità continua ad attrarre il veicolo, rallentandolo.
L'effetto sulla velocità, se il pianeta fosse fermo, sarebbe nullo. Tenendo conto però che i pianeti non stanno fermi, ma si muovono nelle loro orbite attorno alla propria stella, succede che la velocità non cambia se misurata in riferimento ad essi, mentre è differente se la si misura rispetto al proprio Sole.  

In base alla traiettoria, l'astronave può guadagnare più velocità in base alla rapidità orbitale del pianeta stesso. Per esempio, se volessimo andare da Giove a Saturno si potrebbe sfruttare la sua velocità che è oltre 13 km/s. In questo modo, il pianeta presterebbe alla fortezza una quantità di momento angolare supplementare necessaria affinché questa raggiunga Saturno usando poca energia.

Questo va bene se vogliamo coprire distanze relativamente insignificanti. Ma noi dobbiamo attraversare 27.000 anni luce per arrivare a destinazione, quindi la velocità che ci farebbe guadagnare Giove sarebbe ridicola.

Nel film si ipotizza di sfruttare qualcosa di enormemente più veloce della forza gravitazionale di un pianeta, quella astronomica di un buco nero.

Quello scelto dai terrestri può raggiungere una velocità di 29.000km/s, una spinta a dir poco inimmaginabile.

Come avviene la procedura per sfruttare l’effetto fionda? 
Durante l'avvicinamento della nave spaziale a un pianeta, l'efficacia della propulsione del razzo aumenta, e quindi piccole spinte vicino al pianeta producono grandi cambiamenti nella velocità finale della nave.

Quindi, durante l'avvicinamento della nave spaziale al buco nero, l'efficacia della propulsione dei 4 super motori aumenta, e piccole spinte vicino al bordo del buco nero producono grandi cambiamenti nella velocità finale della nave.

Un buon metodo per ottenere più energia da un gravity-assist è quello di utilizzare i motori vicino al pericentro dell'orbita (punto in cui la distanza tra la nave e il pozzo gravitazionale del buco nero è più piccola e conseguentemente la velocità relativa è quella maggiore). La spinta dei motori dà sempre lo stesso cambiamento della velocità, ma il cambiamento dell'energia cinetica è proporzionale alla velocità del veicolo al momento dell'accensione dei motori. Come sempre, per ottenere il massimo dell'energia dai propulsori, si deve accenderli quando il veicolo è alla velocità massima, cioè al pericentro. E’ in quel momento, infatti, che le fortezze devono raggiungere la massima velocità penetrando nel warp, la velocità della gravità del buco nero farà il resto.

Applicazioni nella realtà.

La prima sonda ad utilizzare l'effetto fionda è stata nel 1959 la sonda sovietica Luna 3, utilizzata per fotografare la faccia nascosta della Luna.

La prima sonda statunitense a subire l'effetto fionda fu la Pioneer 10, che nel dicembre 1973 sorvolò Giove; la spinta subita durante il sorvolo ravvicinato del pianeta spostò la sonda sulla traiettoria di fuga che le ha permesso di raggiungere i confini del sistema solare.

La prima sonda interplanetaria ad aver eseguito una manovra di fionda gravitazionale, cioè ad aver sfruttato l'effetto fionda per dirigersi verso un secondo obiettivo, è stata la Mariner 10, che dopo un gravity assist con Venere, eseguì tre sorvoli di Mercurio.

Successivamente, sono state utilizzate delle manovre di fionda gravitazionale con Giove per dirigere la Pioneer 11, la Voyager 1 e la Voyager 2 verso Saturno. In breve tempo, i controllori di volo statunitensi divennero sufficientemente abili che, utilizzando una serie di gravity assist in successione, reindirizzarono la Voyager 2 anche verso Urano e Nettuno.

Uno dei gravity assist più spettacolari è stato eseguito nel 1992 dalla sonda Ulysses con Giove, che le ha permesso di cambiare l'inclinazione orbitale ed uscire dal piano dell'eclittica per poter osservare direttamente i poli solari.

Con l'intenzione di risparmiare sempre più carburante per inviare sonde più grandi, l'Agenzia spaziale stautinense e l'Agenzia Spaziale Europea hanno fatto largo uso dei gravity assist per le missioni interplanetarie più recenti. La Galileo e la Cassini-Huygens hanno eseguito manovre di fionda gravitazionale con Venere e con la Terra, prima di essere dirette verso i giganti gassosi.

Anche numerose missioni per lo studio delle comete e degli asteroidi hanno utilizzato gravity assist con la Terra, con Venere o con Marte per ridurre il consumo di carburante o moltiplicare i possibili obiettivi. Esempio ne sono la missione europea Rosetta, la missione Dawn, diretta verso Cerere e Vesta, la missione statunitense EPOXI e le missioni sovietiche Vega 1 e 2.

fonti. vari siti web.