Una stazione spaziale in orbita intorno a Cerere

Recentemente nel sito Universe Today è apparso un interessante articolo di M.Williams (“A Habitat at Ceres Could be the Gateway to the Outer Solar System”) in cui si parla della possibilità non troppo remota di costruire avamposti abitabili ed abitati, in orbita attorno al pianeta nano Cerere.

Leggendo l’articolo ci si può convincere abbastanza facilmente che queste strutture potrebbero essere una validissima alternativa a postazioni sul suolo lunare o marziano, oppure in piattaforme in orbita.

Altra cosa che viene in mente scorrendo l’articolo è che sembra di vedere una puntata della formibabile serie di fantascienza “The Expanse“, che io ho descritto in una serie di recensioni (a partire dalla prima, per arrivare alla più recente), nella quale l’umanità all’alba del 2300 ha oramai conquistato tutto il Sistema Solare, insediando e mantenendo in vita etnie di vario genere, tra le quali i famosi Cinturiani, gli abitanti della Fascia Principale di asteroidi.

Per venire incontro a chi non mastica bene la lingua inglese, propongo, come ho già fatto in altre occasioni, una mia personale traduzione dell’articolo: ho tradotto i passaggi che mi sembravano più interessanti e suggestivi, aggiungendo poi alcune considerazioni personali.

Un habitat su Cerere potrebbe essere il passaggio verso il Sistema Solare esterno

Nel prossimo futuro, l’umanità ha buone possibilità di espandere la sua presenza oltre la Terra. Ciò include la creazione di infrastrutture in orbita terrestre bassa (LEO, Low Earth Orbit), sulla superficie della Luna e di Marte, nonché in orbita.

Ciò presenta numerose sfide, poiché vivere nello spazio e su altri corpi celesti comporta tutti i tipi di potenziali rischi e pericoli per la salute, quali le radiazioni ed il dover vivere per lungo tempo a bassa gravità.

Questi problemi richiedono soluzioni innovative e nel corso degli anni ne sono state proposte diverse! Un buon esempio è il concetto del dottor Pekka Janhunen per un insediamento megasatellitare in orbita attorno a Cerere, il più grande asteroide nella fascia principale. Questa stazione fornirebbe gravità artificiale ai suoi residenti mentre le risorse locali consentirebbero la creazione di un ecosistema a circuito chiuso all’interno, portando efficacemente la “terraformazione” a un insediamento spaziale.

Il dottor Janhunen, descrivendo la sua stazione, ha parlato di terraforming dal punto di vista dell’utente e cioè la creazione un ambiente artificiale, vicino a Cerere e ai materiali del pianeta nano, che possa permettere la vita almeno alla stessa quantità di popolazione che esiste sulla Terra oggigiorno.

I precursori

Gli habitat spaziali rotanti sono presenti in letteratura da parecchio tempo.

Il primo esempio è stato il libro di Konstantin Tsiolkovsky del 1903 (“Beyond the Planet Earth“) in cui descriveva una stazione rotante nello spazio, dove appunto la rotazione serve a fornire una gravità artificiale. Da parte dell’illustre scienziato russo, pioniere dell’astronautica, ho trovato questa simpatica frase

che si traduce in “La Terra è la culla dell’umanità, ma non possiamo vivere per sempre in una culla“: effettivamente la sapeva lunga!

Questa prima stazione spaziale fu seguita da quella proposta di Herman Noordung (“The Problem of Space Travel“),

dalla “Wheel” (Ruota) di Von Braun

e dalla proposta rivoluzionaria di Gerard K. O’Neill in “The High Frontier: Human colonies in space“, dove prevedeva un cilindro rotante nello spazio, il cosiddetto “cilindro di O’Neill“.

Aggiungo: come non ricordare quanto descritto da Arthur C. Clarke nel celeberrimo “2001 Odissea nello Spazio” (che avevo recensito tempo fa in due puntate, che trovate qui e qui) ?

Tutte queste idee possono essere prese come spunto per la creazione di una stazione in orbita terrestre bassa (LEO) se non in un punto Lagrangiano del sistema Terra-Sole.

La stazione spaziale di Janhunen

Tornando allo studio di Janhunen, la mega stazione satellitare sarebbe costituita da habitat rotanti attaccati ad una struttura a forma di disco, per mezzo di cuscinetti magnetici passivi. Ciò consentirebbe la simulazione della gravità all’interno degli habitat, faciliterebbe i viaggi all’interno degli insediamenti e garantirebbe che la densità di popolazione rimanga bassa.

Janhunen stima infatti che la densità di popolazione potrebbe essere limitata a 500 persone per km², mentre a confronto città come Manhattan e Mumbai hanno densità di circa 27.500 e 32.303 persone per km², rispettivamente. L’insediamento avrebbe inizialmente un terreno di 1,5m di profondità, che potrebbero in seguito arrivare a 4m.

Ciò consentirebbe la creazione di ampi spazi verdi con giardini e alberi che produrrebbero l’ossigeno per gli abitanti della stazione e pulirebbero l’atmosfera dalla CO₂, oltre a fornire un’efficace schermatura dalle radiazioni.

Inoltre Cerere è noto per avere abbondanti scorte di sali di ammoniaca sulla sua superficie (in particolare intorno ai punti luminosi nel cratere Occator) che potrebbero essere importati nell’insediamento e convertiti in azoto per essere utilizzati.

Sappiamo che Cerere dista da circa 2.5 a 3 UA dal Sole e perciò orbita altrettante volte più lontano della Terra: questo comporterebbe un grado di insolazione minore per tutta la stazione orbitante.

Perciò una serie apposita di specchi planari e parabolici potrebbe dirigere la luce solare concentrata verso gli habitat della stazione, fornendo illuminazione e consentendo così la fotosintesi.

Mentre la creazione di un tale insediamento presenta molte sfide tecniche e richiederebbe un massiccio impegno in risorse, in realtà per molti aspetti sarebbe più facile che non colonizzare direttamente la Luna o Marte.

Vediamo insieme le motivazioni da parte dello scienziato finlandese.

Ascensori spaziali

A convalidare questo ardito assunto, Janhunen afferma che forse l’aspetto più notevole di questa sua proposta è il fatto che permetterebbe l’uso di un ascensore spaziale per trasporto di materiale verso la stazione spaziale.

Sulla Terra, una tale struttura rimane poco pratica (oltre che estremamente costosa) perché la gravità terrestre (9,8 m/s², corrispondente a 1g) impone alcune serie restrizioni all’esplorazione spaziale. In breve, un razzo deve raggiungere una velocità di fuga di 11.186 km/s (40.270 km/h) per liberarsi dalla gravità terrestre.

Su Cerere, invece, la gravità è una frazione di quella che è qui sulla Terra: 0,28 m/s² (meno del 3%), che si traduce in una velocità di fuga di soli 510 metri al secondo (1836 km/h).

Il dottor Janhunen afferma che il sollevamento di materiale da Cerere verso la stazione orbitante sarebbe possibile con molti metodi, proprio perché la velocità di fuga è bassa.

Un primo metodo è l’uso di razzi chimici riutilizzabili, che sfruttino carburante ricavato dalle risorse di Cerere.

Ma l’ascensore spaziale sarebbe il più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai metodi a razzo. Sarebbe anche una soluzione semplice dal momento che la velocità di fuga di Cerere è così bassa che il cavo dell’ascensore non richiederebbe materiali esotici.

Conclusioni

Riusciremo a vedere una stazione orbitante intorno a Cerere? Noi senz’altro no, ma forse i nostri nipoti, sì.

Intanto che aspettiamo, seguiamo con attenzione gli sviluppi prossimi da parte della NASA e di tutta la comunità scientifica per la creazione di una stazione orbitante intorno alla Luna ed al pianeta Marte.

Sono fiducioso che almeno la prima stazione la riusciremo a vedere.

Rimaniamo tutti sintonizzati!