AvanTIRaggiungere Marte grazie a un laser gigante sparato dalla Terra

Nel 2018 la NASA aveva proposto agli scienziati di tutto il mondo di progettare una missione capace di consegnare un carico di almeno 1.000 chilogrammi su Marte in non più di 45 giorni, un lasso di tempo pensato da una parte per garantire rifornimenti costanti alla futura colonia e dall’altra per limitare al minimo il tempo di esposizione degli astronauti agli effetti dannosi dei raggi cosmici e delle tempeste solari.

Per rispondere a tale richiesta, un team d'ingegneri della McGill University ha oggi ipotizzato che una navicella spaziale possa raggiungere Marte in soli 45 giorni grazie alla spinta di un laser, nello specifico grazie alla “propulsione laser-termica”. Il tutto si baserebbe su un insieme di raggi infrarossi con un diametro di 10 metri, posizionato sulla Terra e costituito da tantissimi raggi con una lunghezza d’onda di circa un micron per un totale di 100 megawatt.

Il laser servirebbe a riscaldare il plasma di idrogeno all’interno di una camera posizionata dietro al veicolo spaziale. Il gas, sprigionato da un’apertura sulla camera, produrrebbe la spinta utile al viaggio. Riscaldando il nucleo fino a una temperatura di 40.000 kelvin, il gas idrogeno inizierebbe a scorrervi attorno raggiungendo i 10.000 K, fino a quando non verrebbe espulso da un ugello. In questo modo si creerebbe una spinta in grado di far viaggiare la navicella dalla Terra per un intervallo di 58 minuti. Allo stesso tempo, dei propulsori laterali consentirebbero alla navicella di rimanere allineata al raggio laser mentre la Terra ruota.

La navicella si troverebbe a viaggiare a una velocità di quasi 17 chilometri al secondo. Tuttavia, il veicolo non potrebbe trasportare un propellente chimico per frenare, in quanto il carburante necessario ridurrebbe la massa del carico utile a meno del 6% dei 1.000 chilogrammi originari. Inoltre, non sarebbe neanche possibile replicare su Marte un sistema laser simile a quello sulla Terra per far sì che la navicella freni grazie alla spinta inversa. L’unica soluzione pare essere “l’aerocattura”, ovvero usare l’attrito con l’atmosfera per far decelerare il velivolo. Si tratta di una manovra difficile ma non impossibile, in quanto il veicolo spaziale subisce decelerazioni fino a 8 g, anche se solo per pochi minuti, e perché i materiali termici tradizionali potrebbero non resistere al calore generato dall’attrito con l’atmosfera.

“La propulsione laser-termica consente missioni di trasporto rapido di 1 tonnellata con insiemi di laser delle dimensioni di un campo da pallavolo, qualcosa che la propulsione laser-elettrica può fare solo con insiemi chilometrici”, ha affermato Emmanuel Duplay, autore principale dello studio. Il vantaggio principale della propulsione laser-termica è rappresentato dal rapporto massa-potenza estremamente basso, nell’intervallo 0,001-0,010 kg/kW, cioè molto al di sotto anche di quelli indicati per le tecnologie avanzate di propulsione nucleare.

Ovviamente, questo tipo di propulsione potrebbe essere testato solo in futuro. Secondo Duplay, una missione laser-termica su Marte potrebbe essere lanciata 10 anni dopo le prime spedizioni umane per creare una colonia a lungo termine, quindi solo intorno al 2040-2045.