Niente panico: il moto casuale della Tesla nello spazio

La recente trovata di Elon Musk di lanciare verso Marte una Tesla Roadster rossa, con tanto di pilota in tuta da astronauta al posto di guida, ha riportato alla luce un tema tecnologico sviluppato inizialmente negli anni ‘60 del Novecento, nell’ambito delle missioni Apollo. Stiamo parlando dei lanciatori super-pesanti cioè quei razzi che permettono di portare almeno 50 tonnellate di peso in orbita terrestre bassa (tra 160 e 2000 km di quota).

In astronautica si definiscono vettori (o lanciatori) quei missili progettati, ed utilizzati, per inviare nello spazio un determinato “carico utile”. A seconda del carico utile (payload in inglese) essi vengono classificati in lanciatori leggeri (fino a 2t), medi (da 2 a 20t), pesanti (da 20 a 50t) e super-pesanti (più di 50t) [1]. Nel corso della storia, pochissimi razzi sono stati capaci di portare in orbita un carico utile di tale entità. Il record incontrastato (140t) spetta ancora oggi al Saturn V, il vettore che ha permesso all’uomo di raggiungere la Luna (fig.1). Citando Oriana Fallaci: “Un uomo, messo accanto a quel razzo, sembra meno di una formica. E’ un razzo così ciclopico che la sua altezza equivale a quella di un grattacielo con trentasei piani, la sua ampiezza è quella di una stanza di sette metri per sette. […] Se ne raggiungi con un ascensore la cima, io l’ho fatto, ti coglie il terrore. E di ciò non ti rendi conto alla televisione […] ti mancano i termini di paragone…” [2].

Cinquant’anni dopo, il Falcon Heavy, missile progettato dalla SpaceX, compagnia spaziale del patron di Tesla, deve mantenere la promessa del suo ideatore, ossia diventare il più grande lanciatore dopo il leggendario razzo di Wernher von Brown, con tanto di propulsori riciclabili.

Fig.1 – Confronto tra alcuni lanciatori super-pesanti

Tuttavia, molti continueranno a chiedersi quale sia stata l’utilità di mandare nello spazio un’automobile sportiva. Considerati i precedenti disastri di SpaceX, il primo lancio del Falcon Heavy era ad alto rischio fallimento. Al tempo stesso era necessario effettuare dei test per capire se il vettore potrà, un domani, trasportare le dichiarate 63,8t di payload [3]. Per non mettere in pericolo oggetti di valore scientifico, come ad esempio satelliti da milioni di dollari, Elon Musk ha scelto di utilizzare come peso di prova la sua personale “utilitaria” [4]. Questa mossa è stata anche ampiamente criticata poiché appare come una mera trovata pubblicitaria, tuttavia non è un segreto che l’affezione del pubblico verso l’astronautica goda di alti e bassi. Ad esempio, una volta vinta la corsa allo spazio contro l’URSS, gli americani smisero di seguire le missioni spaziali. La Tesla cosmica ha senz’altro risvegliato l’interesse di tutti.

Ma che fine faranno l’auto ed il suo conducente?

Sebbene, a detta di Musk, essi continueranno a fluttuare nello spazio per i prossimi miliardi di anni [4], molti studiosi la pensano diversamente. Un recentissimo studio pubblicato dai canadesi Hanno Rein e Daniel Tamayo e dal ceco David Vokrouhlicky ha come obiettivo valutare la probabilità di impatto della Tesla con i corpi celesti del sistema solare interno. Il titolo del lavoro “The random walk of cars and their collision probabilities with planets (Il moto casuale delle macchine e la loro probabilità di collisione con pianeti)” [5] è tra il serio ed il faceto, come d’altronde tutto quello che riguarda questa impresa. Nel loro lavoro, basato su seri modelli matematici, i ricercatori hanno compiuto delle simulazioni a più corpi che coprono un arco di tempo pari a diversi milioni di anni. Assumendo che l’automobile è stata lanciata dalla Terra ed è oggi diretta, senza ulteriori correzioni di rotta, verso l’orbita di Marte è altamente probabile che, in futuro, tra la Tesla ed il nostro pianeta ci saranno molti incontri ravvicinati (fig.2). Mentre la probabilità d’impatto di un oggetto che incrocia l’orbita terrestre può essere stimata con precisione in una scala di tempi confrontabile con la vita umana, l’orbita caotica del Roadster non può essere definita con precisione sul tempo necessario ai molti incontri. Quindi, le conclusioni possono essere tratte solo in termini statistici. Da questo punto di vista il comportamento della Tesla ha molte similarità con gli asteroidi near-Earth (vicini alla Terra) o NEAs. Essi si muovono nella regione interna del sistema solare in modo caotico effettuando numerosi incontri ravvicinati con i pianeti di tipo terrestre, che ne perturbano pesantemente ed imprevedibilmente l’orbita. Il destino più comune di questo tipo di asteroidi è di precipitare nel Sole. Solo una piccola percentuale di essi vaga sufficientemente a lungo nella zona dei pianeti terrestri per avere una probabilità d’impatto non nulla con la Terra, Venere o Marte. D’altro canto, ci sono anche delle differenze tra la Tesla ed i NEAs. La prima è il fatto che gli asteroidi tipicamente diffondono verso l’interno del sistema solare dalla fascia degli asteroidi, mentre la Tesla è stata lanciata dalla Terra. La seconda è il fatto che l’automobile non ha percepito l’effetto di risonanza gravitazionale con Giove, cosa che avviene per i NEAs. In ogni caso, è abbastanza sicuro che il primo incontro ravvicinato con la Terra avverrà nel 2091 e nella maggior parte dei casi simulati non ci si aspetta alcun impatto per i successivi 3 milioni di anni. Questo non significa che le chances di collisione siano nulle, entro 1 milione di anni è infatti stimata una probabilità di impatto del 6% con la Terra e del 2.5% con Venere. Ciò porta alla valutazione che il viaggio della Tesla nello spazio non potrà durare più qualche decina di milioni di anni, come nel caso degli asteroidi near-Earth.

Fig.2 – Orbita della Tesla nel sistema solare interno [6]

E’ verosimile che l’auto di Musk resista così a lungo?

Diversi siti hanno riportato un’intervista [7][8] ad un esperto di plastiche dell’Università dell’Indiana, il Dr. William Carroll, che nel 2005 è stato presidente dell’American Chemical Society. Secondo Carroll, tra radiazioni cosmiche ed impatti da micrometeoriti, l’aspettativa di vita dei materiali che costituiscono il veicolo può essere, in alcuni casi, anche solo di un anno. Ci stiamo riferendo a tutto ciò che è plastica: sulla Terra i raggi cosmici ed il vento solare sono attenuati dall’atmosfera e dalla magnetosfera, ma nel vuoto non è così. In condizioni estreme i polimeri organici rischiano di sgretolarsi in pochi mesi. Tutto il resto, invece, potrebbe essere distrutto dai micrometeoriti, ossia piccolissimi pezzetti di roccia estremamente comuni nello spazio. Basti pensare che la quantità di polvere cosmica che si presume cada sulla Terra ogni giorno è qualche decina di tonnellate. Questi “sassolini” viaggiano a velocità relative molto elevate e, nonostante la loro piccola massa, sono in grado di fare dei danni notevoli. Perciò dobbiamo immaginarci che nei prossimi secoli la carrozzeria della Tesla verrà ridotta a colabrodo ed il suo occupante (battezzato prontamente Starman, dalla canzone di David Bowie) in cenere.

E per concludere, cosa si è portato Starman nel suo periglioso viaggio verso Marte e la fascia degli asteroidi? Pare che nel cassetto portaoggetti ci siano una copia della Guida Galattica per autostoppisti di Douglas Adams e l’intera trilogia della Fondazione di Isaac Asimov (in supporto ottico 5D). L’immancabile asciugamano e la scritta “Don’t Panic (Niente Panico)” (altri riferimenti a Douglas Adams) non potevano mancare, così come una targhetta con scritto “Made on Earth by humans (Prodotto sulla Terra da esseri umani)”.

Nel vuoto non sarà possibile ascoltare “Space Oddity” dagli altoparlanti della Tesla, ma vederla viaggiare così, sullo sfondo nero del cosmo, dovrebbe bastare a chiunque per immaginare che si tratti di una “bizzarria spaziale”.

 

[UMM]

 

Bibliografia:

[1] NASA Launch Propulsion Systems Technology Area Roadmap, TA01-7

https://www.nasa.gov/pdf/500393main_TA01-LaunchPropulsion-DRAFT-Nov2010-A.pdf

[2] Oriana Fallaci – Quel giorno sulla Luna – Rizzoli (1970)

[3] Falcon Heavy Overview dal sito di SpaceX

http://www.spacex.com/falcon-heavy#falconHeavy_overview

[4] Il tweet di Elon Musk: “Payload will be my midnight cherry Tesla Roadster playing Space Oddity. Destination is Mars orbit. Will be in deep space for a billion years or so if it doesn’t blow up on ascent. 1 dic 2017” / Il carico sarà la mia Tesla Roadster color ciliegia [con l’autoradio] che manda “Space Oddity”. La destinazione è l’orbita di Marte. Resteremo nello spazio profondo per un miliardo d’anno o giù di lì, sempre che [il razzo] non esploda al decollo.

https://twitter.com/elonmusk/status/936782477502246912

[5] Hanno Rein, Daniel Tamayo, David Vokrouhlick – The random walk of cars and their collision probabilities with planets

https://arxiv.org/abs/1802.04718

[6] http://www.whereisroadster.com/

[7] https://www.livescience.com/61680-will-spacex-roadster-survive-in-space.html

[8] https://www.wired.it/scienza/spazio/2018/02/17/tesla-starman-spazio-musk/

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