È sempre una cosa gradita imparare che le idee comuni nella fantascienza hanno una base nella scienza. Congelatori criogenici, pistole laser, robot, impianti di silicato… e non dimentichiamo il motore di curvatura! Credici o no, questo concetto – alternativamente noto come viaggio FTL (Più veloce della luce), Iperspazio, Velocità della luce, ecc. – in realtà ha un piede nel mondo della vera scienza.

In fisica, è ciò che è noto come Alcubierre Warp Drive. Su carta, è altamente speculativo, ma forse valido, soluzione delle equazioni di campo di Einstein, in particolare come lo spazio, tempo ed energia interagiscono. In questo particolare modello matematico dello spaziotempo, ci sono caratteristiche che apparentemente ricordano l'immaginario "motore di curvatura" o "iperspazio" di importanti franchise di fantascienza, quindi l'associazione.

Sfondo:

Poiché Einstein propose per la prima volta la Teoria della Relatività Speciale nel 1905, gli scienziati hanno operato sotto le restrizioni imposte da un universo relativistico. Una di queste restrizioni è la convinzione che la velocità della luce sia indistruttibile e quindi, che non ci saranno mai viaggi o esplorazioni spaziali FTL.

Anche se le generazioni successive di scienziati e ingegneri sono riuscite a rompere la barriera del suono e sconfiggere l'attrazione della gravità terrestre, la velocità della luce sembrava essere una barriera destinata a reggere. Ma allora, nel 1994, un fisico messicano di nome Miguel Alcubierre ha proposto un metodo per allungare il tessuto dello spazio-tempo in un modo che sarebbe, in teoria, consentire ai viaggi FTL di prendere il ritmo.

Concetto:

Per dirla semplicemente, questo metodo di viaggio spaziale comporta l'allungamento del tessuto dello spazio-tempo in un'onda che (in teoria) farebbe contrarre lo spazio davanti a un oggetto mentre lo spazio dietro di esso si espanderebbe. Un oggetto all'interno di questa onda (cioè un'astronave) sarebbe quindi in grado di cavalcare questa regione, nota come "bolla di curvatura" dello spazio piatto.

Questo è ciò che è noto come "Metrico Alcubierre". Interpretato nel contesto della Relatività Generale, la metrica consente a una bolla di curvatura di apparire in una regione precedentemente piatta dello spaziotempo e di allontanarsi, efficacemente a velocità che superano la velocità della luce. L'interno della bolla è il quadro di riferimento inerziale per qualsiasi oggetto che lo abita.

Poiché la nave non si muove all'interno di questa bolla, ma viene portato avanti mentre la regione stessa si muove, gli effetti relativistici convenzionali come la dilatazione del tempo non si applicherebbero. Quindi, le regole dello spazio-tempo e le leggi della relatività non sarebbero violate in senso convenzionale.

Uno dei motivi è che questo metodo non si basa sul movimento più veloce della luce in senso locale, poiché un raggio di luce all'interno di questa bolla si muoverebbe sempre più velocemente della nave. È solo "più veloce della luce" nel senso che la nave potrebbe raggiungere la sua destinazione più velocemente di un raggio di luce che viaggiava al di fuori della bolla di curvatura.

Le difficoltà:

Però, ci sono pochi problemi con questa teoria. Per uno, non ci sono metodi conosciuti per creare una tale bolla di curvatura in una regione dello spazio che non ne conterrebbe già una. Secondo, supponendo che ci fosse un modo per creare una bolla del genere, non c'è ancora alcun modo conosciuto di uscire una volta dentro. Di conseguenza, l'unità di Alcubierre (o metrica) rimane nella categoria della teoria in questo momento.

Matematicamente, può essere rappresentato dalla seguente equazione:ds2=– (a2 – BiBi) dt2 + 2Bi dxi dt + gijdxi dxj, dove a è la funzione di lasso di tempo che fornisce l'intervallo di tempo proprio tra ipersuperfici vicine, Bi è il vettore di spostamento che mette in relazione i sistemi di coordinate spaziali su diverse ipersuperfici e gij è una metrica definita positiva su ciascuna delle ipersuperfici.

Tentativi di sviluppo:

Nel 1996, La NASA ha fondato un progetto di ricerca noto come Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP) per studiare varie proposte e tecnologie di veicoli spaziali. Nel 2002, il finanziamento del progetto è stato interrotto, che ha spinto il fondatore – Marc G. Millis – e diversi membri a creare la Fondazione Tau Zero. Prende il nome dal famoso romanzo omonimo di Poul Anderson, questa organizzazione è dedicata alla ricerca sui viaggi interstellari.

Nel 2012, L'Advanced Propulsion Physics Laboratory della NASA (alias Eagleworks) ha annunciato di aver iniziato a condurre esperimenti per vedere se un "motore di curvatura" fosse effettivamente possibile. Ciò includeva lo sviluppo di un interferometro per rilevare le distorsioni spaziali prodotte dallo spazio-tempo in espansione e contrazione della metrica di Alcubierre.

Il capo del team, il dottor Harold Sonny White, ha descritto il loro lavoro in un articolo della NASA intitolato Warp Field Mechanics 101. Ha anche spiegato il loro lavoro nella pubblicazione Roundup della NASA del 2012:

"Abbiamo avviato un banco di prova dell'interferometro in questo laboratorio, where we're going to go through and try and generate a microscopic instance of a little warp bubble. And although this is just a microscopic instance of the phenomena, we're perturbing space time, one part in 10 million, a very tiny amount… The math would allow you to go to Alpha Centauri in two weeks as measured by clocks here on Earth. So somebody's clock onboard the spacecraft has the same rate of time as somebody in mission control here in Houston might have. There are no tidal forces, no undue issues, and the proper acceleration is zero. When you turn the field on, everybody doesn't go slamming against the bulkhead, (which) would be a very short and sad trip."

Nel 2013, Dr. White and members of Eagleworks published the results of their 19.6-second warp field test under vacuum conditions. Questi risultati, which were deemed to be inconclusive, were presented at the 2013 Icarus Interstellar Starship Congress held in Dallas, Texas.

When it comes to the future of space exploration, some very tough questions seem unavoidable. And questions like "long will it take us to get the nearest star?" seem rather troubling when we don't make allowances for some kind of hypervelocity or faster-than-light transit method. How can we expect to become an interstellar species when all available methods with either take centuries (or longer), or will involve sending a nanocraft instead?

Attualmente, such a thing just doesn't seem to be entirely within the realm of possibility. And attempts to prove otherwise remain unsuccessful or inconclusive. But as history has taught us, what is considered to be impossible changes over time. Someday, who knows what we might be able to accomplish? But until then, we'll just have to be patient and wait on future research.