Ad aprile dello scorso anno, il miliardario Yuri Milner ha annunciato la Breakthrough Starshot Initiative. Ha in programma di investire 100 milioni di dollari USA nello sviluppo di una vela leggera ultraleggera che può essere accelerata al 20% della velocità della luce per raggiungere il sistema stellare Alpha Centauri entro 20 anni. Il problema di come rallentare questo proiettile una volta raggiunto il suo obiettivo rimane una sfida. René Heller dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare di Göttingen e il suo collega Michael Hippke propongono di utilizzare la radiazione e la gravità delle stelle Alpha Centauri per decelerare il velivolo. Potrebbe anche essere reindirizzato alla stella nana rossa Proxima Centauri e al suo pianeta simile alla Terra Proxima b.

Nel recente film di fantascienza Passeggeri , un'enorme astronave vola a metà della velocità della luce in un viaggio di 120 anni verso il lontano pianeta Homestead II, dove i suoi 5000 passeggeri devono allestire una nuova casa. Questo sogno è impossibile da realizzare allo stato attuale della tecnologia. "Con la tecnologia di oggi, anche una piccola sonda dovrebbe percorrerne quasi 100, 000 anni per raggiungere la sua destinazione, " Dice René Heller.

Nonostante le difficoltà tecniche, Heller e il suo collega Michael Hippke si chiedevano:"Come potresti ottimizzare la resa scientifica di questo tipo di missione?" Una sonda così veloce coprirebbe la distanza dalla Terra alla Luna in soli sei secondi. Sarebbe quindi sfrecciare oltre le stelle e i pianeti del sistema Alpha Centauri in un lampo.

La soluzione è che la vela della sonda venga riposizionata all'arrivo in modo che il veicolo spaziale venga decelerato in modo ottimale dalla radiazione in arrivo dalle stelle nel sistema Alpha Centauri. René Heller, un astrofisico un astrofisico che lavora ai preparativi per la prossima missione Exoplanet PLATO, ha trovato uno spirito congeniale nello specialista IT Michael Hippke, che ha impostato le simulazioni al computer.

I due scienziati hanno basato i loro calcoli su una sonda spaziale che pesa meno di 100 grammi in totale, che è montato su un 100, Vela di 000 metri quadrati, equivalente all'area di 14 campi da calcio. Durante l'avvicinamento ad Alpha Centauri, la forza frenante aumenterebbe. Più forte è la forza frenante, più efficacemente la velocità del veicolo spaziale può essere ridotta all'arrivo. Vice versa, la stessa fisica potrebbe essere usata per accelerare la vela alla partenza dal sistema solare, usando il sole come un cannone a fotoni.

Il minuscolo veicolo spaziale dovrebbe prima avvicinarsi alla stella Alpha Centauri A a una distanza di circa quattro milioni di chilometri, corrispondente a cinque raggi stellari, ad una velocità massima di 13, 800 chilometri al secondo (4,6% della velocità della luce). A velocità ancora più elevate, la sonda supererebbe semplicemente la stella.

Durante il suo incontro stellare, la sonda non sarebbe solo respinta dalla radiazione stellare, ma sarebbe anche attratto dal campo gravitazionale della stella. Questo effetto potrebbe essere usato per deviarlo intorno alla stella. Queste manovre oscillanti sono state eseguite numerose volte da sonde spaziali nel nostro sistema solare. "Nel nostro scenario di missione nominale, la sonda impiegherebbe poco meno di 100 anni, ovvero circa il doppio del tempo impiegato dalle sonde Voyager. E queste macchine degli anni '70 sono ancora operative, "dice Michael Hippke.

Teoricamente, l'autonomo, la vela leggera attiva proposta da Heller e Hippke potrebbe stabilirsi in un'orbita vincolata attorno ad Alpha Centauri A ed eventualmente esplorare i suoi pianeti. Però, i due scienziati stanno pensando ancora più in grande. Alpha Centauri è un sistema a tre stelle. Le due stelle binarie A e B ruotano attorno al loro comune centro di massa in un'orbita relativamente vicina, mentre la terza stella, Prossima Centauri, dista 0,22 anni luce, più di 12, 500 volte la distanza tra il Sole e la Terra.

La vela potrebbe essere configurata in modo che la pressione stellare della stella A freni e devii la sonda verso Alpha Centauri B, dove sarebbe arrivato dopo pochi giorni. La vela sarebbe poi stata nuovamente rallentata e catapultata verso Proxima Centauri, dove sarebbe arrivato dopo altri 46 anni, circa 140 anni dopo il suo lancio dalla Terra.

Proxima Centauri ha fatto scalpore nell'agosto 2016 quando gli astronomi dell'Osservatorio europeo meridionale (ESO) hanno scoperto un compagno esopianeta che è massiccio quanto la Terra e che orbita intorno alla stella nella sua cosiddetta zona abitabile. Ciò rende teoricamente possibile l'esistenza di acqua liquida sulla sua superficie:l'acqua è un prerequisito fondamentale per la vita sulla Terra.

"Questa scoperta ci ha spinto a pensare alla possibilità di fermare una vela di luce interstellare ad alta velocità a Proxima Centauri e il suo pianeta, " afferma René Heller. Il ricercatore Max Planck e il suo collega propongono un'altra modifica alla strategia per il progetto Starshot:invece di un enorme laser assetato di energia, la radiazione solare potrebbe essere utilizzata per accelerare una nanosonda oltre il sistema solare. "Dovrebbe avvicinarsi al Sole entro circa cinque raggi solari per acquisire lo slancio necessario, "dice Heller.

I due astronomi stanno ora discutendo il loro concetto con i membri della Breakthrough Starshot Initiative, a cui devono l'ispirazione per il loro studio. "Il nostro nuovo concetto di missione potrebbe produrre un alto ritorno scientifico, ma solo i nipoti dei nostri nipoti l'avrebbero ricevuto. Colpo di stella, d'altra parte, funziona su un arco temporale di decenni e potrebbe essere realizzato in una generazione. Quindi potremmo aver identificato un lungo termine, concetto di follow-up per Starshot, "dice Heller.

Sebbene il nuovo scenario si basi su uno studio matematico e simulazioni al computer, la proposta hardware della vela è già oggi in fase di sviluppo nei laboratori:"La vela potrebbe essere fatta di grafene, un film di carbonio estremamente sottile e leggero ma mega-resistente, " Dice René Heller. Il film dovrebbe essere ricoperto da una copertura altamente riflettente per sopportare le dure condizioni dello spazio profondo e il calore vicino alla stella di destinazione.

I sistemi ottico ed elettronico dovrebbero essere minuscoli. Ma se dovessi rimuovere tutti i componenti non necessari da uno smartphone moderno, "rimarrebbero solo pochi grammi di tecnologia funzionale". Inoltre, il veicolo spaziale leggero dovrebbe navigare in modo indipendente e trasmettere i suoi dati alla Terra tramite laser. Fare così, ci vorrebbe energia, che potrebbe sfruttare dalla radiazione stellare.

La svolta Starshot pone quindi sfide scoraggianti che finora sono state risolte solo in teoria. Tuttavia, "molte grandi visioni nella storia dell'umanità hanno dovuto lottare con ostacoli apparentemente insormontabili, " Dice Heller. "Potremmo presto entrare in un'era in cui gli umani possono lasciare il proprio sistema stellare per esplorare esopianeti usando missioni di volo".