Nel film di fantascienza cinese The Wandering Earth, recentemente uscito su Netflix, l'umanità tenta di cambiare l'orbita terrestre usando enormi propulsori per sfuggire al sole in espansione e prevenire una collisione con Giove.

Lo scenario potrebbe un giorno diventare realtà. In cinque miliardi di anni, il sole esaurirà il carburante e si espanderà, molto probabilmente inghiottire la Terra. Una minaccia più immediata è un'apocalisse del riscaldamento globale. Spostare la Terra su un'orbita più ampia potrebbe essere una soluzione, ed è possibile in teoria.

Ma come possiamo procedere e quali sono le sfide ingegneristiche? Per amor di discussione, supponiamo di voler spostare la Terra dalla sua orbita attuale a un'orbita del 50% più lontana dal sole, simile a Marte.

Abbiamo ideato tecniche per spostare piccoli corpi - asteroidi - dalla loro orbita per molti anni, principalmente per proteggere il nostro pianeta dagli impatti. Alcuni sono basati su un impulsivo, e spesso distruttivo, azione:un'esplosione nucleare vicino o sulla superficie dell'asteroide, o un "impattore cinetico", per esempio un veicolo spaziale che si scontra con l'asteroide ad alta velocità. Questi non sono chiaramente applicabili alla Terra a causa della loro natura distruttiva.

Altre tecniche invece prevedono un movimento molto delicato, spinta continua per lungo tempo, fornito da un rimorchiatore ormeggiato sulla superficie dell'asteroide, o un veicolo spaziale in bilico vicino ad esso (spingendo attraverso la gravità o altri metodi). Ma questo sarebbe impossibile per la Terra poiché la sua massa è enorme rispetto anche agli asteroidi più grandi.

Propulsori elettrici

In realtà abbiamo già spostato la Terra dalla sua orbita. Ogni volta che una sonda lascia la Terra per un altro pianeta, impartisce un piccolo impulso alla Terra nella direzione opposta, simile al rinculo di una pistola. Fortunatamente per noi, ma sfortunatamente per lo scopo di spostare la Terra, questo effetto è incredibilmente piccolo.

Il Falcon Heavy di SpaceX è il veicolo di lancio più capace oggi. Avremmo bisogno di 300 miliardi di miliardi di lanci a piena capacità per raggiungere il cambio di orbita verso Marte. Il materiale che compone tutti questi razzi sarebbe equivalente all'85% della Terra, lasciando solo il 15% della Terra nell'orbita di Marte.

Un propulsore elettrico è un modo molto più efficiente per accelerare la massa, in particolare gli azionamenti ionici, che funzionano sparando un flusso di particelle cariche che spingono la nave in avanti. Potremmo puntare e sparare un propulsore elettrico nella direzione finale dell'orbita terrestre.

Il propulsore sovradimensionato dovrebbe essere 1, 000 chilometri sul livello del mare, oltre l'atmosfera terrestre, ma ancora solidamente attaccato alla Terra con una trave rigida, trasmettere la forza di spinta. Con un raggio ionico sparato a 40 chilometri al secondo nella giusta direzione, avremmo ancora bisogno di espellere l'equivalente del 13% della massa della Terra in ioni per spostare il restante 87%.

Navigazione leggera

Mentre la luce trasporta lo slancio, ma niente massa, potremmo anche essere in grado di alimentare continuamente un raggio di luce focalizzato, come un laser. La potenza necessaria sarebbe raccolta dal sole, e nessuna massa terrestre verrebbe consumata. Anche utilizzando l'enorme impianto laser da 100 GW previsto dal progetto Breakthrough Starshot, che mira a spingere i veicoli spaziali fuori dal sistema solare per esplorare le stelle vicine, ci vorrebbero ancora tre miliardi di miliardi di anni di uso continuo per ottenere il cambiamento orbitale.

Ma la luce può anche essere riflessa direttamente dal sole sulla Terra usando una vela solare posizionata vicino alla Terra. I ricercatori hanno dimostrato che sarebbe necessario un disco riflettente 19 volte più grande del diametro della Terra per ottenere il cambiamento orbitale su una scala temporale di un miliardo di anni.

Biliardo interplanetario

Una tecnica ben nota per due corpi orbitanti per scambiare quantità di moto e cambiare la loro velocità è con un passaggio ravvicinato, o fionda gravitazionale. Questo tipo di manovra è stato ampiamente utilizzato dalle sonde interplanetarie. Per esempio, la navicella spaziale Rosetta che ha visitato la cometa 67P nel 2014-2016, durante il suo viaggio di dieci anni verso la cometa passò due volte nelle vicinanze della Terra, nel 2005 e 2007.

Di conseguenza, il campo gravitazionale della Terra impartiva a Rosetta una notevole accelerazione, che sarebbe stato irraggiungibile utilizzando esclusivamente i propulsori. Di conseguenza, la Terra ha ricevuto un impulso opposto e uguale, sebbene questo non abbia avuto alcun effetto misurabile a causa della massa terrestre.

Ma se potessimo eseguire una fionda, usando qualcosa di molto più massiccio di un'astronave? Gli asteroidi possono certamente essere reindirizzati dalla Terra, e mentre l'effetto reciproco sull'orbita terrestre sarà minimo, questa azione può essere ripetuta numerose volte per ottenere infine un notevole cambiamento dell'orbita terrestre.

Alcune regioni del sistema solare sono dense di piccoli corpi come asteroidi e comete, la massa di molti dei quali è abbastanza piccola da essere spostata con una tecnologia realistica, ma ancora ordini di grandezza maggiori di quello che può essere realisticamente lanciato dalla Terra.

Con un design accurato della traiettoria, è possibile sfruttare il cosiddetto "v leveraging":un piccolo corpo può essere spinto fuori dalla sua orbita e di conseguenza oscillare oltre la Terra, fornendo un impulso molto più grande al nostro pianeta. Questo può sembrare eccitante, ma è stato stimato che avremmo bisogno di un milione di passaggi ravvicinati di questi asteroidi, ciascuno distanziato di qualche migliaio di anni l'uno dall'altro, per stare al passo con l'espansione del sole.

Il verdetto

Di tutte le opzioni disponibili, usare più fionde di asteroidi sembra il più fattibile in questo momento. Ma in futuro, sfruttare la luce potrebbe essere la chiave, se impariamo a costruire strutture spaziali giganti o array laser super potenti. Questi potrebbero essere utilizzati anche per l'esplorazione dello spazio.

Ma mentre è teoricamente possibile, e potrebbe un giorno essere tecnicamente fattibile, potrebbe effettivamente essere più facile trasferire la nostra specie al nostro vicino planetario, Marte, che può sopravvivere alla distruzione del sole. Abbiamo, Dopotutto, già atterrato e vagato più volte sulla sua superficie.

Dopo aver considerato quanto sarebbe difficile spostare la Terra, colonizzando Marte, rendendolo abitabile e spostandovi la popolazione terrestre nel tempo, potrebbe non sembrare così difficile dopo tutto.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.