Su che tipo di tecnologie verdi potremmo fare affidamento per portarci su pianeti lontani? Guarda altre foto di scienze verdi. iStockphoto/Thinkstock Il 20 luglio, 1969, quattro giorni dopo il lancio nello spazio, il modulo di comando e servizio dell'Apollo 11 Columbia è atterrato sulla luna della Terra. La gente ha guardato i televisori e le stazioni radio sintonizzate per seguire il drammatico atterraggio. È stato il culmine di anni di duro lavoro e di formazione. Progettare un veicolo in grado di trasportare gli esseri umani sulla luna e di nuovo sulla Terra in sicurezza è stata una sfida.
Il Columbia è tornato sano e salvo sulla Terra il 21 luglio, 1969. L'intera missione è durata 195 ore, 18 minuti e 35 secondi:è un po' più di otto giorni. La distanza dalla Terra alla Luna nel luglio 1969 era di circa 222, 663 miglia (358, 342 chilometri). Ciò potrebbe far sembrare insignificante il tuo tragitto giornaliero, ma è ancora solo un salto, saltare e un salto di distanza rispetto a una visita a un pianeta vicino.
Un viaggio a Venere, Il pianeta più vicino alla Terra, richiederebbe di attraversare in media 0,6989 unità astronomiche di spazio. Sono poco meno di 65 milioni di miglia o circa 104,5 milioni di chilometri. E le condizioni su Venere non sono ideali per una vacanza:la temperatura della superficie del pianeta è di 460 gradi Celsius (860 gradi Fahrenheit). Una scommessa migliore per le vacanze è un viaggio su Marte o su una delle sue lune, ma sono ancora più lontani.
Con queste grandi distanze in mente, è importante creare sistemi efficienti che utilizzino il minor numero di risorse possibile. Altrimenti, decollare potrebbe diventare un problema. Per sua stessa natura, i viaggi interplanetari devono essere ecologici per funzionare. Abbiamo cinque tecnologie, non elencati in un ordine particolare, che potrebbe aiutare gli umani a raggiungere l'incredibile obiettivo di mettere piede su un altro pianeta.
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Una camera cirogenica progettata per testare i propellenti Per gentile concessione della NASA Ci vogliono molte risorse per portare un veicolo nello spazio. Non tutte queste risorse sono innocue. idrazina, utilizzato nel carburante per missili, è un potente propellente. Ma è anche tossico e corrosivo. Organizzazioni come la NASA stanno ora esaminando alternative propellenti verdi all'idrazina.
Idealmente, il nuovo propellente sarebbe meno pericoloso da maneggiare rispetto all'attuale carburante per missili, ridurre i costi di organizzazione di un viaggio spaziale. Dovrebbe anche scomporre in componenti innocui, eliminando il rischio di inquinare l'ambiente.
Desiderare un'alternativa ecologica all'idrazina non fa apparire magicamente un nuovo propellente. Ecco perché la NASA ha invitato aziende e organizzazioni a presentare dimostrazioni tecnologiche di propellenti alternativi. Nel febbraio 2012, La NASA ha annunciato che accetterà proposte fino alla fine di aprile. Una proposta vincente potrebbe guadagnare fino a 50 milioni di dollari.
Ridurre l'impatto ambientale dei lanci è un grande lavoro. Per lanciare una navetta spaziale in orbita, La NASA ha utilizzato due propulsori a razzo solido, ciascuno portando 1 milione di sterline (453, 592 chilogrammi) di propellente. La navetta stessa trasportava altri mezzo milione di galloni (1,9 milioni di litri) di carburante liquido [fonte:NASA].
Un ascensore spaziale può diventare un'alternativa al lancio di razzi nell'atmosfera. Per gentile concessione del gruppo LiftPort Elencare tutte le sfide relative al trasporto di esseri umani in sicurezza su un altro pianeta potrebbe riempire un libro o tre. Ma uno dei problemi più difficili da risolvere ha a che fare con il peso. Più pesante è un'astronave, più carburante ha bisogno per sfuggire alla gravità terrestre.
Un viaggio su un altro pianeta durerebbe diversi mesi. Supponendo che tu stia per aprire un negozio su un nuovo pianeta o pianificare un viaggio di ritorno, avrai bisogno di molti rifornimenti per tenerti in vita. Quelle provviste hanno peso e volume, richiedendo più carburante per farti salire nello spazio in primo luogo.
Una potenziale soluzione a questo problema è costruire un ascensore spaziale. Ecco come funziona:mettiamo qualcosa con molta massa in orbita geosincrona attorno alla Terra, il che significa che rimarrà in orbita sopra un punto fisso sulla superficie del pianeta. Quindi colleghiamo un cavo tra la massa orbitante e un punto di ancoraggio sulla Terra. Ora tutto ciò che dobbiamo fare è costruire un ascensore che possa scalare il cavo nello spazio!
Sembra fantascienza, ma molti ingegneri e scienziati stanno lavorando alla costruzione di ascensori spaziali. Rispetto al lancio di un razzo nello spazio, un ascensore spaziale è un affare. L'ascensore potrebbe portare apparecchiature e persino esseri umani nello spazio. Una volta lì, potremmo assemblare pezzi di astronave e costruire un'astronave nello spazio stesso. Non c'è bisogno di lanciare l'astronave dalla Terra perché sarà già in orbita.
Una volta che sei nello spazio, sia lanciando un razzo o partendo da una stazione spaziale, avrai bisogno di un modo per spingere la tua navicella verso la sua destinazione. Ciò potrebbe richiedere il trasporto di una fonte di carburante a bordo. Idealmente, avrai un sistema efficiente in modo da non dover dedicare troppo spazio per trasportare il carburante. Una possibile soluzione è la fusione.
Fusione è il metodo con cui il sole genera energia. Sotto pressione e calore intensi, gli atomi di idrogeno si scontrano e formano l'elio. L'idrogeno ha un solo protone e l'elio ne ha due. Durante questo processo in cui due atomi di idrogeno si fondono insieme c'è un rilascio di neutroni ed energia.
Ma c'è un grosso problema:non abbiamo capito come usare la fusione per generare energia in modo affidabile e sostenibile. Il processo richiede quantità incredibili di calore e pressione. La sola generazione delle condizioni necessarie per la fusione può richiedere da sola una grande quantità di energia. L'obiettivo è raggiungere un punto in cui possiamo iniziare la fusione e mantenere il processo in corso mentre raccogliamo energia. Non ci siamo ancora.
Se mai ci arriviamo, la fusione può essere una buona scelta per alimentare i veicoli spaziali. Potremmo raccogliere una grande quantità di energia da una quantità relativamente piccola di carburante. La fusione potrebbe generare la potenza necessaria per far funzionare i propulsori per consentire le regolazioni in volo mentre voliamo verso il prossimo pianeta. Ma resta da vedere se la fusione sia un'opzione pratica.
È freddo, UomoAncora più sfuggente di un reattore a fusione funzionante è quello che funzionerà a temperature relativamente basse. Il consenso scientifico è che la fusione fredda non è pratica e potrebbe essere impossibile [fonte:Park].
Un quattro quadranti, Il sistema di vele solari di 20 metri è completamente dispiegato durante i test presso la struttura Plum Brook della NASA Glenn Research Center a Sandusky, Ohio. Per gentile concessione della NASA Un'altra alternativa al lancio verso pianeti lontani usando i propulsori a razzo è navigare lì. Ma a cosa servono le vele in un ambiente che non ha vento? Entra nella vela solare!
Vele solari usa il sole come motore. Il sole emette fotoni -- le unità di base della luce. Sappiamo che i fotoni agiscono sia come onde che come particelle. I fotoni possono sembrare inconsistenti qui sulla Terra, ma esercitano una forza sugli oggetti quando entrano in contatto con essi. Questo include le vele solari.
Una vela solare è costituita da uno specchio ultrasottile che si estende su una vasta area. Quando i fotoni colpiscono lo specchio, esercitano una forza e spingono contro la vela. La vela è colpita da miliardi di fotoni, abbastanza per spingere la vela e tutto ciò che potrebbe trascinare nello spazio.
All'inizio, viaggiare in un veicolo trainato da una vela solare sarebbe piuttosto noioso. Non avresti una grande spinta iniziale come fai con un razzo. Ma il potere di quei fotoni non può essere negato, e il tuo veicolo spaziale continuerebbe ad accelerare ben oltre il punto in cui un propulsore potrebbe gestire. Non solo non devi preoccuparti di rifornire la tua navicella spaziale per viaggi interplanetari, raggiungerai anche la tua destinazione più velocemente!
Le vele solari potrebbero funzionare bene nello spazio, ma non sono progettati per far uscire un'astronave dalla superficie di un pianeta. Per quello, dovremmo comunque usare i razzi o costruire l'astronave mentre siamo in orbita. E una vela solare potrebbe essere in grado di portarci su un altro pianeta, ma senza altri mezzi per lasciare il nostro nuovo mondo saremmo bloccati lì. Ma per un viaggio di sola andata su un altro pianeta, una vela solare potrebbe essere la cosa giusta - e non devi mai preoccuparti di rimanere senza carburante.
Il pilota di Skylab 3 Jack R. Lousma fa un bagno caldo. Questa acqua dovrebbe essere riciclata per un ulteriore utilizzo per conservare risorse e spazio di stoccaggio. Per gentile concessione della NASA Spingere una navicella spaziale per portarci su un altro pianeta è solo una sfida. Un altro è assicurarci di avere le risorse per rimanere in vita a bordo della nostra navicella spaziale mentre ci dirigiamo verso la nostra destinazione. Anche una visita a un pianeta vicino richiederebbe mesi di viaggio. Con un peso e uno spazio così elevati, come determini quanta acqua portare e come la gestisci?
Dire che ogni goccia d'acqua a bordo di un'astronave è preziosa è un eufemismo. A bordo della Stazione Spaziale Internazionale ci sono sistemi che riciclano il 93 percento dell'acqua utilizzata [fonte:NASA]. I processi purificano l'acqua in modo che possa essere utilizzata ripetutamente, riducendo la necessità di inviare più acqua dalla Terra.
Questo significa acque grigie -- le acque reflue prodotte dopo aver lavato le stoviglie, vestiti o anche persone - possono essere trasformati di nuovo in acqua potabile. Ma non è tutto! Anche sudore e, sì, l'urina viene processata. Tutto viene filtrato e rimane solo acqua pura.
Le acque reflue si spostano in un distillatore. Il distillatore ruota per simulare la gravità, altrimenti i contaminanti nel liquido non si separerebbero. L'acqua passa attraverso un sistema di filtrazione che utilizza materiali come carbone e composti chimici per legarsi ai contaminanti, lasciando passare solo l'acqua.
Un lungo volo spaziale non avrà la possibilità di raccogliere più acqua lungo il percorso. Conservare ogni goccia possibile sarà una necessità. E parte di quella tecnologia potrebbe persino trovare la sua strada nei sistemi quaggiù sulla Terra.
La tecnologia verde e i viaggi spaziali interplanetari possono sembrare una strana combinazione, ma ha senso. La tecnologia verde consiste nel trovare modi efficienti ed ecologici per raggiungere gli obiettivi. Il viaggio interplanetario richiede necessariamente efficienza e sicurezza. È divertente immaginare di attraversare la galassia su un'astronave equipaggiata con replicatori e ponti ologrammi, ma è una scommessa sicura che i nostri primi giorni di viaggio nello spazio saranno più incentrati sul fare ogni sforzo per contare.
Wolfram Alpha. "Qual era la distanza tra la Terra e la Luna a luglio, 1969?" (28 marzo 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969
