Motore gravitazionale

Descrizione

Il motore gravitazionale (chiamato anche motore a curvatura, warp drive o motore Alcubierre) è un motore per astronavi realizzato per la prima volta nella tarda Epoca dell'Uomo.

Sebbene sfrutti l’energia zero per generare il campo gravitazionale e per viaggiare, si tratta di un prototipo ben diverso dal motore zero di prima generazione e dal motore zero 2 che saranno usati in seguito e soprattutto dal motore zero di terza generazione usato per tentare la costruzione della Terranave. Il motore gravitazionale può agire come un motore a impulsi, oltre a sfruttare la spinta warp.

Caratteristiche

Propellente

Usa l’energia zero come propellente. L’energia zero non è prodotta dal motore come nei successivi motore zero di prima generazione, ma solo conservata e sfruttata. Una volta terminato il propellente è necessario fare rifornimento. Le prime astronavi riescono a stoccare un totale di energia zero pari alla massa di circa 1 tonnellata.

Funzionamento

L'energia emessa dal motore genera un immenso campo gravitazionale che deforma localmente lo spazio-tempo, il quale si espande dietro l’astronave e si contrae davanti; la nave è spinta in avanti assieme allo spazio. Questo permette di raggiungere una destinazione molto lontana in pochi minuti. Il campo gravitazionale non coinvolge né l’area dove si trova l’astronave né quella di destinazione.

Il motore può essere usato per un’unica spinta warp (cioè una sola deformazione della durata di pochi minuti), dopodiché ha bisogno di un periodo di riposo che nei primi prototipi può durare diverse ore. Inoltre richiede svariati minuti per essere inizializzato, cioè per dare il via alla deformazione (inizialmente qualche ora, in seguito si passa a 12 minuti). Da notare che la spinta warp permette di attraversare lunghe distanze senza che la nave si sposti fisicamente, cioè senza che accenda i motori per uno spostamento fisico nello spazio.

Distanza percorribile con una spinta warp

I motori iniziali permettono di consumare in un’unica spinta warp una massa pari a 300 kg di energia zero; questo significa che le navi devono fare rifornimento di energia zero dopo massimo 3 spinte warp, se lo stoccaggio è al pieno. Consumando una quantità simile di energia si arriva a coprire 14 volte la distanza che percorrerebbe la luce, cioè si possono percorrere 4 200 000 km/s.

I motori iniziali permettono di mantenere attivo il campo gravitazionale per non più di 30 secondi, permettendo così di percorrere 126 000 000 km. Con due spinte warp è quindi possibile raggiungere Marte, che dista in media 227 milioni di km. Da notare che la quantità di energia zero usata per una spinta warp è sempre la stessa, qualsiasi sia la distanza da percorrere: questo perché l’energia zero rappresenta l’elemento per inizializzare la procedura, ma è in realtà il motore a usarla in modo efficiente o meno per generare il campo gravitazionale.

Energia richiesta

Per rendere possibile il motore a curvatura si richiede che a qualche scala la materia debba respingere gravitazionalmente altra materia; nella relatività generale questa condizione richiede che l’energia della materia sia negativa per qualche osservatore. La meccanica quantistica permette che la distribuzione locale di energia possa essere negativa, le fluttuazione quantiche hanno spesso questa proprietà; le proprietà particolari dell’energia zero permettono di trasferire questa caratteristica anche a livello macroscopico, cioè di creare la materia esotica necessaria per effettuare la curvatura.

L’energia richiesta per deformare lo spaziotempo è enorme, superiore alla quantità totale di energia prodotta dal Sole in tutta la sua vita: normalmente si richiederebbe lo sfruttamento di una quantità di materia pari alla massa di Giove, ma l’energia zero permette di raggiungere un potenziale simile se manipolata dal motore in modo da essere espulsa tutta in una volta. Se ne richiede comunque una grande quantità, sovraccaricando il motore; è il motivo per cui è necessario un periodo di riposo dopo una spinta warp.

Differenza tra i vari motori

Con il trascorrere dei secoli, i motori diventano sempre più efficienti e permettono di sfruttare l’energia per generare un campo gravitazionale più prolungato e di raggiungere distanze maggiori. Inoltre, si riduce il tempo di inizializzazione e il periodo di riposo richiesto dopo una spinta warp.

Storia e creazione

Il motore è stato creato con successo nel 4:12810 (2810 d.C.), qualche decennio dopo aver compreso come alterare il valore della legge di attrazione estesa, responsabile dell’attrazione gravitazionale tra i corpi.

Il primo miglioramento

Nel 4:12873 (2873 d.C.) si ricava un sistema più efficiente nel consumo di energia, che permette l’uso del motore gravitazionale per periodi più prolungati. L’area coinvolta a ogni spinta warp è sempre la stessa che si aveva nel 4:12810 (2810 d.C.), ma il miglioramento permette di prolungare il tempo in cui il campo gravitazionale resta attivo e di muoversi a grandi distanze in brevissimo tempo. I vantaggi rispetto alle versioni precedenti sono i seguenti:

• una singola spinta warp richiede 240 kg di energia zero. Con uno stoccaggio di energia zero pari a una massa di 1 tonnellata, quindi, si possono eseguire 4 spinte warp.
• il campo gravitazionale resta attivo per 3 minuti. Ogni spinta warp permette quindi di coprire una distanza massima pari a 756 000 000 km.
• si richiede un periodo di inizializzazione di circa 10 minuti.
• dopo l’uso di una spinta warp, si richiede un periodo di riposo di soli 12 minuti.

Il secondo miglioramento

Nel 4:12922 (2922 d.C.) si migliora ulteriormente il motore gravitazionale: con lo stesso consumo di energia, si decuplica il tempo in cui il campo gravitazionale resta attivo. Inoltre il motore può restare attivo per una quaranta minuti prima di doversi riposare. Si apre la speranza di poter colonizzare mondi al di fuori del sistema Solare costruendo strutture artificiali intermedie come rifornimento. I vantaggi rispetto alle versioni precedenti sono i seguenti:

• una singola spinta warp richiede 180 kg di energia zero. Con uno stoccaggio di energia zero pari a una massa di 1 tonnellata, quindi, si possono eseguire 5 spinte warp e avanzare una notevole quantità di energia zero.
• il campo gravitazionale resta attivo per 40 minuti. Ogni spinta warp permette quindi di coprire una distanza massima pari a 10 080 000 000 km. Con una sola spinta warp, per esempio, si può quindi raggiungere il pianeta nano Eris, che si trova a una distanza media di 10,123 miliardi di km da Gea.
• si richiede un periodo di inizializzazione di circa 10 minuti.
• dopo l’uso di una spinta warp, si richiede un periodo di riposo di 12 minuti.

Fonti esterne di approfondimento

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Wikipedia - Introduzione alla propulsione a curvatura. La pagina è stata consultata per l'ultima volta a: dicembre 2019.

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