Martians , INC

Da cultore della fantascienza, ovviamente anche io sono appassionatISSIMO dell’epopea della sonda Curiosity che e’ stata inviata su Marte. Ho ricevuto delle domande a riguardo, e vedo di rispondere a tutte. In piu’, in fondo ci metto un poco di fantascienza, giusto per far sognare le persone e spiegare meglio un principio.

Allora, prima e piu’ banale domanda. “A che cosa serve?”. Diciamo che l’invio di sonde su Marte, solo per la complessita’ dell’operazione, produce un sacco di tecnologia per un semplice motivo. Occorre essenzialmente risolvere un sacco di problemi che sulla terra non si pongono.
Mettiamo di voler far muovere un braccio meccanico od un cuscinetto sulla terra. Sulla terra avviene che i gas contenuti negli acciai entrino in equilibrio con la pressione atmosferica, e che per motivi diversi una sottile patina di gas si fermi sulla superficie del metallo.
Il problema viene quando siete nello spazio, perche’ si verifica uno strano problema, detto cementazione a vuoto. Succede che , mancando il gas, i pezzi di metallo si cementino tra loro. Cosi’, se costruire un braccio meccanico con un cuscinetto e’ quasi banale sulla Terra, diventa tremendamente complicato fargli attraversare illeso un bel tratto di spazio.
Per mandare macchinari a zonzo nello spazio dovrete sviluppare una meccanica molto diversa rispetto a quella terrestre, e solo nel fare questo producete nuovi materiali e nuove lavorazioni, i cosiddetti “materiali spaziali”.
Persino le immagini che riceviamo da Marte sono “difficilissime”: siccome la densita’ dell’atmosfera, il suo filtraggio, le radiazioni, la curvatura dei raggi all’orizzonte, la diffrazione, sono completamente diverse da quelle terrestri, i colori delle foto che vengono da altri pianeti (Venere e Marte sono state diffusamente fotografate) sono in generale scattate mediante strumenti che permettono poi di aggiungere una colorazione artificiale, giusto per poter guardare le immagini e riconoscerle col cervello umano.
Giusto per fare un esempio, ecco.

Quando questi effetti luminosi erano sconosciuti , come ai tempi dell’esplorazione di Venere, si scattavano si’ delle fotografie, ma sfortunatamente non erano cosi’ belle:

 

Non si trattava semplicemente di problemi di strumenti poco sofisticati (all’epoca delle sonde Venera al cinema si giravano capolavori: si sapeva come scattare una foto!) o di condizioni assurde (400 centigradi di media e a 95 atmosfere di pressione!)  ,il problema erano le differenti condizioni fisiche che influenzavano la visione.
Dunque si: vale la pena farlo per via della enorme quantita’ di tecnologie che prima o poi la Nasa rivendera’ ai privati (cosa che produce una consistente parte del suo budget) e che poi ricadranno su di noi. Non avreste i supervetri dei cellulari touch se non si fossero costruiti i caschi lunari degli astronauti e i vetri delle loro macchine fotografiche.
Ma andiamo oltre. La seconda domanda e’ “Perche’ tutti si concentrano su Marte?”. In realta’ non e’ affatto vero che ci si stia concentrando su marte. Ci si concentra sul pianeta che ha piu’ possibilita’ di portare ciccia, ovvero di essere abitabile.
Anni fa, circa una trentina, il pianeta piu’ interessante non era Marte, ma Venere. Perche’? Gravita’ quasi uguale, composizione del globo roccioso quasi identica alla terra, dimensioni quasi uguali, solo un poco piu’ vicino al sole. Si penso’ che poteva anche essere ospitale.
Si ignoravano le condizioni estreme della superficie (al punto che le prime sonde furono stritolate dalla mostruosa pressione atmosferica) e non si conosceva affatto la dimensione incredibile dell’atmosfera di Venere. Cosi’ sembrava essere maledettamente interessante. Ebbene, iniziando dal 1961  verso venere furono lanciate:

 

Venera 1 (URSS), Mariner 1 e 2 (USA), Zond (URSS), Venera 4 (URSS) , Mariner 5 (USA), Mariner 10, Venera 3 , Venera 5, Venera 6, Venera 7, Venera 8, Pioneer Venus, Venera 9, Venera 10, Venera 11, Venera 12 ,  Venera 13, Venera 14, Venera 15, Venera 16, (i russi ci credevano un sacco, insomma(1))e poi per chiudere la partita (sempre i russi) inviarono Vega 1 e Vega 2.
Come vedete, in confronto a quanto si e’ lanciato su Marte, Venere e’ stato “tartassato” molto di piu’!
Diverse sonde (in gran parte sovietiche) riuscirono ad atterrare e scattare foto, mostrando le immagini di un inferno a 400 gradi centigradi di temperatura e 95 atmosfere di pressione, con cui vennero corretti alcuni errori scientifici riguardo a Venere stessa, e si chiuse la partita. Non solo non e’ possibile vivere su Venere, e neanche scavarci delle caverne abitabili,  ma non ci riuscirebbero nemmeno batteri estremofili che amano lo zolfo, che  vivrebbero si,  ma si fermerebbero ad alta quota e brucerebbero nella caduta, senza cosi’ assorbire l’anidride carbonica.
A quel punto Venere perse di attrattiva, e a parte Magellano e altri passaggi, non ci fu piu’ alcun interesse nell’esplorazione, che prese la via della fotometria radar, giusto per studio teorico.
Cosi’ si passo’ a Marte. E adesso lo si sta esplorando per capire   se sia possibile installarci delle basi permanenti e/o cavarne ragno dal buco costruendo eventuali caverne sotterranee popolate. Ovviamente, l’esplorazione di Marte potrebbe anche dare brutte sorprese, del tipo che non e’ possibile farci una cippa di niente perche’ non solo manca l’acqua, ma anche trovare del vino decente e’ impossibile.

 

What’s next? Ovviamente si procede in ordine di distanza, e il successivo e’ Giove. E poi c’e’ Saturno.

Qui c’e’ un concetto che vorrei spiegare. Quando si parla di Saturno, per esempio, si parla di qualcosa che si e’ sempre escluso perche’ troppo lontano e comunque troppo diverso. Ma la cosa che non vogliamo capire e’ che Marte e Venere o la Luna, per dire, non sono cosi’ simili alla terra, e specialmente richiedono scelte tecnologiche estreme esattamente quanto Saturno. La verita’ e’ che Saturno e’ indietro nella scaletta rispetto a Marte e Venere non perche’ peggiore -tra satelliti e pianeta c’e’ da sbizzarrirsi- , ma perche’ e’ distante. E le scelte tecnologiche non sarebbero tanto piu’ estreme (ingegneristicamente parlando) di quelle necessarie a vivere su Marte.

Facciamo una ipotesi stupida: domani spariscono Marte, Luna e Venere, e ci restano solo gli altri pianeti. Puntiamo su Giove e Saturno.

Saturno ha una massa di circa 5,6846 · 1026 kg, contro la “miseria” di 5,9742 · 10^24 kg della Terra.
Giove ha una massa di circa 1,8986 · 10^27 kg, contro la “miseria” di 5,9742 · 10^24 kg della Terra.
Ora, per quanto sembri strano, tralasciamo un attimo Giove e chiediamoci: a quale quota di Saturno la forza di gravita’ e’ , all’incirca , la stessa della Terra?

 

La risposta, data la celebre formuletta della forza di gravita’, e’: 58.527 Km circa (ho arrotondato diverse cose), che e’ il raggio medio (equatore-poli) di Saturno, o quasi (attotno al 99%). Di conseguenza, ci troviamo circa sulla superficie gassosa, se questo puo’ avere senso.
Quali sono le condizioni di pressione e temperatura a quella quota?  Se i dati su Saturno che trovo in giro sono corretti, ci troveremmo con una pressione atmosferica dai 2.5 Bar ai 9.5Bar circa e (2) una temperatura che va dai -30 agli zero gradi centigradi. A questa quota c’e’ anche uno strato che va dalle 3 alle 6 atmosfere, con temperature dai -40 ai +15 centigradi.
Che tipo di ambiente ci si troverebbe? Piu’ o meno nubi di ghiaccio di vario tipo, che va dall’acqua all’idrosolfuro di ammonio, sospese in un’atmosfera di idrogeno, poco elio, metano e ammoniaca. Il tutto condito da venti fortissimi, tipo due/tre volte gli uragani piu’ forti che conosciamo.
Ora, che cosa succede se inseriamo in uno strato di questo tipo un oggetto molto cavo, che abbia una densita’ corrispondente alla densita’ di quello strato? (3) Succedera’ che “galleggia” , cioe’ se ne sta a zonzo nell’alta atmosfera, senza cadere sinche’ non si buca.
Qui cominciamo ad avere delle specifiche piu’ chiare: “abitare Saturno” significa costruire una specie di sommergibile capace di resistere a 2/3 atmosfere, della densita’ media del ghiaccio -che galleggia a quelle altitudini-. Non cosi’ difficile: in teoria, alcuni sottomarini hanno gia’ specifiche simili (ok, ok, ovviamente non possono essere autosufficienti, etc).
Un oggetto simile continuerebbe a svolazzare per l’atmosfera sino a quando non si bucasse, e visto che non c’e’ molto da urtare a quell’altezza, direi che rimarrebbe sospeso per un bel pochino prima di cadere.  A dire il vero bisognerebbe indagare sul concetto di “ghiaccio di acqua in sospensione”, per evitare che si tratti di tanti Iceberg grandi kilometri ,  ma se si tratta di nubi particellari (come lascia supporre la velocita’ dei venti) , e’ altamente possibile che un oggetto abbastanza leggero possa
Tendenzialmente, in un posto dove soffia di continuo un vento a qualche centinaio di km/ora non dovrebbe essere un problema procurarsi energia, l’acqua c’e’, azoto , zolfo e azoto anche, e pure il metano col suo bel carbonio.
Non so se si potrebbe fare un discorso simile su Giove perche’ la prima quota a g=1 sembra essere sul centinaio di Km, cioe’ nello spazio aperto dove non c’e’ atmosfera. La quota con 2-3 atmosfere ha gia’ una gravita ~2/2.5 volte quella terrestre, quindi si dovrebbe escludere di galleggiarci per anni.
Questo significa, essenzialmente, che per ora Marte e’ un “optimum” tra distanza e facilita’ di colonizzazione. Ma se dopo aver inviato -come si fece con Venere- una serie interminabile di sonde si dovesse concludere che Marte non si presta alla colonizzazione, una “isola” galleggiante in un pianeta gassoso diventerebbe la tappa “interessante” successiva.

Con questo voglo dire che la scelta dei pianeti e’ legata alla distanza, alle loro caratteristiche , e che la distanza oggi pesa moltissimo, perche’ sia i satelliti di Saturno che quelli di Giove sono molto piu’ interessanti e ricchi di materiali , piu’ interessanti dell’ inferno di Venere e del vuoto spinto desertico di Marte,  e persino Saturno in definitiva e’ un posto ove si potrebbe atterrare con un equipaggio, a patto di “galleggiare” alla quota giusta.

Quindi, in definitiva, Marte non e’ un pianeta per cui c’e’ una fissazione psicotica: prima si e’ lanciato tutto il lanciabile su Venere, che sembrava piu’ ospitale perche’ geologicamente piu’ simile alla Terra, e quando si e’ visto che e’ una porcheria inabitabile , allora si e’ scelto un pianeta che sebbene devastante per l’organismo umano (gravita’ molto, troppo bassa) sembra tecnologicamente piu’ semplice da abitare.
Se il tentativo marziano dovesse andare buco, si esplorerebbero pianeti piu’ difficili da raggiungere , ma forse -nel caso di Saturno c’e’ una zona a g~1 in una zona “comoda” di pressione/temperatura/densita’ dell’atmosfera per galleggiare- piu’ comodo da abitare, e specialmente con piu’ materie prime tipo acqua ed energia a disposizione (principalmente correnti di vento).
Ovviamente anche satelliti di Giove sarebbero “papabili”, ma onestamente l’occasione dello strato con g~1 di Saturno non capita cosi’ spesso, e probabilmente se Saturno fosse piu’ vicino avrebbe gia’ superato Marte in attrattiva.

Non c’e’, quindi, nessuna particolare “ossessione” per Marte, se non che e’ il secondo pianeta in ordine di “economicita’” dell’esplorazione umana a dare speranze. Escluso l’ex “primo”, Venere, tocca a Marte.

Uriel

(1) In realta’ costruire scafi che resistessero a quelle pressioni mostruose aiuto’ , come esperienza, i russi che costruivano sommergibili capaci di scendere (e risalire: scendere non e’ mai un problema) a profondita’ marine estreme.

(2) “Water ice clouds begin at a level where the pressure is about 2.5 bar and extend down to 9.5 bar, where temperatures range from 185–270 K”. Intermixed in this layer is a band of ammonium hydrosulfide ice, lying in the pressure range 3–6 bar with temperatures of 290–235 K.
(3) Non e’ cosi’ difficile da ottenere, se considerate che mediamente un dirigibile e’ molto piu’ leggero, e che a 2-3 atmosfere la densita’ e’ gia’ sensibilmente piu’ alta, e ci galleggia del ghiaccio di acqua.