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EMdrive: il motore che va contro i principi della fisica

11 Set

Dopo qualche giorno di pausa, purtroppo non per svago, eccoci di nuovo qui. Per iniziare alla grande, torniamo a parlare di scienza, o almeno di qualcosa che gli somiglia. Come ci ha segnalato un nostro lettore nella sezione:

Hai domande o dubbi?

in questi giorni si è molto parlato di un’invenzione davvero particolare. Di cosa si tratta? Detto “poco chiaramente”, stiamo parlando del “motore quantistico”.

Cosa sarebbe questo motore quantistico?

Cerchiamo di andare con ordine, capendo l’origine di questa storia. Partendo da parole più semplici , il motore quantistico è, appunto, un motore che produrrebbe una spinta senza propellente ma solo usando elettricità.

Una soluzione del genere, potrebbe essere utilizzata come thruster nello spazio, cioè come sistema per far muovere i satelliti o altri veivoli spaziali. Cosa c’è di strano in tutto questo? La risposta è semplice, sapete perchè ci vuole così tanto tempo per girovagare nello spazio? Perchè i velivoli che mandiamo si muovono per inerzia. Praticamente, vengono messi in moto tramite propulsori, poi questi vengono spenti e il mezzo continua a procedere lungo la sua direzione. Tutto questo è frutto di una delle leggi fondamentali della meccanica, cioè il principio di inerzia.

Perchè questo motore quantistico sarebbe così rivoluzionario? Detto semplicemente, per far andare qualcosa nello spazio, abbiamo bisogno di avere una spinta in senso contrario. Questo è noto come principio di conservazione della quantità di moto.

Facciamo un esempio per capire meglio.

Supponete di essere al centro di un lago ghiacciato. La superficie del lago è talmente liscia che, idealmente, non c’è nessun attrito tra voi e il ghiaccio. In questa condizione limite, non potete camminare. Sapete perchè? Il semplice camminare è possibile proprio grazie all’attrito tra i nostri piedi, o le nostre scarpe, e il terreno. Praticamente, camminando, il vostro piede è fermo grazie all’attrito statico tra voi e il terreno.

Se ora vi trovate al centro di questo lago, non potete quindi riuscire a camminare. Come fate a mettervi in salvo e raggiungere la riva?

Una buona soluzione potrebbe essere quella di togliervi un indumento e lanciarlo in una direzione. Come per magia, ma in realtà è fisica, voi vi muovete per reazione nella direzione opposta a quella del lancio.

Bene, nello spazio succede esattamente la stessa cosa. Questo è noto, appunto, come principio di conservazione della quantità di moto. Altra legge fondamentale della fisica. Dunque, se questo motore non spinge nulla, per la fisica non può andare avanti.

Come è possibile?

Per provare a rispondere a questa domanda, vediamo prima di tutto come è fatto questo motore. Ecco a voi una foto di quello che viene chiamato EMdrive:

EM drive

EM drive

Questo motore è stato inventato dallo scienziato inglese Roger Shawyer alcuni anni fa. Come funziona? Il principio di funzionamento, secondo il suo inventore, sarebbe il seguente: si tratta di una cavità asimettrica in cui la radiazione a microonde viene fatta rimbalzare sulle pareti producendo effetti di risonanza. A causa di effetti relativistici, si creerebbe una differenza di pressione tra i due estremi del motore con una conseguente spinta, appunto quella di cui parlavamo per far andare i razzi nello spazio.

A distanza di qualche anno, alcuni ricercatori cinesi decidono di costruire un loro proprio motore quantistico per verificare che quanto detto da Roger Shawyer fosse vero. Cosa riescono ad ottenere? Un motore che funziona secondo lo stesso principio e conferma quanto scoperto anni prima.

Di che spinte parliamo? Più o meno 720 milli Newton secondo i cinesi.

Cosa significa 720 milli Newton? Immaginate di prendere in mano un peso da 1 Kg e di tenerlo fermo. Come sapete questo oggetto è dotato di massa ed esercita una spinta sulla nostra mano, chiamata forza peso, risultato dell’attrazione della Terra verso l’oggetto (e mutuamente dell’oggetto verso la Terra). Con un peso da 1 Kg, la spinta è di circa 10 Newton. Dunque, qui abbiamo una spinta di 720 mN, cioè equivalente a quella che produrrebbe un oggetto da 72 grammi tenuto in mano.

Interessa a qualcuno il valore della spinta? L’importante è che questa ci sia e sia in grado di far andare i nostri satelliti.

In realtà, come vedremo, il valore della spinta non è trascurabile.

A questo punto, potremmo essere di fronte alla solita teoria rivoluzionaria che la scienza cerca di insabbiare perché mette in crisi le basi su cui abbiamo costruito tutti i nostri castelli di carte. Attenzione però, questa storia è leggermente diversa dalle solite. Sapete perché? Vista la possibile applicazione di questo motore, la NASA ha deciso di analizzarlo e di provare a verificare se i risultati sono corretti.

Cosa accade a questo punto?

La NASA fa le sue prove e ottiene un risultato in cui si ha una spinta che per la fisica non dovrebbe esserci! Dunque funziona tutto? Aspettiamo prima di dirlo.

Come visto, la spinta misurata era di 720 mN. I tecnici della NASA hanno ottenuto una spinta tra 30 e 50 micro Newton, dunque, circa un fattore 10000 in meno.

Come detto prima, ma chi se ne frega, l’importante è che la spinta ci sia!

Come potete immaginare, molti giornali internazionali hanno dato ampio risalto alla notizia, salvo però non dire tutto fino in fondo.

Cosa significa?

La NASA, dopo aver effettuato questi test, ha pubblicato un conference paper sulla questione. Ecco a voi il link dove leggere il lavoro:

NASA, EMdrive test

Come potete vedere, l’articolo sembra confermare quanto affermato. Attenzione però, leggete tutto fino in fondo. Verso la fine, gli autori scrivono una frase che tanti hanno fatto finta di non leggere. Questa:

Thrust was observed on both test articles, even though one of the test articles was designed with the expectation that it would not produce thrust. Specifically, one test article contained internal physical modifications that were designed to produce thrust, while the other did not (with the latter being referred to as the “null” test article).
Cosa significa? Nel test i tecnici hanno utilizzato anche un motore di controllo realizzato per non avere nessuna spinta. Durante il test però, quando hanno utilizzato questo motore, hanno osservato nuovamente questa spinta. Cioè? Dovete fare un test che porterà valori misurati molto piccoli. Come normale, costruite qualcosa che non dovrebbe invece funzionare. Poi ottenete che tutti e due misurano qualcosa paragonabile. Come concludere? E’ sbagliata la misura su quello buono o su quello che non dovrebbe funzionare?
Personalmente, come mia natura, voglio essere propositivo e, come si dice, “open mind”. Ad oggi, i risultati mostrano valori discordanti. Molto probabilmene, i valori della spinta che si vuole misurare sono troppo bassi per le incertezze derivanti dal metodo di misura stesso. Detto in modo statistico, il risultato ottenuto è compatibile con zero Newton di spinta ma anche con qualcosa diverso da zero.
Ovviamente, non voglio precludere nulla ma, allo stato attuale, questo motore non ha dato risultati che confermano quanto affermato. Visto l’interesse sulla cosa, sono sicuro che ci saranno ulteriori sviluppi nei prossimi mesi. Se così fosse, torneremo sull’argomento proprio per vedere se quanto affermato corrisponde al vero e, in tal caso, ragioneremo su effetti non considerati dalla fisica.
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Il misterioso missile visto dallo spazio

13 Ott

Solo un paio di giorni fa, il nostro astronauta Luca Parmitano, che come sapete bene e’ ospite sulla Stazione Spaziale Internazionale, ha postato delle bellissime foto di un misterioso lancio missilistico. Avete capito proprio bene, le foto in questione riguarderebbero il lancio di un missile da Terra verso l’atmosfera avvenuto il 10 ottobre.

Una prima foto mostra la scia lasciata dal missile mentre sale in atmosfera:

La scia del missile lasciata in atmosfera

La scia del missile lasciata in atmosfera

mentre la seconda foto e’ relativa ad una immensa nube lasciata dal missile che si e’ disintegrato poco sopra l’atmosfera terrestre:

Nube lasciata dalla disintegrazione del missile

Nube lasciata dalla disintegrazione del missile

Appena pubblicate le foto, lo stesso Parmitano ignorava cosa fosse stato lanciato verso lo spazio, ma soprattutto da chi.

La risposta a queste domande e’ arrivata subito dopo, quando le forze militari russe hanno pubblicato un trafiletto sul loro sito per parlare del lancio di un Topol /SS-25.

Per chi non fosse esperto, il Topol/SS-25, anche chiamato RT-2PM, e’ un missile balistico intercontinentale sovietico. Si tratta dell’ultima generazione dei missili cosiddetti ICBM, ultraleggeri e con propellente solido. Questo genere di missili, come anticipato a lunga gittata, possono trasportare testate nucleari. Il test in questione e’ stato effettuato per verificare la manovrabilita’ e l’affidabilita’ di questo genere di vettori, relativamente piu’ leggeri dei precedenti e, come anticipato, completamente alimentati da combustibile solido.

Ecco il link della Russian Strategic Nuclear Force che parla del test missilistico:

RSNF, test ottobre 2013

Come potete leggere, si e’ trattato di un test di controllo del missile, ovviamente non equipaggiato con testate nucleari. Il missile in questione e’ stato fatto disintegrare non appena arrivato nella parte alta dell’atmosfera, dopo aver dichiarato il test completamente riuscito.

Sempre nell’articolo dell’esercito russo trovate che non e’ stato questo il primo test sui Topol/SS-25 dal momento che un precedente test era stata condotto a Giugno 2012, sempre con lo stesso scopo.

Il fatto che le nazioni eseguano esercitazioni con armi tanto potenti e che migliorino sempre i loro armamenti ed equipaggiamenti, non rappresenta certo una novita’. Ognuno di noi puo’ pensare quello che vuole riguardo a queste attivita’, ma test di questo tipo ci sono sempre stati e, molto probabilmente, ci saranno sempre.

In questa occasione in particolare, il test ha avuto degli spettatori in una posizione veramente privilegiata, cioe’ gli astronauti della ISS che hanno potuto osservare tutte le fasi del lancio e anche gli effetti della disintegrazione a 300 Km di altitudine.

Riportata la notizia e compresa, da fonti ufficiali, la natura del test, prima di concludere vorrei riportarvi come questa notizia e’ stata interpretata dai tanti siti catastrofisti che ci sono ormai su internet.

Diversi siti hanno riportato le foto scattate da Parmitano e ovviamente hanno approfittato degli iniziali momenti in cui nessuno era in grado di identificare l’origine del lancio. Perche’ dico questo? Se provate a leggere la stessa notizia di cui stiamo parlando su uno dei tanti siti complottisti che inquinano la rete, troverete delle storie davvero fantasiose. C’e’ chi parla di preparazione alla terza guerra mondiale, chi parla di missile lanciato per abbattere un ufo osservato in volo, chi parla di lancio verso lo spazio di una sonda spaziale per motivi misteriosi. Insomma, tante storie campate in aria e senza la minima prova a sostegno. La cosa piu’ divertente e’ che anche dopo la pubblicazione della nota riportata da parte dell’esercito russo, ci sono ancora tanti siti che parlano di lancio misterioso e non compreso. A questo punto mi chiedo: possibile che questi signori non si rendano conto di quanto siano ridicoli? Peggio ancora, posso pensare che molte persone si documentino solo su questi siti e che evitino di fare delle ricerche autonome sulla rete. Anche questa possibilita’ non mi sorprende affatto. Come detto diverse volte, cercate sempre di verificare le fonti e le notizie in maniera autonoma. Solo in questo modo potrete avere un’idea chiara di quello che vi si racconta e costruire una vostra opinione personale. La rete offre delle possibilita’ incredibili, ma, se non utilizzate in modo corretto, rischiamo solo di portarvi fuori strada.

Personalmente, resto sempre piu’ convinto che, al giorno d’oggi, ci sarebbe bisogno di un’educazione alla rete, proprio per insegnare a districarsi nei labirinti di internet senza restare impantanati su siti con credibilita’ pari a zero.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.