Sigma Draconis

APPENDICE B

Per una propulsione a reazione che spinga una nave quasi alla velocità della luce, la massa di reazione stessa deve viaggiare a velocità relativistiche in un getto così caldo che nessuna sostanza materiale potrebbe sopportarlo. Soltanto un campo di forza può servire allo scopo.

I campi magnetici sono i campi di forza più sperimentati che conosciamo: essi vengono utilizzati ovunque nei laboratori per controllare le traiettorie di particelle caricate. La fusione nucleare è il metodo naturale per creare ioni caldi. Un reattore a fusione a specchio magnetico, con uno specchio a dispersione a poppa, creerebbe uno scarico nucleare tipo razzo.

La reazione Li₇ + H₁ = 2 He₄ rilascia 17,3 MeV, senza particelle neutre per condurre energia in direzioni casuali e incontrollabili. È una delle reazioni più entusiastiche di nascita di una stella e qualunque tecnologia con potenza di fusione dovrebbe poterla governare.

L’idruro di litio ha un peso specifico di 0,78 e un punto di fusione di 689 °Celsius. Alloggiamenti costruiti all’interno di un grosso pezzo di questo carburante solido vengono protetti contro la maggior parte di gas e pulviscolo interstellari dalla massa pura e semplice. Gli atomi di idrogeno costituiscono un eccellente riparo contro i neutroni, mentre i campi magnetici deviano gli ioni interstellari.

17,3 MeV_e, equamente diviso fra i due nuclei di prodotto, ammonta a circa il 22% della velocità della luce. L’equazione (non relativistica) per la velocità della nave è m dV + v_e dm = 0 che dà un totale di V = v_e ln(m_e/m).

Per raggiungere il 10% della velocità della luce, la nave dovrebbe bruciare il 37% della propria massa; per il 20% e, il 61% della massa. Se si rallenta fino a zero, si bruceranno rispettivamente il 61% e l’85% della massa. Il 15% della velocità della luce sarebbe un compromesso ragionevole. Al 100% dell’efficienza, accelerando fino al 15% della velocità della luce e decelerando quindi fino alla sosta, la nave dovrebbe arrivare con il 25% della sua massa iniziale, avendo usato il 75% come carburante e massa di reazione. (Errori derivanti dal non tener conto della relatività sono secondari in confronto a quelli provocati dal presumere una completa efficienza. Gli effetti della dilatazione temporale sono solo dell’1% c.) Ci vogliono meno di due mesi a gravità 1 per raggiungere il 15% della velocità della luce. Anche a una frazione di 1 g, la maggior parte del viaggio potrebbe essere trascorsa procedendo a motore spento.

(Lo scarico del razzo è una potente radiazione alfa. Questo è un veicolo ideale per lasciarsi alle spalle i nemici, ma fate attenzione a dove puntate la cosa se sperate in una buona accoglienza al vostro ritorno.)

Una nave che viaggi a 18,2 anni luce verso Sigma Draconis a 0,15 c. impiegherebbe 122 anni per la sola andata. Essa deve rifornirsi di carburante (sperando in un pianeta con un oceano d’acqua che fornisca litio e idrogeno!) prima di ritornare. Il viaggio complessivo dovrebbe essere compiuto in appena 250 anni; con il tempo di studio, sarebbe probabile di più.

Il grosso della nave è costituito da carburante, un gigantesco sigaro di idruro di litio, bianco quando è puro, ma chissà quali impurità vi si infiltreranno (o potranno essere trovate utili)? Il lungo asse punta nella direzione del viaggio, allo scopo di ridurre al minimo la sezione d’urto e frapporre la maggior quantità di massa possibile fra l’equipaggio e qualunque cosa con cui potrebbero entrare in collisione. (A 0,15 c, i gas cosmici diventano raggi cosmici a bassa energia: granelli di polvere creano vasti crateri quando colpiscono.)

Proprio di fronte al sigaro c’è uno scudo a "ombrello" riparabile: pochissima massa ma sufficiente a vaporizzare la polvere cosmica, diffondendola in modo che causi meno danni al corpo principale della nave. Gli alloggiamenti si trovano all’interno del "sigaro", protetti dai rischi del viaggio. Tunnel a spirale si snodano verso prua e verso poppa fino alle due calotte terminali; poiché la radiazione viaggia in linea retta, un tunnel a spirale la blocca efficacemente.

Dietro il sigaro c’è un razzo a fusione, fatto di campi magnetici controllati e limitati da magneti superconduttori. Ci sono numerosi specchi magnetici in successione, in modo che una particella che penetri attraverso uno specchio si trovi confinata nella camera successiva. I campi fanno avanzare i gas ionizzati in maniera simile alla peristalsi con zone di alto e basso campo magnetico che si muovono verso poppa. Le particelle ionizzate vengono trattenute nelle zone di basso campo magnetico dai campi più forti davanti e dietro, compresse da densità sempre maggiori finché non si fondono. A questo punto i campi magnetici sulla parte posteriore si aprono in un ugello che condensa le forze.

La calotta terminale posteriore si fa lentamente strada lungo l’intera lunghezza della nave, alimentando di combustibile il motore. La quantità di idruro di litio davanti e dietro gli alloggiamenti viene scelta in modo che il motore utilizzi la maggior parte del combustibile posteriore accelerando: quindi, quando la navi si avvicina alla sua destinazione, le calotte terminali vengono liberate e la nave rovesciata in modo che la sezione anteriore (necessaria a questo punto più come combustibile che come scudo) entri nel motore. Lo scudo a ombrello viene eliminato come massa in eccesso e verrà ricostruito in fase di rifornimento di carburante.

La decelerazione pone un altro interessante problema, poiché non si può collocare uno scudo a ombrello dietro il motore principale. Ma il soffio rovente di un motore come questo dovrebbe ridurre in vapori ionici quasi qualunque cosa entro un giorno-luce dall’ugello; e i campi magnetici del motore proteggono la nave dagli ioni. Una nave in arrivo appare come un’enorme cometa indistinta, con la coda rivolta lungo la propria traiettoria piuttosto che lontano dal sole, e come le comete del passato, può essere un presagio di cambiamenti.