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Le vele a luce rappresentano una delle idee più affascinanti per spedire una sonda verso le stelle senza portarsi dietro tonnellate di carburante. L'idea di base è semplice da raccontare e diabolica da realizzare: si punta un fascio di luce potentissimo contro una vela leggerissima, e quella spinta, accumulandosi nel tempo, dovrebbe portare la sonda a sfiorare frazioni importanti della velocità della luce. Peccato che, secondo i conti di due fisici, ci sia un problema serio nascosto nei dettagli. Il punto critico è questo: superato circa il 75% della velocità della luce, qualcosa cambia. La spinta non solo smette di crescere come ci si aspetterebbe, ma una parte della radiazione comincia addirittura a frenare la vela invece di accelerarla. Un risultato controintuitivo, che mette in discussione parecchi calcoli ottimistici fatti in passato sui viaggi interstellari. Perché la spinta si trasforma in freno La chiave di tutto sta nel comportamento della radiazione quando colpisce un oggetto che si muove a velocità altissime. Quando una vela viaggia lentamente rispetto alla luce, i fotoni la colpiscono e le cedono il loro impulso in modo quasi pulito, spingendola in avanti. Ma man mano che la velocità aumenta, entrano in gioco effetti relativistici che cambiano completamente le carte in tavola. I due fisici hanno calcolato nel dettaglio cosa succede alla componente diffusa della radiazione, cioè quella parte di luce che non viene riflessa in modo perfetto ma si sparpaglia in varie direzioni. A velocità contenute questo fenomeno conta poco. Oltre la soglia del 75%, invece, diventa decisivo. Quella radiazione diffusa, per via del modo in cui si comporta a velocità relativistiche, finisce per esercitare una forza contraria al moto. In pratica trasforma una parte della spinta in resistenza. Il risultato è che la vela, invece di continuare ad accelerare senza limiti finché c'è luce a spingerla, incontra un tetto pratico molto più basso di quanto sperato. Più ci si avvicina alla velocità della luce, più questo effetto frenante si fa sentire, rendendo sempre più difficile guadagnare velocità. Cosa cambia per i sogni di viaggio interstellare Questa scoperta ha conseguenze concrete per progetti come quelli che immaginano sonde lanciate verso le stelle vicine. Diverse iniziative di ricerca puntavano proprio sulle vele a luce per raggiungere velocità altissime e tagliare drasticamente i tempi di viaggio verso sistemi stellari lontani anni luce dalla Terra. Se la spinta cala in modo così marcato oltre una certa soglia, i calcoli su quanto tempo servirebbe per arrivare a destinazione vanno rivisti. Non significa che l'idea sia da buttare, perché viaggiare a percentuali consistenti della velocità della luce resta comunque un traguardo straordinario. Significa però che bisogna essere realisti sui limiti fisici imposti dalla natura della radiazione stessa. Il lavoro dei due fisici aggiunge un tassello importante alla comprensione di come si comportano davvero questi sistemi di propulsione a velocità estreme. Per anni i modelli avevano trascurato o semplificato il contributo della luce diffusa, dando per scontato che la spinta crescesse in modo regolare. I nuovi conti dimostrano che la fisica relativistica nasconde insidie che vanno messe in conto fin dall'inizio, quando si progetta una missione di questo tipo.

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Vele a luce, oltre il 75% della velocità della luce la spinta frena