La NASA potrebbe inviare una sonda su un esopianeta "potenzialmente abitabile" a 4 anni luce dalla Terra

Un giorno la NASA potrebbe inviare una sonda a fusione su Proxima Centauri b , un esopianeta potenzialmente abitabile situato a poco più di quattro anni luce dalla Terra, con nuove ricerche che indicano che la missione potrebbe essere completata nell'arco di una vita umana. Proxima b, scoperto nel 2016, orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri ed è l'esopianeta conosciuto più vicino al nostro sistema solare . Gli scienziati ritengono che si trovi all'interno della zona abitabile della sua stella, la regione in cui le condizioni potrebbero consentire l'esistenza di acqua liquida, un prerequisito per la vita così come è attualmente intesa.

La prospettiva di esplorare direttamente Proxima b è stata a lungo considerata tecnicamente irrealizzabile a causa delle immense distanze coinvolte. Tuttavia, un progetto di missione teorico delineato dall'ingegnere aerospaziale Amelie Lutz del Virginia Tech suggerisce che una sonda di 500 kg, spinta da un motore a fusione nucleare compatto, potrebbe raggiungere il pianeta ed entrare in orbita in circa 57 anni.

Nella sua tesi di laurea magistrale, discussa sul sito web Universe Today , la dott.ssa Lutz ha scritto: "I recenti sviluppi significativi nella produzione di energia mediante fusione nucleare consentono una discussione realistica sui sistemi di propulsione a fusione per i veicoli spaziali. Questo studio fornisce un quadro di riferimento per missioni spaziali su larga scala verso Proxima b".

A differenza di concetti interstellari leggeri come Breakthrough Starshot, che propone l'invio di sonde della dimensione di un grammo spinte da laser terrestri, lo studio di Lutz si è concentrato su un veicolo spaziale scientifico a grandezza naturale dotato di una solida serie di strumenti progettati per operazioni orbitali e osservazioni dettagliate.

La sonda sarebbe dotata di 11 strumenti, tra cui spettrometri a immagini, magnetometri e strumenti di sondaggio del sottosuolo in grado di analizzare l'atmosfera, la composizione superficiale e la struttura interna di Proxima b. L'energia e la propulsione della sonda sarebbero fornite da un reattore a fusione nucleare alimentato a deuterio-elio-3 (D-He3), una combinazione nota per l'elevata efficienza energetica e la relativamente bassa radiazione neutronica.

Lutz ha confrontato tre progetti di propulsione a fusione: il razzo a fusione (FDR), il sistema a confinamento elettrostatico inerziale (IEC) e il motore a microfusione ad antimateria (AIM). Ciascuno è stato analizzato con quattro tipi di combustibile: deuterio-deuterio (D–D), deuterio-trizio (D–T), protone-boro-11 (p–B11) e deuterio-elio-3 (D–He3). La combinazione di un FDR con combustibile D–He3 si è dimostrata la più praticabile.

Ha concluso: "L'analisi ha indicato che un sorvolo lento e un'orbita delimitata sono i più ideali per la raccolta dati. Questi possono essere supportati solo dall'FDR che utilizza D-He3 con una durata della missione di 57 anni".

La missione si baserebbe sull'utilizzo della lente gravitazionale per trasmettere i dati sulla Terra. Posizionando la sonda sul lato più lontano di Proxima Centauri e allineandola con precisione con la Terra, i segnali potrebbero essere amplificati tramite il campo gravitazionale della stella stessa, consentendo potenzialmente comunicazioni a banda larga su distanze interstellari.

Sebbene l'elio-3 sia scarso sulla Terra, è stato identificato in quantità maggiori nella regolite lunare. Alcune agenzie spaziali e aziende private hanno precedentemente proposto la Luna come futura fonte di elio-3 per la produzione di energia da fusione nucleare terrestre. Tuttavia, la fattibilità dell'estrazione su larga scala rimane incerta.

Il sistema di propulsione descritto nel lavoro di Lutz rimane teorico. La propulsione a fusione deve ancora essere dimostrata nello spazio e la fusione D-He3 non è stata ancora ottenuta in condizioni operative. Ciononostante, l'analisi offre un modello strutturato per lo sviluppo di missioni interstellari a lungo raggio basato sulle attuali tendenze nella ricerca sulla fusione.

Proxima Centauri b ha una massa pari a circa 1,3 volte quella terrestre e completa un'orbita attorno alla sua stella madre ogni 11,2 giorni terrestri. Riceve circa il 65% della luce solare che riceve la Terra. Tuttavia, le nane rosse sono note per i loro intensi brillamenti stellari, che potrebbero erodere l'atmosfera di un pianeta o esporne la superficie ad alti livelli di radiazioni. Non è noto se Proxima b abbia mantenuto un campo magnetico o un'atmosfera protettiva.

Nonostante queste incertezze, Proxima b rimane uno degli obiettivi più interessanti nella ricerca della vita al di fuori del sistema solare. Compare praticamente in tutte le liste di esopianeti potenzialmente abitabili stilate da astrofisici e planetologi.

Altri candidati includono LHS 1140 b, un pianeta roccioso circa 1,7 volte le dimensioni della Terra situato a 40 anni luce di distanza; TRAPPIST-1e, uno dei sette pianeti delle dimensioni della Terra nel sistema TRAPPIST-1; TOI-700 d, situato a 101 anni luce di distanza nella costellazione del Dorado; e Kepler-442b, che orbita attorno a una stella di tipo K relativamente stabile a 1.200 anni luce dalla Terra.

Ognuno di questi pianeti soddisfa i criteri fondamentali per la potenziale abitabilità: una massa approssimativamente pari a quella terrestre, un'orbita all'interno della zona abitabile della stella madre e prove preliminari che suggeriscono la possibile presenza di un'atmosfera. Tuttavia, le loro distanze li rendono molto più difficili da raggiungere, rafforzando l'ipotesi che Proxima b sia il candidato più accessibile per l'indagine scientifica diretta.

Sebbene non vi siano attualmente piani NASA confermati per una missione verso Proxima b, l'agenzia ha finanziato diversi studi avanzati sulla propulsione nell'ambito del suo programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). Lo studio della dott.ssa Lutz rappresenta uno dei concetti di missione più dettagliati mai pubblicati, mirati a una missione interstellare completamente orbitale.

Ha concluso: "I lavori futuri includono l'indagine sui requisiti per la comunicazione dei dati alla Terra e l'implementazione di un'architettura decisionale autonoma che guidi la navicella spaziale a distanze estreme".

Se lanciata entro i prossimi decenni, una missione del genere potrebbe riportare dati da Proxima b prima della fine del XXI secolo.