L’astronomia X e le ricadute tecnologiche dello spazio

How long does it take for a star to recover after a nova explosion? XMM-Newton found out.
10 Ottobre 2002

In questi giorni abbiamo parlato molto del premio Nobel assegnato all’italiano Riccardo Giacconi per le sue scoperte nel campo dell’astronomia X, un campo di cui, diciamo la verità, non si sente parlare ogni giorno. In due parole, che cosa è l’astronomia X?

Astronomia nei raggi X significa che si raccolgono con appositi strumenti i raggi X che provengono dai corpi celesti. L’astronomia a raggi X non può essere condotta da Terra , occorre portare i nostri strumenti sopra gli strati più densi dell’atmosfera: con palloni aerostatici, con voli di razzi e , soprattutto, con satelliti costruiiti per questo scopo, come per esempio il satellite dell’ESA XMM-Newton o quello della NASA Chandra.

Il cielo a raggi X ci appare completamente diverso da quello a cui siamo soliti pensare: un cielo statico, poco dinamico. Il cielo a raggi X ci porta le informazioni su fenomeni di altissima energia, come per esempio la caduta di materia verso i buchi neri, oppure le esplosioni di supernovae, oppure esplosioni ancora più violente, che si chiamano lampi di raggi gamma.

Giacconi ha avuto il merito enorme di aver contribuito, all’inizio degli anni ’60, a spalancare una finestra su questo, insieme a Bruno Rossi e Giuseppe Occhialini. L’astronomia X è un campo a cui l’Italia ha dato e sta dando enormi contributi. Ci sono almeno altri due aspetti interessanti nell’assegnazione del Nobel a Giacconi, molto legati fra loro. Giacconi si è affermato negli USA, e come lui molti ricercatori italiano che vanno all’estero non lo fanno per approfondire gli studi. Lo fanno perché altrimenti non trovano lavoro: è una vera e propria emigrazione di studiosi. Non la chiamerei neanche una fuga: è una emigrazione. E non perché non sono bravi, ma perché in Italia non si investe nella ricerca di base.

Il sistema della ricerca, in Italia, paga poco e non è assolutamente dinamico. Nel 2002 e anche il prossimo anno sono bloccate le assunzioni. Questo significa che i ricercatori possono essere assunti solo per contratti a tempo determinato. Il problema è che dopo due anni non c’è affatto la certezza di trovare un altro contratto a tempo determinato, nello stesso posto ma anche altrove. Ci sono pochi soldi nella ricerca. Eppure anche un campo come l’astronomia X ha dato contributi importanti a settori molto “pratici”, per esempio la medicina.

E in effetti sono molte le tecnologie applicate, per esempio al settore della auto, alle quali no pensava affatto quando sono state sviluppate. È il caso per esempio degli airbags

Gli airbags devono essere gonfiati rapidamente non appena c’è la necessità. Per gonfiarli si realizzano delle piccole esplosioni controllate: un gas inerte, tenuto sotto pressione, viene improvvisamente lasciato libero di espandersi all’interno dell’airbag. Il tutto in poche frazioni di secondo. C’è bisogno di un sistema pirotecnico di grande affidabilità. Uno dei più promettenti è stato recentemente sviluppato da una ditta francese, la SNPE Propulsion, che punta ad assicurarsi almeno un quarto del mercato del settore. E la ditta ha progettato questi dispositivi grazie all’esperienza maturata lavorando nel campo dei missili balistici e dei lanciatori spaziali.

Intense sources of gamma rays lie in the centre of our own Galaxy

Quello delle applicazioni tecnologiche derivate dalle ricerche spaziali è un campo interessante ma molto poco conosciuto. Nel caso delle auto la tecnologia spaziale è conosciuta per il contributo alla robotizzazione delle linee di produzione. Questo è ancora vero?

Le evoluzioni sono state continue, ma fino a qualche tempo fa non esistevano sistemi per valutare gli errori commessi dai robot – anche loro commettono errori! – e correggerli in modo adeguato. Una soluzione a questo problema è dovuta a una ditta belga, che era stata coinvolta dall’ESA proprio per migliorare le operazioni completamente robotizzate nello spazio, dove l’uomo non può intervenire. Oggi questo sistema di controllo è adottato dalla BMW, che ne ha fatto uno standard nei propri stabilimenti.

Per il presente e il futuro immediato è chiaro che il contributo dello spazio all’industria automobilistica riguarda specialmente i materiali per la costruzione di auto più leggere e resistenti, le telecomunicazioni. Ma per quanto riguarda l’ambiente?

Prevedere il futuro è difficile, specialmente in Italia. Mi limito a fare un paio di esempi, sull’energia solare e sui motori a idrogeno.

Per mostrare il potenziale dell’utilizzo dell’energia solare per le auto, dal 1987 viene organizzata una gara ogni due anni, che attraversa l’Australia. Lo scorso anno a vincere è stata un’auto olandese a cui l’ESA aveva fornito pannelli solari che erano stati utilizzati per il telescopio spaziale. E le prestazioni sono ottime: in 8 ore sono state percorsi 830 km, a più di 100 km/h. Su alcuni tratti la velocità massima ha raggiunto i 160 km/h. In Germania la Dornier aveva sviluppato motori a idrogeno per le sonde spaziali La Dornier fa parte ora del gruppo DaimlerCrystal, e la tecnologia sviluppata è stata applicata alle auto. Nel 2000 sono usciti due modelli, la NECAR, una Mercedes-Benz, e la Jeep Commander 2, che utilizzano come carburante il metanolo, piuttosto che l’idrogeno, per evitare di immagazzinare idrogeno liquido compresso, che potrebbe costituire un pericolo. Dal metanolo si estrae l’idrogeno necessario, producendo biossido di carbonio che ha bisogno di un catalizzatore.

Come si vede non siamo arrivati alla soluzione del problema, sono i primi passi. Occorre la ricerca. Ma non ci sarebbe neanche da stupirsi se la soluzione a questo problema arrivasse da un campo scientifico del tutto diverso. È la ricerca di base il serbatoio per lo sviluppo culturale e tecnologico.

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