UVM | UniVersoMe

Benvenuti in questo secondo episodio dedicato alla galassia lontana lontana, bando alle ciance andiamo a vedere le lightsabers e la rotta di Kessel.

Lightsabers

Le prime forme dell’arma erano conosciute come “protosabers” che richiedevano pacchi batteria, collegati all’elsa della lightsaber, attaccati a cinture indossate dai Jedi. Non erano l’ideale in quanto limitavano i movimenti dei Jedi durante il combattimento.

I componenti necessari per il funzionamento della lightsaber sono contenuti nell’elsa, il cuore dell’arma. Qui accade tutta la fisica, o forse la magia. Contiene le celle di potenza e vari altri componenti che puoi vedere nella foto sotto.

Descrizione di come l’energia delle cellule di potenza è diretta attraverso una serie di lenti di focalizzazione ed energizzatori che convertono l’energia in plasma. Fonte: Starwars Fandome

Si dice che le lightsabers siano composte da laser. Tuttavia, l’utilizzo dei laser solleva diversi problemi.

Qualcosa che rifletta la fine del raggio

Se avessi una spada laser, non esisterebbe un modo per “fermare” il raggio a una certa lunghezza. Andrebbe avanti e taglierebbe tutto lungo suo cammino. Sono in corso ricerche che sfruttano le leggi della meccanica quantistica e della relatività per fermare la luce per un breve periodo di tempo, ma non sarà ancora pratico in quanto si tratterebbe di un effetto temporaneo.

I laser non si scontrano

L’altro problema con i laser è che i fotoni non hanno massa. Se due fasci di luce si attraversassero, questi non si scontreranno, si incroceranno e continueranno a tagliare tutto.

Nella foto della cella di potenza nell’elsa ho menzionato il plasma. Il plasma è il quarto stato della materia, è un gas ionizzato superhot, il che significa che il gas diventa così caldo e/o così eccitato che gli elettroni perdono il legame con il loro atomo, rendendo il gas altamente conduttivo.

La spada laser al plasma ha diversi problemi legati a temperatura e incontrollabilità. Il plasma è altamente conduttivo, quindi grazie alle leggi dell’elettromagnetismo di Maxwell possiamo controllarne la forma con un campo elettromagnetico, degli scienziati in Francia stanno cercando di controllarlo tramite la fusione nucleare.

Quando due lame al plasma entrano in contatto diretto, quasi certamente si verifica una riconnessione magnetica, provocando un rilascio esplosivo del plasma delle spade.

Eulero e Heisenberg dimostrarono che, per intensità sufficientemente elevate, la luce può effettivamente interagire con se stessa (effetto dovuto alle fluttuazioni quantistiche del vuoto).

Fonte di alimentazione compatta e abbastanza potente

L’energia necessaria per alimentare qualcosa di così potente richiederebbe una grande batteria. Non qualcosa di portatile. Per renderla abbastanza potente avresti bisogno di 15 MWh di energia, quanto basta per alimentare una piccola città.

Utilizzando tecniche di laser ad altissima intensità, è stato dimostrato che è necessaria un’incredibile quantità di energia per alimentare una simile spada laser. Se la fonte di energia fosse la fusione nucleare, una simile spada laser richiederebbe 1011 kg di combustibile per funzionare per un minuto.

E’ possibile nel mondo naturale della scienza replicare questo pezzo di armamento?

Il fisico teorico Michio Kaku nel suo libro ‘La fisica dell’impossibile’ ne parla brevemente. Crede che in questo secolo saremo abbastanza avanzati con la nostra nanotecnologia per fare grandi progressi nel campo delle batterie. Suggerisce di usare come lama un’asta telescopica in ceramica resistente al calore. Ci consentirebbe di esercitare il potere del plasma e quindi realizzare una spada laser che non violerà nessuna legge della fisica.

Rotta di Kessel

Mai sentito il famoso vanto di Han Solo secondo cui il Millennium Falcon “ha fatto la rotta di Kessel in meno di 12 parsec“? Pochi sanno che da una prospettiva astronomica non aveva senso. Un Parsec è un’unità di distanza, non di tempo.

**Perché Solo dovrebbe usarlo per spiegare la velocità del Millenium Falcon?**

Ci sono due teorie. La prima è che la frase detta da Solo contenesse un errore di terminologia. La seconda è molto più interessante: quando Obi-Wan si è seduto di fronte ad Han Solo in quella cantina angusta, avrebbe incontrato un viaggiatore del tempo.

Cos’è il parsec?

Coniato dall’astronomo britannico Herbert Hall Turner, il termine “parsec” viene da “parallasse” e “secondo“, 1 parsec di distanza equivale a 3,26 anni luce (3,08×10¹⁶ metri).

The Essential Atlas, la rotta di Kessel era un percorso di 18 parsec (59 anni luce), utilizzato dai contrabbandieri per aggirare i blocchi imperiali, il cui percorso viaggia attorno a “The Maw“, un ammasso di buchi neri.

**Perché Solo dovrebbe descrivere la velocità con cui ha viaggiato usando la distanza?**

Per ridurre la distanza percorsa, i piloti dovrebbero aggirare pericolosamente i bordi dei buchi neri, cercando di evitare la spaghettificazione. Se Solo era un pilota abbastanza abile da volare abbastanza vicino ai buchi neri, e tagliare quasi 20 anni luce, allora la sua nave era davvero veloce.

Immagine della Rotta di Kessel Fonte: Slashgear

Essendo in grado di ballare attorno alle singolarità (buchi neri), il Millennium Falcon si afferma come una nave veloce e il vantarsi di Solo ha senso. Ma questo solleva un problema più intrinseco: la rotta Kessel copriva quasi 40 anni luce di cosmo. Se Star Wars seguisse le leggi della fisica, prendere quella rotta cambierebbe la cronologia della vita di Han Solo.

In A New Hope, Solo stabilisce che il Millennium Falcon può andare “0,5 oltre la velocità della luce“, accendendo la speranza per un’argomentazione scientificamente accurata. La velocità della luce è il limite di velocità universale e niente può superarla.

Viaggio nel tempo

Poiché la rotta di Kessel accorciata copre 12 parsec (39,6 anni luce), una nave che viaggia quasi alla velocità della luce impiegherebbe poco più di 39,6 anni per arrivarci. Considerando la dilatazione del tempo, chiunque guardasse la rotta di Kessel avrebbe visto Solo accelerare per 40 anni, ma Solo stesso avrebbe vissuto solo poco più di mezza giornata. Nel tempo necessario a Han per completare solo una rotta di Kessel, nel resto della galassia passano 40 anni.

C’è la scappatoia dell’azionamento a curvatura. Se riesci a percorrere una distanza minore piegando lo spazio stesso, non c’è problema di dilatazione del tempo. Ma un dispositivo di azionamento a curvatura non è mai menzionato esplicitamente in Star Wars.

Come potrebbe funzionare una simile rotta di contrabbando? Chi ha la lungimiranza di contrabbandare qualcosa che l’altra parte non vedrà per 40 anni? E immagina come funzionerebbe per il contrabbandiere. Parte per una rotta Kessel, e 16 ore dopo torna per scoprire un mondo cambiato.

“May the Force be with You, Always!”

Gabriele Galletta

Dalla velocità della luce agli hyper drive, dalle spade laser ai robot autonomi, Star Wars è stato sicuramente molto in anticipo sui tempi, nonostante risalga diversi anni fa.

L’obiettivo principale dei film di Star Wars non è la valenza scientifica, bensì il dramma, la filosofia e la scienza politica. Anche se nell’epopea interstellare la scienza e la tecnologia sono parte integrante nelle sue ambientazioni.

Le tecnologie di domani erano in piena esposizione. Alcune sono diventate realtà (ologrammi, display a testa alta, braccia robotiche), altre sono in vista (atterraggio di persone su altri pianeti, robot in ogni casa), alcune potrebbero non esistere mai (stelle artificiali e, purtroppo, vere spade laser).

Andiamo a vedere in questa prima parte alcune di queste tecnologie:

Blaster bolts

Star Wars fa un uso massiccio di blaster e armi ioniche, attribuiti a proiettili di luce basati su laser, plasma o particelle. I personaggi possono essere visti fuggire, o persino schivare quei dardi, e gli stessi dardi blaster possono essere visti volare a una velocità moderata-elevata. Schivare un proiettile laser, in realtà, sarebbe quasi impossibile, poiché viaggerebbe alla velocità della luce. A causa di ciò, è ragionevole che il fuoco del blaster passi come una scintilla e colpisca il bersaglio. A volte, i personaggi chiamano i dardi “dardi laser” che, sebbene non viaggino alla velocità della luce, sono fatti di intensa energia luminosa.

Tuttavia, molte fonti canoniche ufficiali di Star Wars affermano che la tecnologia blaster è diversa dai laser reali. Secondo il canone ufficiale, sono una forma di fascio di particelle. Ciò è supportato dal modo in cui le pareti “sigillate magneticamente” le deviano.

L’Accademia polacca delle scienze in collaborazione con l’Università di Varsavia è riuscita a filmare un impulso laser ultra corto utilizzando telecamere che producono miliardi di fotogrammi al secondo. Questi impulsi laser erano così potenti che quasi istantaneamente ionizzavano gli atomi che incontravano, determinando la formazione di un filamento di fibra di plasma.

Gli effetti di un blaster su un bersaglio vivo sono stati ritratti più o meno allo stesso modo in ogni episodio della serie di Star Wars. Poiché i dardi blaster sono costituiti da energia basata sulla luce o sulle particelle, i dardi brucerebbero attraverso la carne di un bersaglio, alcuni addirittura esplodendo contro il loro bersaglio, esercitando una grande forza. Quest’ultimo effetto era di solito evidente da un blaster con dimensioni maggiori. È stato persino dimostrato che i blaster sfruttano l’energia del plasma come munizioni, che è raffigurata come dardi blu.

Vibrazioni nel vuoto

Star Wars è famoso per i suoi epici combattimenti spaziali. I suoni di blaster, motori ed esplosioni possono essere ascoltati in quelle scene spaziali. Lo spazio tuttavia è vuoto e, poiché il suono richiede la propagazione della materia, il pubblico non dovrebbe sentire alcun suono.

Ciò è stato spiegato in alcuni media di Star Wars come il risultato di un sistema di sensori che crea un suono tridimensionale all’interno della cabina di pilotaggio o della plancia, che corrisponde al movimento esterno di altre navi, come una forma di interfaccia multimodale. Nel romanzo canonico “Lords of the Sith“ viene spiegato che i personaggi in una galassia lontana, molto lontana, in effetti non sentono alcun suono nello spazio se non più confinati dai loro caschi.

Pertanto, la capacità del pubblico di sentire il suono nel vuoto non viene condivisa dai personaggi iconici; è invece sfruttata solo dagli spettatori come interpretazione per immaginare quali suoni sentiamo nei film come artefatti fuori dall’universo.

Maschera Darth Vader

La prima cosa che si sente dopo la Marcia Imperiale è di solito il respiro affannoso di Darth Vader. Vader ha il disturbo respiratorio più ampiamente riconosciuto nel mondo del cinema e c’è una vera scienza a sostegno di questo.

All’ospedale universitario danese Rigshospitalet, gli studenti hanno studiato le abitudini respiratorie di Vader per capire meglio come diagnosticare i problemi respiratori in base al suono. Questo studio peer-reviewed ha concluso che i problemi polmonari di Vader provenivano dalla inalazione di gas caldo e particelle vulcaniche su Mustafar, dove ha perso il suo duello con Obi-Wan Kenobi. I gas hanno causato un’infiammazione cronica dei suoi polmoni con formazione di tessuto spesso e rigido. La sua maschera è una camera iperbarica pressurizzata indossabile che forza l’aria nei suoi polmoni, rendendolo in grado di sopravvivere.

Schema di funzionamento della maschera di Vader Fonte: Star Wars Fandom

Il team di ricerca ha scoperto che la frequenza respiratoria di Vader variava in base al suo livello di attività. Quando si sedeva o aveva una conversazione casuale con l’Imperatore, il suo respiro era di 13 atti al minuto. Era aumentato a 16 durante le responsabilità quotidiane, come torturare dipendenti o nemici, e a 25 quando era stressato. Il suo respiro raggiungeva i 29 respiri al minuto quando era in duello o camminava veloce. La maschera evidentemente ha funzionato come soluzione per Vader per 22 anni. Vader richiedeva un’integrazione costante di ossigeno insieme a pressioni positive delle vie aeree per supportare la respirazione e prevenire l’insufficienza delle stesse.

A causa di tali scoperte, il team ha concluso che la maschera era un sistema avanzato di pressione positiva delle vie aeree bilivello (BPAP) e che il disturbo respiratorio di Vader includeva elementi sia ostruttivi che restrittivi derivanti da infiammazione alveolare cronica, fibrosi e forse deformità toraciche. Tutta questa scienza dietro Darth Vader e la sua maschera deriva semplicemente dai suoi schemi di respirazione e dalla tecnologia della maschera.

In conclusione

Molte delle funzionalità o delle tecnologie utilizzate nell’universo di Star Wars non sono ancora considerate possibili. Nonostante ciò, i loro concetti sono ancora probabili.

Anche se non possiamo necessariamente attribuire queste scoperte scientifiche solo a Star Wars (molte di queste idee risalgono a molto prima), possiamo dire che Star Wars potrebbe essere la ragione per ispirare molti scienziati a continuare e migliorare ciò che è stato già scoperto e fatto. Soprattutto, a Star Wars hanno contribuito scienziati che pensavano alla tecnologia futura, più che mai. Scienziati di spunto che scarabocchiano formule su carta con la Marcia Imperiale che suona in sottofondo.

Nella seconda parte scopriremo le famosissime lightsaber e il segreto di Han Solo sulla rotta di Kessel.

“May the Force be with You, Always!”