La missione spaziale che ha illuminato la notte

FYI.

This story is over 5 years old.

Tecnologia

La missione spaziale che ha illuminato la notte

L'incredibile storia del team aerospaziale russo che negli anni '90 illuminò la notte terrestre con un gigantesco specchio satellitare in orbita.

Da sempre i datori di lavoro cercano di massimizzare la produttività dei loro dipendenti. Oggi possono sfruttare la connettività offerta dalle mail, dagli smartphone e da Slack per estendere la durata del giorno di lavoro moderno —Queste sono solo alcune delle ragioni per cui lavoriamo sempre di più e dormiamo sempre di meno.

Negli anni '90, però, degli scienziati russi hanno provato a fare il contrario. Hanno affrontato la questione con un approccio diverso, decisamente più drastico: hanno lanciato dei titani metallici in orbita per riflettere la luce solare verso il lato buio della Terra. Vi sembra una storia uscita fuori da un film di James Bond? Tranquilli: è anche quello.

Pubblicità

La differenza tra un film qualsiasi di James Bond e la realtà è che, in questo caso, un gruppo di scienziati guidati da Vladimir Sergeevich Syromyatnikov, uno dei più importanti ingegneri astronautici della storia, lo ha fatto per davvero.

The Big Cheese

Vladimir Syromyatnikov, un giovane e talentuoso ingegnere nell'Unione Sovietica, si laurea in un'università tecnica di Mosca nel 1956. A 23 anni riesce a inserirsi nel programma spaziale e di progettazione missilistica russo, ai tempi chiamato Special Design Bureau Number 1 of Research and Development Institute Number 88 (era la Russia sovietica, ricordiamoci), e poi conosciuto col nome di ENERGIA.

Syromyatnikov lavorava per Sergey Korolev, progettista capo del team che costruì il missile balistico che lanciò Sputnik — il primo satellite artificiale del mondo — in orbita nel 1957. Assieme a lui, ha aiutato a progettare la prima navicella spaziale munita di equipaggio della storia, il Vostok, che portò Yuri Gagarin in orbita nel 1961.

L'ingegnere ci mise poco a scalare i ranghi del programma spaziale russo, in gran parte grazie alle sue capacità tecniche con i sistemi di attracco. Oggi viene ricordato più che altro per aver inventato il meccanismo che permette a due velivoli spaziali di collegarsi. Ha costruito l'Androgynous Peripheral Attach System, che ha permesso ai velivoli americani e Soyuz di connettersi, nel 1970. I suoi progetti sono tutt'ora sfruttati dagli shuttle che attraccano alla Stazione Spaziale Internazionale.

Pubblicità

"Lo chiamavamo 'big cheese', amava quel nome," ha spiegato al The Washington Post Bruce Brandt, un ingegnere americano del programma Soyuz-Apollo. "Pensava sempre. Se c'era un problema, lui ci stava lavorando sopra. Certo, abbiamo superato la nostra bella fetta di problemi nelle fasi di test… Ma non passava molto tempo prima che riuscisse a risolverli."

Il suo sistema, finora, dopo oltre 200 operazioni di attracco, non ha mai sbagliato una volta.

Alla fine degli anni '80, però, l'unica cosa che Syromyatnikov voleva fare era progettare un vascello solare che raccogliesse l'energia del sole e la usasse per spingersi nelle profondità dello spazio—un vascello che, per esempio, potesse anche riflettere la luce verso il lato notturno della Terra.

I ministeri sopra di lui, però, videro nel suo progetto un nuovo modo per massimizzare la produttività lavorativa. Durante l'era sovietica, gli scienziati russi erano ossessionati dalla ricerca di nuovi metodi per incrementare la produttività dei contadini e degli operai nella Russia occidentale, dove i giorni erano molto lunghi d'estate, e estremamente brevi d'inverno. Nel 1998, Syromyatnikov si appropriò dell'idea di allungare le ore di luce durante il giorno — voleva sfruttare l'idea per permettere i finanziamenti del suo vessillo solare. Ha modificato il suo progetto e si è concentrato sul meccanismo di specchio spaziale, così facendo ha potuto fondare lo Space Regatta Consortium.

Pubblicità

Facendo leva sul fatto che avrebbe potuto ridurre il consumo di energia elettrica, lo slogan dell'azienda proponeva i suoi servizi con un raggiante "facciamo giorno nella notte."

Dopo la caduta dell'Unione Sovietica, l'idea continuò a girare nei circoli scientifici russi, guidata forse da una sorta di inerzia istituzionale.

"L'impeto iniziale del progetto riguardava la fornitura di luce solare per il lavoro industriale e per lo sfruttamento di risorse naturali in zone geografiche remote con lunghe nottate polari, come in Siberia, permettendo così di lavorare anche di notte," scrive Jonathan Crary, professore di arte e teoria alla Columbia University, nel suo libro 24/7, sulla crescita del paradigma di lavoro notturno. "L'azienda ha in seguito espanso la propria offerta per garantire la luce anche nelle aree metropolitane, facendo leva sul fatto che avrebbe potuto ridurre il consumo di energia elettrica, lo slogan dell'azienda proponeva i suoi servizi con un raggiante 'facciamo giorno nella notte.'"

"Penso che si tratti del futuro dell'umanità," Syromyadnikov ha spiegato in seguito al The Moscow Times. "Niente più bollette, niente più lunghi, tetri inverni. Si tratta di un traguardo importantissimo per la tecnologia."

Ha messo insieme una squadra che avrebbe dovuto costruire il satellite, che sarebbe stato conosciuto come Znamya ("Banner", l'insegna). Di fatto, si trattava di uno specchio spaziale largo poco meno di 20 metri.

Pubblicità

Znamya 2

"Proprio come uno studentello giocando con uno specchietto impara a riflettere gli spiragli di luce provenienti da una finestra verso gli angoli oscuri della sua stanza, alcuni scienziati credono di poter piazzare un gigantesco specchio orbitante sopra la Terra per illuminare per decine di miglia delle zone immerse nell'oscurità notturna," si legge in un articolo su Znamya sul The New York Times nel 1993.

Il satellite sarebbe stato lanciato dalla Terra verso la stazione spaziale Mir, poi dalla Mir in orbita. Una volta lì, si sarebbe dispiegato in un otto sezioni, larghe in totale 20 metri, necessarie a riflettere la luce verso la Terra per illuminare l'emisfero privo di luce. Teoricamente, questo avrebbe ridotto i costi della luce nelle città e permesso di allungare le giornate di lavoro nelle regioni più buie.

Gli ingegneri del progetto hanno elencato tutti i pregi del colosso in un documento redatto in seguito per promuovere l'idea di Znamya:

"- un sistema di illuminazione artificiale come questo potrebbe rivelarsi indispensabile per operazioni di supporto e soccorso nell'eventualità di disastri industriali e naturali;
- l'illuminazione potrebbe essere utile per supportare le autorità, anche durante operazioni anti-terrorismo;
- la luce proveniente dallo spazio potrebbe essere utile anche durante progetti straordinari di costruzione e altre attività industriali."

Il piano era di testare prima uno specchio da 20 metri (Znamya 2), poi uno da 25 (Znamya 2.5), e infine finalizzare la fase di testing con uno specchio da 70 metri per poi, infine, lanciare la versione permanente da 200 metri che sarebbe stata capace di trasformare le notti delle città russe in giornate soleggiate.

Pubblicità

"I russi testeranno uno specchio spaziale per portare il giorno nelle notti terrestri," annunciava un titolo altisonante del Times. E continua: "Se si rivelasse fattibile, affermano i promotori dell'iniziativa, fornire luce durante la notte permetterà di salvare miliardi di dollari ogni anno in costi elettrici, estendendo il tempo utile all'agricoltura, aumentando le ore utili per i progetti di costruzione e fornendo supporto alle operazioni di soccorso."

L'unica cosa che sarebbe andata perduta era un po' di sonno.

"Il progetto prevedeva una serie di diversi satelliti da piazzare in un'orbita sincronizzata col sole ad un'altitudine di 1700 chilometri, ognuno dei quali doveva essere attrezzato con dei riflettori ripiegati," scrive Crary. "Una volta estesi completamente, ogni specchio avrebbe potuto illuminare 10 miglia quadrate di terra con una luminosità pari a 100 volte quella della luna."

Costruire Znamya non era una scherzo: il collasso dell'Unione Sovietica aveva lasciato le istituzione scientifiche del paese senza fondi, e molti ingegneri e tecnici si erano ritrovati a lavorare gratuitamente per supportare la causa. Il satellite stesso fu costruito a partire da equipaggiamento donato. Il supporto finanziario che arrivò, proveniva da una serie di consorzi delle rimanenti agenzie spaziali che lo stato possedeva, tra cui NPO Energia.

Dopo anni di sviluppo, nel 1992, Syromyatnikov e la squadra lanciarano lo Znamya-2 da 40 chili verso lo spazio, sopra un vettore chiamato Progress M15, direzione stazione spaziale Mir.

Pubblicità

Ascolta il podcast di Radio Motherboard su come adattare la tua stanza per dormire meglio. Il podcast è disponibile su iTunes e sulle vostre app preferite.

"Dovrebbe essere una meravigliosa dimostrazione tecnica," commentava all'epoca James E. Oberg, ex membro della NASA nonché esperto di programmi spaziali russi, "discutono questa idea da molto tempo e ora avranno la possibilità di vedere se funziona."

Lo Znamya, però, rimase in deposito per mesi. "Il riflettore avrebbe dovuto essere impiegato a dicembre, ma le autorità russe lo hanno trascurato," il Times scriveva "i piani sono che gli astronauti della Mir connettano il Banner al Progress prima del 4 o 5 febbraio. Quando il Progress sarà a circa 150 metri dalla Mir, il Banner spalancherà il disco riflettore a otto segmenti come un ventaglio giapponese. Lo specchio orbiterà ad un'altezza di circa 360 km e sarà visibile dalla Terra brillando come una stella luminosa ".

E quella stella luminosa avrebbe dovuto risplendere sulla Terra con la luminosità di una luna piena o anche di più. "L'esperimento proverebbe la fattibilità di illuminare la superficie terrestre con una luce equivalente a quella di diverse lune piene assieme." Pensate: il cielo notturno, quando c'è la luna piena, può essere luminoso come al crepuscolo. La luce di più lune piene in contemporanea renderebbe superflua gran parte dell'illuminazione.

Come previsto, il 4 febbraio lo Znamya lasciava la Mir. Una volta raggiunta la sua orbita a distanza di sicurezza, lo specchio si è spalancato correttamente illuminando la terra con un fascio di luce del diametro di cinque chilometri. Il raggio ha attraversato l'Europa, partendo dal sud della Francia per arrivare alla Russia occidentale spostandosi ad una velocità di otto chilometri al secondo. Le previsioni riguardo la sua luminosità erano esagerate—in realtà era pari a una singola luna piena. Inoltre, purtroppo, le nubi impedirono di osservare l'effetto in maniera ottimale da terra; secondo quanto riportato dalla BBC, alcuni europei hanno riferito di avere notato un rapido bagliore, ma niente di più.

Pubblicità

Eppure, la teoria si era rivelata corretta e il progetto funzionava. Poche ore dopo, Znamya lasciò la sua orbita per entrare in combustione una volta a contatto con l'atmosfera sopra il Canada.

"Il riflettore è stato un grande successo perché ha dimostrato che il concetto su cui è basato è valido," spiegava al Times Nikolai N. Sevastyanov, ingegnere che aveva lavorato al progetto dello Znamya. "Ora dobbiamo trovare qualcuno che ci supporti per costruirne uno più grande."

Znamya 2.5

Lo Znamya 2 è riuscito a far guadagnare al team i riconoscimenti meritati, le risorse per un'altra missione e l'attenzione della stampa. "Gli scienziati spaziali russi in cerca della luce eterna," era il titolo di un articolo del Moscow Times pubblicato nel luglio del 1998: "un gruppo di scienziati visionari dell'industria hanno ideato un semplice piano per porre fine alla lunga oscurità invernale. Utilizzando una serie di enormi specchi gravitanti sopra la Terra e posizionandoli in modo che catturino i raggi solari, potrebbero far risparmiare miliardi in costi di riscaldamento e di illuminazione. "

Dopo aver ridefinito il progetto—lo Znamya 2.5 avrebbe dovuto misurare 25 metri oltre ad essere in grado di controllare e mettere a fuoco il suo fascio di luce—Syromyatnikov e il suo team si misero a cercare un'altra data di lancio. A fine novembre era in programma un'altra spedizione per la Mir quindi, come si chiedeva il Moscow Times, "perché non allegare al razzo una membrana riflettente per regalare più ore di luce alle città della Russia settentrionale?"

Pubblicità

Cresceva l'attesa: l'audacia del progetto aveva fatto sì che venisse seguito con grande attenzione negli ambienti accademici e da tutti gli appassionati di scienza in generale. Era già iniziata la costruzione dello Znamya 3.

"Siamo dei pionieri," raccontava al Times, Vladimir Syromyatnikov, allora direttore del Russian Space Regatta Consortium. "Se l'esperimento va secondo i piani, proporremo di inviare nello spazio decine di impianti su base permanente."

Il progetto stava assumendo dimensioni enormi e questo non faceva piacere a tutti.

"L'opposizione al progetto sorgeva da molte direzioni," secondo Jonathan Crary. "Gli astronomi esprimevano disappunto per le conseguenze sulle osservazioni del cielo notturno fatte dalla Terra. Gli scienziati e gli ambientalisti mettevano in guardia dagli effetti fisiologici dannosi sia per gli animali che per gli esseri umani—la mancata alternanza regolare tra giorno e notte avrebbe sballato i meccanismi del metabolismo, tra cui il sonno. Infine, vari gruppi umanitari sostenevano che il cielo notturno fosse un bene comune di cui tutta l'umanità ha il diritto di godere."

L'opposizione era ben nota agli scienziati. "I funzionari spaziali russi hanno ricevuto lamentele da parte di astronomi e ambientalisti i quali sostengono che lo Znamya produrrebbe inquinamento luminoso indesiderato nel cielo," riferiva la BBC nel 1999.

Le lamentele non erano tanto indirizzate verso lo Znamya 2.5, più che altro a preoccupare erano la serie di specchi spaziali che Syromyatnikov intendeva costruire. La trasformazione permanente di piccole porzioni di notte in giorno.

Pubblicità

"Se funzionasse, saranno in grado di illuminare cinque o sei città russe," diceva l'esperto Leo Enright.

Improvvisamente, illuminare intere città—o addirittura intere regioni—solitamente oscurate dalla notte invernale diventava una prospettiva palpabile. Agenzie come la BBC pubblicavano persino delle guide per spiegare da dove osservare l'effetto luminoso del satellite.

Così, il 5 febbraio 1999, tutto il mondo puntò gli occhi sul secondo Znamya che veniva rilasciato dalla Mir.

Una volta dispiegati, però, uno degli specchi rimase incastrato alle antenne della Mir. Si provò a liberare lo specchio, ma era troppo tardi. Lo sfortunato successore dello Znamya doveva uscire dalla sua orbita e bruciare a contatto con l'atmosfera.

Syromyatnikov ha cercato di ovviare al fallimento facendo pressioni per costruire uno Znamya 3. Viene indicato come l'unico contatto di riferimento su un sito web dedicato al progetto—online dal 1999—che include la sua mail personale e il suo numero di telefono.

"Un sacco di persone interessate al progresso tecnico e all'investigazione dell'universo per scopi pacifici erano molto dispiaciute per la mancata riuscita dell'esperimento," scrive lo scienziato, sottolineando come il suo team avesse ricevuto lettere di sostegno da tutto il mondo. "Ci è stato chiesto di proseguire sulla nostra strada senza abbatterci. Le innovazioni sono sempre grandi sfide."

L'uomo che ha cercato tenacemente di estendere la giornata lavorativa era il primo a non voler dormire mai.

Pubblicità

Sfide che tuttavia richiedono cospicui finanziamenti. Verso la fine del documento si trova un accorato invito agli investitori: "stiamo considerando la possibilità di ripetere l'esperimento Znamya-2.5 e di condurre l'esperimento Znamya-3 con lo specchio da 70 metri in accordo con il nostro programma," dice lo scienziato.

"Ma il semplice entusiasmo non è sufficiente. I finanziamenti per lo Znamya-2.5 erano estremamente limitati per mancanza di fondi pubblici, a tal scopo cerchiamo partner stranieri. Questa è una delle strade attraverso cui passeranno lo sviluppo di veicoli spaziali a energia solare, i sistemi di illuminazione spaziale e molte altre tecnologie."(Anche in questa sede lo scienziato non ha potuto fare a meno di menzionare le idee che hanno portato alla nascita di quest'ultimo progetto.)

E 'impossibile dire quanto avrebbe potuto costare in totale lo Znamya—il Times riferiva che il probabile costo per l'hardware dello Znamya 2 si aggirasse intorno ai 10 milioni di dollari, senza tenere conto dei costi di lancio—ma Syromyatnikov chiedeva oltre 100 milioni di dollari per il più grande Znamya 3. Prevedendo che la serie permanente di specchi sarebbe costata oltre 340 milioni di $ tra costruzione, il lancio e la gestione. Lo scienziato sosteneva che le spese sarebbero rientrate nel giro di soli due o tre anni, riducendo i costi di illuminazione nelle grandi città e garantendo servizi eccezionali in risposta alle catastrofi.

Pubblicità

Nessun investitore si fece avanti. Dopo il fallimento dello Znamy 2.5, avevano perso interesse nel progetto, lo Znamya 3 venne interrotto e Syromyatnikov relegato alla pura progettazione teorica di specchi spaziali. Doveva rinunciare al suo sogno di creare navi spaziali a energia solare. Il tentativo di trasformare il giorno in notte dallo spazio era fallito e la notte aveva vinto.

Hard Day's Night

Syromyatnikov è tornato a lavorare sui sistemi di aggancio fino alla sua morte avvenuta nel 2006.

Poco prima di morire, ha concesso un'intervista a IEEE Spectrum, in cui raccontava come lavorasse senza sosta—nonostante avesse più di settanta anni—ai meccanismi di attracco per i razzi Soyuz.

"Inizio a lavorare al mattino presto, di solito alle 5, a volte persino alle 4," raccontava. "Mi dedico ai miei esercizi fisici per una mezz'oretta—inoltre lavoro anche tutti i fine settimana." L'uomo che ha cercato tenacemente di estendere la giornata lavorativa attraverso uno specchio gigante era il primo a non voler dormire mai.

Uno degli slogan preferiti di Syromyatnikov ripetuto pure a IEEE era "il miglior riposo è lavorare fino all'ora di pranzo. Così senti di non aver buttato via la giornata—nelle ore restanti ci si può dedicare ad altre attività meno impegnative."

Oggi la ricerca scientifica si rivolge nuovamente ai satelliti con specchi orbitali. Questa volta l'obiettivo è trasmettere una grande quantità di energia solare sulla terra. Istituti del calibro della US Naval Research Lab studiano attentamente questa prospettiva, mentre l'Agenzia aerospaziale giapponese prevede di lanciare un impianto orbitale ad energia solare entro la fine del decennio. Anche gli Stati Uniti mirano ad averne pronto uno seguendo le stesse tempistiche. John Mankins, ex-membro della NASA nonché mente dietro dietro allo SPS-ALPHA, sostiene che un "satellite ad energia solare potrebbe fornire energia a circa un terzo dell'umanità." E come hanno dimostrato Syromyatnikov e il suo team, gli specchi spaziali non sono un argomento puramente fantascientifico.

La cosa affascinante, in retrospettiva, è che Syromyatnikov stesso sembrava non smettere mai di lavorare. Pareva denigrare apertamente il sonno—e la notte. Era sempre al lavoro. Anche da anziano, seguiva un rigoroso regime di lavoro, concentrandosi intensamente sui sistemi di attracco per i razzi Soyuz.

"Ecco come concepisco la progettazione," diceva a IEEE. "Devi sentire, forse attraverso l'intuizione, cosa si cela dietro al processo, non le parti specifiche, ma il tutto."

Potrebbe essere impossibile per la maggior parte di noi immaginare l'intera visione dietro allo Znamya—un mondo in cui strumenti orbitanti regolano la luce del giorno—ma riusciamo a comprenderne lo spirito, il quale ci catapulta, non senza disagio, in un mondo privo di sonno.

"L'impresa, in ultima analisi impraticabile, sarebbe la concretizzazione di un sogno contemporaneo, in cui uno stato di illuminazione permanente va di pari passo con lo scambio globale costante e la circolazione non-stop di informazioni," scrive Crary. "Nel suo eccesso, il progetto è un'espressione iperbolica di una intolleranza istituzionale per qualsiasi cosa ostacoli una condizione di visibilità continua."

Sarebbe un mondo in cui, similmente al nostro, si dormirebbe di meno, la durata delle giornate verrebbe calcolata da tecnologie lontane e il cielo sarebbe illuminato da più Lune. Immaginate al posto di schermi lampeggianti sul comodino dei satelliti brillanti come la Luna nel cielo.

Lo Znamya di Syromyatnikov può essere letto sia come un percorso di rottura, come un importante esperimento ingiustamente dimenticato oppure come un ammonimento sul pericolo celato nel voler allungare la giornata lavorativa. Possiamo sfruttare la tecnologia per tentare di trasformare la notte in giorno, ma le leggi della natura troveranno sempre il modo di impedircelo.