Il progetto Excalibur, lo “scudo spaziale” durante la Guerra Fredda

Durante il periodo della Guerra Fredda il nome della spada di re Artù tornò sulla bocca di tutti coloro che si riferivano ad un fantascientifico programma difensivo statunitense, il progetto Excalibur.

In quegli anni tutte le strapotenze mondiali, compresi gli Stati Uniti, condividevano la paura di poter diventare vittima di bombardamenti nucleari.

Per questo motivo gli interessi della ricerca erano focalizzati a dare una soluzione definitiva, qualcosa di futuristico e mai visto che avrebbe potuto scongiurare eventuali disastri.

Se avete già sentito le parole “scudo spaziale” o siete dei grandi fan del genere fantascientifico, o degli appassionati di storia statunitense. Si dà il caso che in quegli anni un fisico teorico all’epoca poco più che trentenne, tale George Chapline, stesse studiando possibili applicazioni dei raggi X.

Chapline, insieme a Lowell Wood, faceva parte di un gruppo di ricerca al Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sotto il dr. Edward Teller (fisico teorico noto come “il padre della bomba all’idrogeno”).

I due proposero una soluzione applicativa che coinvolgeva un fascio di raggi X ad alta potenza, una telecamera di rilevamento, e un componente un po’ bizzarro.

Una bomba nucleare.

Ma qual era l’obiettivo che Chapline e Wood avevano in mente di raggiungere? L’idea, un po’ bizzarra ma efficace in teoria, era quella di creare un fascio di raggi abbastanza potenti da danneggiare eventuali missili in arrivo sulla superficie dello stato.

L’obiettivo del progetto Excalibur (potrete notare che è solo un disegno) (fonte)

I raggi X in due parole

I raggi X sono onde elettromagnetiche, specificamente radiazioni che hanno una lunghezza d’onda compresa tra il nanometro e il picometro. In pratica fanno parte dello spettro luminoso, ma non sono visibili al nostro occhio proprio perché hanno una lunghezza d’onda molto piccola.

Furono osservati per la prima volta da Nikola Tesla (vedi qui), ma riconosciuti a tutti gli effetti da Wilhelm Conrad Röntgen, fisico e ingegnere meccanico, nel 1895. Per questo motivo sono anche noti come raggi Röntgen (a cui segue sempre un suono di cavalli imbizzarriti, essendo Wilhelm un grande fan di Frankenstein Jr. [info divertente, ma senza fonte]).

Sebbene non possano essere osservati, i raggi X hanno la proprietà di rendere fluorescenti certe sostanze, come il platinocianuro di bario qualsiasi cosa sia. Sono, inoltre, dotate di un elevato potere di penetrazione e quindi possono attraversare anche spesse lastre di legno. Tuttavia, vengono arrestate da lamine metalliche a elevata densità.

Ad oggi sono noti per la loro applicazione nella radioscopia e radiografia, che sfrutta le loro proprietà di fluorescenza. Ossa e oggetti densi tendono ad arrestare i raggi, e sulla lastra fotografica appaiono delle ombre. Tramite queste ombre si è in grado di determinare eventuali fratture o la presenza di corpi estranei.

Un uso meno pacifico può essere ottenuto se si fornisce al raggio una elevata energia, dandogli la capacità di danneggiare eventuali bersagli. Questo ci riporta al progetto Excalibur.

Fasci di raggi X ad alta potenza

Lo scopo, quindi, era quello di realizzare uno scudo spaziale invisibile che avrebbe bloccato qualsiasi minaccia direttamente nell’atmosfera.

Per essere in grado di eseguire il suo compito il dispositivo avrebbe dovuto emettere numerosi raggi X ad alta potenza, capaci di distruggere missili nemici in arrivo o comunque in grado di interferire con il loro tragitto.

Andava creato un raggio con un elevato contenuto energetico che avrebbe causato danni sufficientemente ingenti una volta trasferito sul bersaglio.

L’energia fornita al fascio di fotoni diventava un elemento chiave e, in questo caso, la bassa lunghezza d’onda non era d’aiuto.

Andando a studiare l’interazione radiazione-materia, Albert Einstein definì tre coefficienti (detti, appunto, di Einstein) relazionati all’emissione spontanea e stimolata, e all’assorbimento della luce.

Dato che stiamo entrando in trattazioni complesse, cercherò di soffermarmi allo stretto necessario per continuare il discorso. I feticisti delle formule troveranno pane per i loro denti nelle fonti.

Ci basti sapere che il coefficiente relativo all’emissione spontanea è proporzionale al cubo della frequenza alla quale si verifica il fenomeno. Questo significa che le richieste di potenza diventano estremamente elevate se si parla di generare onde ad alta frequenza.

Dato che la frequenza è inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda, e i raggi X sono sull’ordine del nanometro, sarà molto complicato generare un raggio X ad elevata potenza.

In breve, per far funzionare l’apparato del progetto Excalibur era necessario fornire elevate quantità di energia in un lasso di tempo molto contenuto.

Un progetto con una sperimentazione “esplosiva”

George Chapline (a destra) al centro di testing sotterraneo di Dauphin (fonte)

È da notare che quando Chapline e Woods proposero la soluzione a raggi X non parlarono specificamente di fonte nucleare. Furono però chiari sulla  necessità di utilizzare una fonte “non convenzionale” per ottenere la potenza necessaria al corretto funzionamento del sistema.

I candidati non erano molti all’epoca, e un ordigno nucleare presentava anche il vantaggio di produrre già dei raggi X in seguito all’esplosione.

I fisici presentarono il progetto al Congresso degli Stati Uniti, che nel 1978 elargì i fondi necessari all’inizio delle sperimentazioni.

I test consistevano in una detonazione sotterranea controllata, andando a simulare il fenomeno di intervento del dispositivo.

I primi problemi nacquero quando ci si rese conto che, sebbene il sistema fosse in qualche modo “sacrificale” (e quindi non sarebbe stato necessario renderlo in grado di sostenere i forti impatti successivi all’esplosione) l’apparecchiatura di testing non lo era. A seguito di ciò si ebbero dei rallentamenti e solo nel 1980 si ottennero risultati accettabili.

Il sistema funzionò correttamente per la prima volta nel 1984, dando risultati utilizzabili ad una analisi accurata.

Difendersi nello spazio, il programma “Star Wars”

Politicamente parlando, già nel 1979 Ronald Reagan iniziò a interessarsi a possibili alternative per una difesa missilistica sostenendo il progetto BAMBI (Ballistic Missile Boost Intercept), che prevedeva un tracciamento di corpi estranei via satellite.

Vari scienziati interessati allo studio della difesa balistica si riunirono in un tavolo di discussione, che diventerà noto come la “laser lobby”. Edward Teller ne fece parte.

In quegli anni subentrò la Heritage Foundation, con l’obiettivo di rendere il presidente informato sulle scoperte tecnologiche in campo militare. Ovviamente la “laser lobby” era tra gli invitati.

In una di queste riunioni alcuni scettici fecero notare uno dei problemi pratici del progetto Excalibur, la sua vulnerabilità intrinseca agli attacchi missilistici.

Esso era progettato per difendere, non per difendersi, quindi un attacco diretto l’avrebbe messo facilmente fuori uso. Questo poneva un problema sulle affermazioni altisonanti di Chapline e Woods, che affermavano che il dispositivo avrebbe potuto mettere fuori uso fino a 50 missili sovietici contemporaneamente.

Al meeting successivo Teller e Woods presentarono la soluzione, invece di avere delle stazioni orbitanti si poteva sparare il sistema in orbita in situazione di pericolo (vai qui se vuoi approfondire) .

Questo avrebbe anche risolto un problema legislativo che impediva la presenza di armi nucleari nell’orbita terrestre.

Reagan, contrario all’uso di ordigni nucleari anche in forma difensiva, si dimostrò tuttavia interessato alle proposte delle Heritage. Dal 1982 iniziò a proporre studi per verificare se le proposte fossero possibili, coinvolgendo il Dipartimento della Difesa e il Comitato Scientifico della Casa Bianca.

Nel 1983 istituì la Strategic Defense Initiative (SDI), successivamente nota come “programma Star Wars”. In televisione il presidente annunciò che grazie alla scienza che aveva fornito le armi nucleari, si sarebbero ottenuti dei mezzi che le avrebbero rese impotenti e obsolete.

Segue un meraviglioso video informativo d’epoca.

La chiusura del progetto Excalibur

Un test effettuato nel 1985 dimostrò che il raggio prodotto dal dispositivo non era potente quanto programmato, cosa che poteva diventare un problema nell’atto di distruggere dei missili incombenti.

Anche la focalizzazione del raggio risultò problematica, quindi “mirare” era più difficile del previsto.

I test mostravano quindi che il sistema non funzionava come avrebbe dovuto, e che se anche avesse funzionato non sarebbe stato difficile aggirarlo.

In risposta furono annunciati il progetto Excalibur + e il progetto Super Excalibur, il secondo annunciato così potente da essere in grado di rendere inutilizzabile tutta la potenza di fuoco terra-aria dell’unione sovietica.

Da questo punto in poi, tuttavia, le informazioni su test teorici o pratici sono davvero poche, tra cui una nota del 1980 sul New York Times che riportava: “Queste affermazioni sono completamente false.”.

Ad oggi sappiamo che non è servita la realizzazione di un futuristico scudo spaziale per porre fine alla Guerra Fredda, e forse è stato meglio così.

Fonti

Project Excalibur (Wikipedia)

Linea spettrale atomica (i coefficienti di Einstein) (Wikipedia)

The most outlandish ideas for missile defence systems (BBC Future)

Excalibur (archived) (DARPA)

“Elementi di Fisica 2” – P. Caldirola, F. Olivieri Sangiacomo, A. Loinger

Matteo Ricciardi

Ingegnere Elettrico, Duca di Nolan e fanatico degli alberi

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