La propulsione a curvatura ( warp drive nell'originale inglese  ) è un immaginario tipo di propulsione che permette alle navi stellari dell'universo fantascientifico di Star Trek di viaggiare a velocità superluminali, cioè superiori alla velocità della luce.

Nelle serie e nei film di Star Trek la propulsione a curvatura è un espediente narrativo indispensabile in quanto giustifica la possibilità del viaggio interstellare "alla ricerca di nuovi mondi e nuove civiltà".

❖ Genesi

Nel libro di Rick Sternbach e Michael Okuda Star Trek The Next Generation - Il Manuale Tecnico viene spiegato che nel 2061 Zefram Cochrane realizza un primo prototipo definito "super-girante di fluttuazione" che consente a un veicolo senza equipaggio di viaggiare a cavallo della barriera della velocità della luce.

Questo dimostrava che era possibile viaggiare alla velocità della luce senza un consumo di energia teoricamente infinito. La genesi della tecnologia a curvatura terrestre viene poi narrata nel film Star Trek: Primo contatto: il primo motore a curvatura del pianeta Terra viene costruito in data ignota ( tra il 2061 e il 2063 ) dal Dott. Zefram Cochrane e usato dallo stesso scienziato in un lancio di prova, il 5 aprile del 2063.

Quel primo viaggio spaziale a velocità di curvatura innesca anche il primo contatto della Terra con una civiltà extraterrestre, quella vulcaniana, che dispone da secoli di tale tecnologia. All'epoca la prassi vulcaniana è di contattare un pianeta solo dal momento in cui gli abitanti dispongono della propulsione a curvatura, sicché quando un'astronave vulcaniana di pattuglia rileva il volo del prototipo terrestre, i Vulcaniani atterrano sul pianeta: questa prassi è incorporata nella Prima direttiva della Federazione dei Pianeti Uniti, che nasce in seguito.

❖ Descrizione del funzionamento

L'enorme quantità di energia necessaria a raggiungere la velocità di curvatura si ottiene attraverso il reattore materia/antimateria ( M/ARA ), da una reazione controllata tra materia ed antimateria regolata attraverso i cristalli di litio.

I motori a curvatura creano una distorsione spaziotemporale attorno all'astronave, formando attorno ad essa forze contrapposte che curvano lo spaziotempo creando un tunnel dovuto alla radiazione Čerencov ( da cui il tipico colore azzurro ) fino a permettere al mezzo di viaggiare a velocità warp percorrendo così un tragitto inferiore rispetto alla distanza complessiva da coprire. Infatti i motori a curvatura, sostanzialmente contraggono lo spazio davanti all'astronave e lo dilatano dietro di essa.

La cosa può essere spiegata in modo semplice: si immagini un elastico fissato tra due chiodi e una formica che cammini sopra di esso. Se l'elastico non viene manipolato, la formica, per andare da chiodo a chiodo, dovrà camminare per un tragitto equivalente alla lunghezza dell'elastico. Se invece lo si accorcia davanti alla formica, di conseguenza si allunga dietro di essa, come risultato si otterrà che la formica sarà andata da chiodo a chiodo camminando per un tragitto inferiore alla lunghezza complessiva dell'elastico, benché localmente non abbia potuto rilevare nessuna modifica dell'elastico.
Tuttavia, in un episodio di Star Trek: The Next Generation è affermato che viaggiare a velocità elevate danneggia il sub-spazio in modo irreparabile, causandone l'apertura.

La Federazione di conseguenza limita la velocità raggiungibile a fattore 5 per ridurre i danni. In seguito verranno realizzate nuove gondole di curvatura ( alcune a geometria variabile come quelle in dotazione alla USS Voyager ) che, rendendo la bolla di curvatura più stabile a velocità elevate, ne prevengono i danni.

La velocità di un'astronave a propulsione di curvatura è misurata dal fattore di curvatura ( warp factor ); la scala di misurazione non è trattata in modo uniforme nei vari episodi della serie. Nelle serie più recenti ( Star Trek: The Next Generation e Star Trek: Voyager ) la scala è logaritmica e strutturata in modo che al fattore 1 corrisponda la velocità della luce (c) ed al fattore 10 corrisponda velocità infinita; nella serie originale, si desume che la scala sia diversa, dal fatto che in alcuni episodi si parla di velocità superiori a fattore 10.

La prima nave stellare Enterprise costruita ( NX-01, in Star Trek: Enterprise ) raggiunge un massimo di fattore 5.5, mentre l'Enterprise D nel XXIV secolo viaggia a fattore 9.6 e infine la USS Voyager raggiunge curvatura 9.975. Velocità di curvatura in Star Trek:

Velocità di curvatura in Star Trek: The Next Generation e Star Trek: Voyager:

La formula per calcolare il rapporto tra la velocità della luce c e la velocità warp vW fino a warp 9 è:

c = vW (10/3)

Per velocità superiori la formula si fa più complessa:

a = 0{,}00264320

n = 2{,}87926700

f1 = 0{,}06274120 

f2 = 0{,}32574600

I dati sopracitati comunque non rispecchiano in alcun modo le velocità osservate nello show, molto spesso infatti i tempi di percorrenza suggerirebbero velocità migliaia di volte superiori a quelle riportate in tabella. Allo stato attuale, non esiste una tabella "ufficiale" delle velocità. Infine, nell'ultimo episodio di Star Trek: The Next Generation, ambientato in un futuro alternativo, la dottoressa Beverly Crusher Picard, capitano dell'astronave medica USS Pasteur, ordina di viaggiare a curvatura 13.

Fonte

Il documento che vi presentiamo, riguarda un rapporto redatto il 12 ottobre del 1996 dal Col. in congedo Steve Wilson, dell’Aeronautica Militare Statunitense ( USAF ) ed ex-direttore del Project Pounce. Secondo quanto scritto su questo rapporto, gli Stati Uniti sarebbero in possesso di astronavi extraterrestri mosse da sistemi di campi energetici a Trasmissione di Velocità. 3 le tipologie principali di tali propulsori che equipaggerebbero principalmente le Astronavi-Madre. Il colonnello Steve Wilson parla chiaramente di diversi tipi di velivoli alieni recuperati dagli USA e sui quali, sarebbero stati condotti studi avanzati sino a riconoscerne il sistema di tecnologia propulsiva.
Nel 1990 non avevamo dati disponibili sull’Operazione “Warp Drive” delle astronavi di Rigel ( la stella Beta della costellazione di Orione, n.d.r. ), ma l’Air Force sa che esse funzionano sul principio dell'"Antimateria Contenuta al Plasma Energizzato". Abbiamo il sistema motore di impulso secondario utilizzato per velocità inferiori a quelle della luce.

Questa reazione di fusione è localizzata a poppa del principale quadro di comando del disco e può spingere il velivolo fino al 75 per cento della velocità della luce.

Il sistema di guida ad impulsi funziona canalizzando l’energia di scarico di plasma caldo del velivolo lontano dallo scafo stesso: questo plasma di scarico non è il sottoprodotto della materia al plasma semplice, generata in laboratorio, bensì un plasma ad alta energia prodotto in un sistema di contenimento di un reattore a fusione.

Enormi quantità di plasma vengono dapprima accelerate ad alta velocità lungo un anello di spirali magnetiche e poi iniettate nelle bobine conduttrici spazio-temporali, la componente centrale del sistema propulsivo ad impulso. Tali bobine producono una distorsione limitata del continuum spazio-temporale locale, ( simile ad un campo di stasi locale ) ed accelerano ulteriormente l’energia e la velocità del motore ad impulso al plasma, approssimativamente sino alla velocità relativistica della loro fuoriuscita.

Il principale sistema di guida propulsivo delle più comuni “Astronavi-Madre” impiega il propulsore “FIF-M2 Multi-Field Speed Gear Drive” – sistema multi-campo a rapporti di velocità. Entro condizioni “Normal”, il sistema FIF-M2 può imprimere all’incrociatore spaziale una velocità di 8 “speed gear” ( rapporti di velocità ), vale a dire 8x8x8x8x8x la Velocità della Luce Terrestre, con velocità di emergenza equivalenti a 9 “speed gear” e oltre.

Nel cuore di questo massiccio sistema di trasmissione c'è l’insieme di Cristallo MAGNIUM che controlla le collisioni della materia antimateria. Lo chiamano MAGNIUM… Mmgnium… o Magnium ed è l’unico materiale appena scoperto che può sopportare l’esposizione alle particelle dell’antimateria per periodi limitati nel tempo.

Per la sua struttura cristallina eccezionale, Magnium può tratttenere l’antimateria sospesa in spazi vuoti tra i suoi atomi solo con una trascurabile annichilazione sia del Magnium che degli atomi di antimateria. Se un cristallo è difettoso, la sua struttura permetterà a troppi atomi di antimateria di toccare i normali atomi, degradando quindi la struttura del cristallo stesso ad una velocità superiore al normale. Tale procedura è nota come decristallizzazione del Magnium. Il cristallo Magnium è contenuto in una intelaiatura blindata di Megaplastium ( oppure, in linguaggio alieno MMGPLTUM ), la sostanza più resistente conosciuta dalle civiltà aliene. Durante le operazioni normali, la materia e l’antimateria sono introdotte nel cuore del motore di trasmissione di velocità attraverso iniettori separati di plasma.

Gli elementi di cristallo Magnium assemblati, sono localizzati direttamente sulla traiettoria di due correnti di materia che, altrimenti, colliderebbero con un esplosivo rilascio di energia. Invece, particelle di antimateria penetrano attraverso la superficie del cristallo Magnium riposto nel blocco di assemblaggio, gli atomi di materia si staccano in reazioni agli atomi al Magnium, riassociandosi in una combinazione di alta energia.

Questi nuovi atomi combinati ricevono cariche energetiche supplementari nel passaggio da un cristallo all’altro durante l’assemblaggio.

Naturalmente, alcuni atomi di Magnium e di antimateria collideranno sulla superficie del cristallo, ma una bobina magnetica ellissoidale contiene l’energia e la radiazione da queste collisioni.

Le correnti di Magnium di antimateria energizzata provenienti dagli elementi di cristallo Magnium, si dividono ora in correnti separate al plasma, canalizzate magneticamente lungo trasmettitori di energia della carlinga, mentre le correnti modificate di antimateria producono una vicendevole annichilazione e la conseguente emissione di enorme energia.

Un sottoprodotto della distruzione del Magnium ( gli atomi energizzati di antimateria ) è il rilascio di proprietà elettromagnetiche uniche che producono il Campo di Velocità di trasmissione ( Speed Gear Drives ) attorno alla Nave Madre. Tutti i sistemi di guida a velocità di campo si dividono in 3 tipi:

1. Le unità standard di trasmissioni di velocità ( Standard Speed Gear Drives ) creano un singolo campo di trasmissione di velocità che circonda la nave mentre si muove attraverso la spazio, permettendole una velocità superiore alla velocità terrestre della luce.

2. I sistemi di guida a trans-velocità ( Trans-Speed Gear Drives ) creano un campo simile, ma sono migliorativi rispetto al progetto originale, proiettando frazioni del campo di velocità di trasmissione davanti alla navicella. Questo crea un fenomeno moltiplicatore naturale di velocità, aumentandola con minimi incrementi sui costi energetici.

3. Sistemi di trasmissione di velocità multipla ( Multi-Speed Gear Drive System ). La cosiddetta nave madre combina entrambi i sistemi menzionati per creare un progetto di ingegneria di un campo di trasmissione a multi-velocità. Sebbene l’astronave madre non sia un vero scafo a trans-velocità, a causa delle sue dimensioni ( probabilmente ragguardevole n.d.r. ) il suo sistema a trasmissione di velocità presenta vantaggi rispetto agli altri sistemi di guida a trasmissione di velocità.

La trasmissione di velocità della nave madre funziona attraverso una coppia di 2 unità di trasmissione di velocità lungo ogni cabina motore fuoribordo.

Ognuno di queste 4 unità proietta il suo proprio campo a trasmissione di velocità davanti all’oggetto mentre si muove nello spazio. Questi campi si sovrappongono, con una conseguente alta velocità di trasmissione per uno scafo della dimensione di un’astronave madre, come anche per la maggior parte di cambi istantanei da velocità sub-luminali a velocità di trasmissione, rendendo anche possibile salti quasi istantanei a livelli superiori di velocità di trasmissione, senza dover costruire un contenimento magnetico incorporato.
Nella vecchia generazione di sistemi a velocità di trasmissione, la miscela di temperatura materia-antimateria all’interno del sistema di trasmissione di velocità ( Speed Gear Engine ), dovette essere attentamente ricalibrata per accogliere pressioni superiori prima che lo scafo potesse muoversi da un livello di Velocità all’altro. Il tempo richiesto, per aumentare la forza dei campi magnetici circostanti, potrebbe variare da diversi secondi a qualche minuto.

Steve Wilson

Fonte