Perché la fisica, l’astronomia e la ricerca spaziale sono importanti? Perché è importante finanziarle? Qual è il loro impatto sulla vita dell’uomo comune? Queste sono alcune delle domande che le persone comuni spesso si pongono. A volte, anche amici o parenti mi hanno fatto delle domande simili. E rispondere a queste domande ha ancora più senso in periodi di crisi economica durante i quali chi ha difficoltà a finire la giornata considera inutili tutti quei soldi spesi dalla NASA per lanciare un razzo in orbita.
Fotografia del buco nero: così supercomputer e intelligenza artificiale supportano l’astronomia
L’impatto immediato
La ricerca scientifica non ha un forte impatto immediato sulla vita quotidiana delle persone: costruire un telescopio per osservare galassie lontane, mandare degli uomini nello spazio o far scontrare una sonda su un asteroide non stanno in questo momento cambiando la vita di chi si alza la mattina e deve andare a lavorare. Però non va dimenticato che tutti questi sforzi e il relativo consumo di risorse economiche ed energetiche contribuiscono alla conoscenza che l’umanità ha del mondo che ci circonda, fino ai confini reconditi dell’universo.
Ma non va dimenticato neppure che l’astronomia o le missioni spaziali possono anche avere un impatto immediato sulle persone, fornendo loro giovamento. Pensiamo a un amante di film al quale piace andare al cinema per godersi un bel film, o a chi dedica ore per giocare ad un videogioco o ad un tifoso di calcio innamorato della propria squadra del cuore. Alla stessa maniera tanti appassionati di astronomia hanno sgranato i loro occhi quando hanno visto per la prima volta le immagini del Buco Nero oppure quelle di galassie e ammassi di galassie osservati dal telescopio James Webb.
L’impatto sulla storia dell’uomo: dalle civiltà antiche fino ai grandi scienziati
Ma se guardiamo un po’ più oltre il nostro naso, ci accorgiamo che l’astronomia hanno e hanno avuto molto più da dire. Fare ricerca in fisica o in astronomia può avere un impatto sulla vita quotidiana, che però percepiamo solo dopo qualche tempo. Lo studio degli astri è iniziato ben prima che l’uomo iniziasse a coltivare la terra oppure a scambiarsi moneta, rappresentando una guida per i marinari e la base per poter realizzare il calendario. Non possiamo dimenticare che una presunta stella cometa è protagonista di un racconto biblico.
Gli studi astronomici di Galileo, che osservò con il suo telescopio Giove e i suoi satelliti principali, e le scoperte di coloro che lo precedettero (ad esempio Keplero con le sue 3 leggi sul moto dei pianeti) diedero inizio a quello che chiamiamo metodo scientifico, e cioè l’approccio razionale che ha reso possibile qualsiasi reale sviluppo scientifico e tecnologico dell’umanità. E le ricerche di costoro e di tutti i matematici e fisici che hanno costruito le nostre conoscenze sulla termodinamica, l’elettromagnetismo, la dinamica, la fisica quantistica e la gravità hanno visto un impatto reale decenni o secoli dopo.
Negli ultimi decenni, tra missioni spaziali, dispositivi di imaging e GPS
Negli ultimi anni, quindi, sono stati inventati strumenti e oggetti che poi hanno avuto un utilizzo nella vita quotidiana, e la NASA ha avuto in questo un ruolo fondamentale. Ad esempio, l’abbigliamento termico progettato per le missioni spaziali ha applicazioni in medicina e nello sport, gli smorzatori di vibrazione utilizzati sui razzi vengono usati nel settore edile, il primo trapano senza fili è stato usato sulle missioni Apollo, e non vanno dimenticate le lenti antigraffio, i microcircuiti, materiali antiincendio, ecc. ecc. Ma anche per osservare stelle e galassie si utilizzano dei dispositivi che hanno un impatto nella vita quotidiana. Ad esempio, gli astronomi hanno bisogno di strumenti per immagazzinare i fotoni che arrivano dallo spazio e convertirli in segnali che vengono inviati a dei computer, questi sono dispositivi di imaging.
In un mio articolo sui telescopi ho parlato di CCD, circuiti integrati che immagazzinano segnali luminosi, li digitalizzano e li inviano ai computer.
Il telescopio: come è fatto, come funziona, quali sono i più diffusi e dove
Nell’era digitale che stiamo vivendo, hanno sostituito le lastre fotografiche. Al Jet Propulsion Laboratory (JPL) sono stati sviluppati poi dei dispositivi di imaging utilizzando i CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) per creare i cosiddetti sensori a pixel attivi (APS o active pixel sensor). Negli anni questi sensori sono diventati sempre più compatti, affidabili e meno costosi e quindi perfetti per essere integrati nei dispositivi mobili. Hanno quindi affiancato i CCD sul mercato. Le GoPro si basano proprio su questa tecnologia.
E come dimenticare il GPS (acronimo in inglese che sta per Global Positioning System, cioè Sistema di posizionamento globale), presente in tutti i nostri smartphone. Questa tecnologia fornisce, grazie ad una rete di satelliti artificiali, informazioni sulle posizioni in ogni punto sulla superficie della Terra. L’accuratezza di questa tecnologia è di pochi metri, e quindi questo significa che si può localizzare molto precisamente la posizione di qualsiasi cosa sulla Terra. Questa tecnologia è possibile e così precisa perché costruita utilizzando prima di tutto le leggi della fisica classica, che regolano il moto dei corpi sotto l’effetto della gravità, cioè le leggi della dinamica di Newton. Ma per la precisione richiesta da questo tipo di tecnologia, la legge della gravitazione universale di Newton non basta. È quindi necessario conoscere anche altre teorie fisiche, che sono state elaborate all’inizio del secolo scorso da Albert Einstein, e cioè la Relatività Ristretta e la Relatività Generale di Einstein.
La Relatività Generale è la teoria che ci ha permesso di predire l’esistenza di meraviglie come i buchi neri, le onde gravitazionali e miraggi gravitazionali.
Conclusioni
E in futuro? La ricerca scientifica e soprattutto quella spaziale possono fare ancora molto per migliorare la vita dell’umanità. Infatti, osservare continuamente l’universo intorno a noi, tracciare i detriti che orbitano attorno alla Terra, far schiantare una sonda su un satellite, costruire sonde per portare uomini sulla Luna, e puntare i telescopi in tutte le direzioni dell’Universo potrebbero un giorno salvare l’umanità da pericoli che altrimenti non conosceremmo.
