C’è abbastanza energia per spostare l’intera popolazione umana fuori dal pianeta? (Adam)
Ci sono un sacco di film di fantascienza in cui, a causa dell’inquinamento, della sovrappopolazione, o di una guerra nucleare, l’umanità abbandona la Terra.
Ma muovere le persone nello spazio è difficile. A meno di una drastica riduzione della popolazione, è fisicamente possibile lanciare il genere umano nello spazio? Senza preoccuparsi di dove siamo diretti – assumeremo di non dover trovare una nuova casa, solo non possiamo rimanere qui.
L’energia necessaria per allontanare qualcosa dalla Terra è uguale alla sua energia cinetica, ammesso che il corpo in questione si muova alla stessa velocità di fuga del pianeta.
Quanti sono quattro gigajoule? Si tratta di un megawattora, circa ciò che una tipica famiglia degli Stati Uniti consuma in energia elettrica in uno o due mesi. È la quantità di energia immagazzinata in un furgone carico di batterie AA o 90 kg di benzina.
Quattro gigajoule per sette miliardi di persone fanno 2,8*1018 joule, o 8 petawattora. Ovvero il cinque per cento del consumo annuo di energia mondiale. Tanto, ma non troppo.
Ma questo è solo un valore minimo. In pratica, tutto dipende cosa intendiamo per “mezzo di trasporto”. Se usiamo un razzo, ci servirà molta più energia, a causa di un problema fondamentale dei razzi: devono trasportare anche il loro combustibile.
Torniamo per un momento a quei 90 kg di benzina (circa 30 galloni), perché ci aiutano a illustrare un problema centrale dei viaggi nello spazio.
Se vogliamo lanciare un astronave di 65 kg, abbiamo bisogno di bruciare circa 90 kg di carburante (la benzina ha un’energia per libbra paragonabile a quella del combustibile per razzi: così assumeremo in questo esempio). Carichiamo il carburante a bordo – e adesso la nostra astronave pesa 155 kg. Una navicella spaziale di 155 kg richiede 215 kg di combustibile, quindi carichiamo altri 125 kg a bordo…
minizio e mfine sono la massa totale della nave + carburante prima e dopo la combustione, e vscarico è la “velocità di scarico” del combustibile, che varia tra 2,5-4,5 km/s per i combustibili per i razzi.
Ciò che conta è il rapporto tra Δv e vscarico – La velocità a cui vogliamo procedere rispetto alla velocità a cui il propellente esce dal razzo. I kg di combustibile necessari per kg di astronave sono pari a e elevato alla potenza di questo rapporto, numero che diventa grande molto in fretta. Per lasciare la Terra, abbiamo bisogno di una Δv verso l’alto di 13 km/s, con vscarico non molto superiore a 4,5 km/s, che dà un coefficiente carburante-astronave di almeno exp(13/45) ≈ 20.
Cioè troppo; se usassimo combustibili a base di idrocarburi, serverebbe una quantità significativa delle riserve petrolifere ancora esistenti nel mondo. E senza nemmeno preoccuparsi del peso dell’astronave stessa, con cibo, acqua, i nostri animali domestici (probabilmente ci sono circa un milione di tonnellate di cani solo negli Stati Uniti). Avremmo anche bisogno di combustibile per produrre tutte queste navi, per trasportare le persone ai siti di lancio, e così via. Non è necessariamente del tutto impossibile, ma è certamente fuori del regno del verosimile.
Ma i razzi non sono la nostra unica opzione. Per quanto possa sembrare assurdo, si potrebbe anche (1) arrampicarsi letteralmente nello spazio su una corda, o (2) lanciarci fuori dal pianeta utilizzando le armi nucleari. Questi sistemi di “lancio” per quanto audaci, sono in realtà presi seriamente in considerazione dall’inizio dell’Era Spaziale.
Il primo approccio è il famoso “ascensore spaziale”, uno dei mezzi preferiti dagli autori di fantascienza. L’idea consiste nel collegare un “condotto” a un satellite orbitante abbastanza lontano da mantenere il condotto teso dalla forza centrifuga. Quindi si potrebbero mandare degli scalatori su per corda usando motori elettrici, alimentati da energia solare, generatori nucleari o altro. La vera sfida ingegneristica sarebbe la progettazione del condotto, che dovrebbe essere molto più resistente di qualunque cosa possiamo attualmente costruire. Si spera che nanotubi in materiali a base di carbonio possano fornire la resistenza necessaria – aggiungendo questo problema alla già lunga lista di dilemmi tecnici che sorgono ogni qualvolta ci troviamo davanti al prefisso “nano-“.
Il secondo approccio è la propulsione a impulsi nucleari, un metodo sorprendentemente plausibile per imprimere a enormi quantità di materiale una forte velocità. L’idea di base è lanciare una bomba nucleare dietro di noi e cavalcare l’onda d’urto. Si potrebbe pensare che la navicella verrebbe vaporizzata, ma se questa ha uno scudo ben progettato, l’esplosione la scaraventerà via prima che abbia la possibilità di disintegrarsi. Se fosse abbastanza affidabile, questo sistema dovrebbe in teoria essere in grado di sollevare interi isolati in orbita, e potremmo (potenzialmente) raggiungere il nostro obiettivo.
Quindi la risposta è che, mentre l’invio di una persona nello spazio è relativamente facile, farlo con tutti noi ci porterebbe a consumare le nostre risorse fino al limite estremo e forse a distruggere il pianeta.
È un piccolo passo per un uomo, ma un passo gigantesco per l’umanità.
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Si, ma se stiamo scappando vuol dire che l’abbiamo già distrutto, quindi chissenè!!!
non fa una piega
Si ma.. se l’abbiamo già distrutto, avremo a disposizione il materiale necessario per scappare?
E sopratutto dove andremo?
Tutti al grotto!
sì ma almeno facciamo una colletta per le patatine
tsk, comincio da ora a tenere da parte del materiale per il futuro xD
peso medio di una persona 65kg WTF
Mi dispiace per i ciccioni, pardon, per i più robusti.
Cioè tipo per il 70% degli americani ad esempio
E poi mica ci si va nudi nello spazio! conta almento 1-2 kg per i vestiti normali e molto di più per della roba che ci protegga dal freddo bestia che fa là fuori…
io sono uno di quelli che verrà lasciato ovviamente a terra. sforo di troppo.
xD comunque credo che il peso medio sia dato da diversi fattori, non tutti gli umani pesano 65kg. considerati i bambini, ed i neonati, i sottopeso, etc.. si arriva a quel peso.
Fai conto che se succede qualcosa, il Terzo Mondo è fottuto.
Semmai.. se succede qualcosa al terzo mondo, il mondo è fottuto xDD visto che si alza inesorabilmente il peso medio.
Una soluzione c’è
diminuendo il peso della navicella durante il viaggio avremmo bisogno di ancora meno carburante! chiamo la NASA!
@faglmt Se succede qualcosa al terzo mondo abbiamo tanta meno gente da lanciare nello spazio.
http://it.wikipedia.org/wiki/Terzo_mondo
La cina è secondo mondo, ergo la situazione è problematica comunque
si, ma… articolo molto bello!
si, ma… hai ragione!
Mai sminuire il proprio operato.
infatti ho appena ritrattato
@Kaarme se t’interessa, puoi inserire un link sul Progetto Orion, visto che ne ho parlato io qua: http://leganerd.com/2011/06/14/s-p-i-paceful-nuclear-explosions/
@EkV ah non sapevo che ne avesse già parlato qualcuno, lo inserisco subito
Grazie! :3
visto @kaarme? anche il capo lo dice!
Tieni il ghiaccio in mano quando
: almeno così risolvi un problema 
Vacca, stupendo.
Ma per curiosità, per produrre l’energia necessaria a trasferire l’umanità nello spazio, la massa della terra diminuirebbe di molto?
Se fai due calcoli no… L’energia necessaria è E=1/2*m1*v*v
con m1 massa di tutta la popolazione, potremmo anche triplicarla perchè qualcosa ci si porta dietro, ma non cambia moltissimo, mentre v è la velocità di fuga. Poi c’è E=m2*c*c, com m2 la massa scomparsa in energia, per cui inserendo tutti i dati m2=3/2*m1*v*v/(c*c) (considerando la massa in partenza triplicata) e inserendo i dati il risultato è 951Kg che sulla massa della terra è un’inezia!
Se consideri tutta l’umanità direi che 10^3 Kg sono un po’ pochi. m2c
bah…avò sbaliato a metter dentro i dati, comunque non viene una cosa inverosimilmente grande.
Però nell’ esempio dei razzi spinti a propulsione di massa se ne va eccome.
Nell’articolo parlano di più di 10^15 Kg di carburante. Più il peso della popolazione circa 10^10 – 10^9 Kg.
E possibile che l’ultima persona rimasta sulla terrza percepisca una g di 9,4 m/ss tipo…
No, ho provato a fare due conti e con i suoi 10^24 kg la terra se frega altamente della popolazione mondiale.
Questo risultato mi torna già di più.
Io comunque parlavo di un’altra cosa: la conversione in massa dell’energia usata per traasportarci tutti nello spazio. Non la massa che si staccherebbe dalla terra.
Annnnn ok!
Tu dici che in pratica fornendo energia ad un corpo, questo interagisce come se avesse una massa maggiore di quella propria con il campo gravitazionale ?
Se è quello credo che l’aumento di massa sia ancora più trascurabile
no no no…dicevo che se noi “spappolassimo” una tonnellata di materia in energia, questa energia basterebbe a portarci tutti fuori dal campo gravitazionale terrestre
Dimentichiamo il pelo di fica. Assumendo che :
Considerando che un bue eroga una potenza di circa 27W possiamo dedurre che un singolo pelo di figa eroghi una potenza strettamente superiore a 320W circa.
Il vantaggio è che un pelo di fica ha un peso costante e un’energia che non diminuisce nel tempo.
Soprattutto consideriamo questo:
Inoltre le donne erano in leggera superiorità rispetto agli uomini fino a qualche anno fa (mi sono documentato, la situazione si è ribaltata di recente, ma suppongo sia un effetto volano, si verifica regolarmente l’evento imho)
Se teniamo in considerazione il fatto che una donna media, riesce ad avere da qualche centinaio al rasentare il migliaio di peli pubici, stabiliamo un delta equivalente a 350, difettiamo con le donne che hanno regolare debellazione dei loro peli pubici, ed otteniamo:
3mld 400mln di donne nel mondo.
Calcolo veloce: 119E10 peli pubici.
Ovviamente se vogliamo, possiamo aumentare la densità media dei peli pubici, abbassando però l’utilizzo del numero di elementi di sesso femminile nel mondo, dal momento rasato il pelo pubico avrebbe una forza tendente agli zero N.
Oltre a questo, ci sarebbero da considerare altre forze, non solo derivate dalla presenza del pelo pubico femminile stesso, ma anche da fattori come:
- diametro della formazione filiforme
- lunghezza, calcolata dall’epidermide, della formazione filiforme
- la durezza e la resistenza alle sollecitazioni
- la natura della formazione, aka crespo, liscio, etc.
Al momento sono di fretta e non posso documentarmi, ma suppongo che quelli da tenere maggiormente in considerazione siano la durezza, calcolando la resistenza del pelo ad una sollecitazione gravitazionale di un peso in caduta libera legato ad esso.
La natura, essendo il pelo crespo, potrebbe avere punti di debolezza e rottura della superficie più frequenti, ergo sarebbe più debole e meno “trainante”.
altro che nanotubi!
la risposta ai tuoi dubbi si trova in Giappone: lisci, pieni di keratina, ma soprattutto, lunghi!
e chissà che non ci esca davvero!
Azz.. urge collaborazione con @clostridium per nozioni biochimiche, ed altri per nozioni fisiche. xD
Contatemi dentro per le nozioni fisiche.
Per un pelo.
bell’articolo, però secondo me non è da
mancano un sacco di spiegazioni, ok 4GJ, ma come ci si è arrivato?
belle le equazioni, ma un procedimento?
poi, Joule, lo vogliamo scrivere maiuscolo, essendo un cognome?
Ci è arrivato così:
no, lo scrivo minuscolo, perché è l’unità di misura, non il cognome.
http://it.wikipedia.org/wiki/Joule
poi magari ricordo male io, ma non credo.
Tutte le unità di misura si scrivono in minuscolo, tranne quelle derivate da nomi.
Ohm, Watt, Hertz, Joule, Volt… qui è pieno di secchioni, te lo potranno confermare
90 kg di benzina non spiega perchè servano 4 gigajoule per lanciare un cristiano in orbita. Quello non è spiegato!
Per arrivare in orbita bisogna spendere dell’energia e l’energia minima da spendere è rappresentata dalla differenza di energia potenziale gravitazionale tra l’orbita e il suolo, che è 4GJ per un corpo di 65Kg secondo i suoi calcoli (U=m*g*dh, m=65Kg, g=9.81m/s^2, dh=differenza di altezza in metri).
oh grazie! Non ci ho capito un cazzo, ma almeno è una spiegazione!
dovresti suggerire di aggiungerla all’articolo perchè così com’è sembra
esticazzi!
Non so se si può fare così, perche g varia con h, per fare le cose fatte bene ci vuole un’integrale….
Penso sia questo il motivo per cui prima aveva calcolato l’energia con la velocità di fuga e non con la formula dell’energia potenziale.
Per fare un conto serio si, ma penso sia andato a spanne. XD
basta usare la prima formula.
la velocità di fuga dalla terra è 11200 m/s, la metti nella formula e ti ritrovi 4 gigajoule.
comunque io sapevo che le sigle si scrivono eventualmente in maiuscolo, mentre la dicitura estesa in minuscolo, ad es. gigajoule – GJ.
l’ho fatto ora su excel e viene 4076800000 J.
Guarda che ha pienamente ragione @Kaarme.
Se lo scrivi in forma estesa, l’iniziale è minuscola. Se scrivi solo il simbolo, se è l’iniziale del cognome di una persona, è in maiuscolo.
Non lo dico io, ma questi tizi qua:
http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/
Per maggiori dettagli, bisogna andare al capitolo 4.
In conclusione, è giusto scrive 4 J o 4 joule o 300 K. Ma è sbagliato scrivere 4 Joule o 300 °K
> Per maggiori dettagli, bisogna andare al capitolo 4.
See, intendevo il capitolo 5.
Metti a posto il tuo nome, che claiudio non si può leggere…
È una lunga storia.
Cominciata molti anni fa, quando mi feci le mie prime mail, e su una registrazione mi convinsi di essermi registrato come “claudio”.
Poi all’ultima pagina lessi “Complimenti, hai completato la tua registrazione…. username: claiudio”. Immaginati la delusione.
Da allora lo uso come nickname, bene o male.
lol, come il mio amico dislessico che ha la mail a nome Siomne…
grazie mille, è proprio così
vai qui
http://www.bipm.org/en/si/si_brochure/chapter5/5-2.html
e sulla destra c’è una tabella che fa proprio al caso nostro
giusto, ho controllato…
e vabbè, volevo fare un po’ di light flame
però sul fatto che non viene spiegato un cazzo avevo ragione!
sei un sovversivo
Naaah imho questi articoli sono belli cosi, leggeri.
E’ vero che se li capisci fino in fondo li aprezzi anche di più, ma non troppo. La cosa interessante è leggersi i dati fidandosi che abbiano un fondamento scientifico e vedere che conclusioni se ne traggono.
Le conclusioni sono interessanti.
Per spiegarlo ai completi profani di fisica ci vorrebbero minimo altri 3 articoli come questo, e diventerebbe tecnico e noioso.
Qualche giorno fa ho visto un documentario che analizza va le altre problematiche riguardo la fuga dalla terra: forza di gravità, pressione, riproduzione, criogenesi ecc. Ma questa parte non l’avevano analizzata!
Qualche giorno fa ho visto un documentario che analizza va le altre problematiche riguardo la fuga dalla terra: forza di gravità, pressione, riproduzione ecc. Ma questa parte non l’avevano analizzata!
Se lo trovi e lo linki o ci fai un articolo non sarebe male!