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Motori di creazione. Capitolo 6: Il mondo oltre la Terra
Tecnoscienza - Nanotecnologie

Quella coppa rivoltata che noi chiamiamo 'Il Cielo'; sotto la quale, striscianti prigionieri, nasciamo e moriamo.
- The Rubaiyat di Omar Khayyam 

La Terra non è che una piccola parte dell'esistente, e quel che resta di esso sarà importante per il nostro futuro. In termini di energia, materiali e disponibilità di posto per crescere, lo spazio è di fondamentale importanza. Nel passato, i successi nello spazio hanno regolarmente pervaso le proiezioni ingegneristiche. Nel futuro, una frontiera spaziale aperta allargherà il mondo umano. I progressi nell'Intelligenza Artificiale e nella nanotecnologia giocheranno un ruolo cruciale.  

La gente ha impiegato intere epoche per riconoscere nello spazio una frontiera. I nostri antenati un tempo consideravano il cielo notturno come una cupola nera costellata da minuscole scintille; luci mostrate dagli dei. Non potevano immaginare il viaggio spaziale, perché non sapevano neanche che lo spazio esterno esistesse.  

Ora sappiamo che lo spazio esiste, ma ancora poca gente comprende il suo valore. Questo non è per nulla sorprendente. Le nostre menti e culture si sono evolute su questo pianeta, e abbiamo appena iniziato a digerire l'idea di una frontiera al di là del cielo.  

È stato soltanto in questo secolo che alcuni progettisti visionari come Hermann Oberth e Robert Goddard hanno dimostrato che i razzi possono raggiungere lo spazio. Confidavano in ciò perché conoscevano abbastanza su carburanti, motori, serbatoi e strutture, da riuscire a calcolare che tipo di razzo multistadio dovesse essere realizzato. E tuttavia, nel 1921, un editorialista del New York Times rimproverava Goddard per la sua idea della possibilità che i razzi volassero attraverso lo spazio senza disporre di aria contro cui spingersi, e persino nel ben più tardo 1956, l'Astronomo Reale di Gran Bretagna brontolava: "il Viaggio Spaziale è una assoluta sciocchezza". Questo dimostrava soltanto che l'editorialista e l'astronomo erano gli esperti sbagliati a cui chiedere pareri sull'hardware spaziale. Nel 1957, lo Sputnik orbitò attorno alla Terra, e nel 1961 fu seguito da Yuri Gagarin. Nel 1969, il mondo vide delle orme sulla Luna.  

Tuttavia, pagammo un prezzo per questa ignoranza. Poiché ai pionieri della tecnologia spaziale mancava un modo qualunque per dimostrare al pubblico la validità delle loro idee, furono costretti a discutere degli assunti basilari più e più volte ("Si, i razzi funzioneranno nel vuoto... Si, potranno davvero raggiungere l'orbita...). Impegnati a difendere le basi del volo spaziale, ebbero poco tempo per discuterne le conseguenze. Così, quando lo Sputnik fece trasalire il mondo e imbarazzò gli Stati Uniti, la gente era impreparata: non c'era stato nessun dibattito diffuso che avesse delineato una strategia per lo spazio.  

Alcuni dei pionieri avevano intuito cosa c'era da fare: costruire una stazione spaziale ed una navetta riutilizzabile, quindi raggiungere la Luna o gli asteroidi per prelevarne le risorse. Ma il brusio di politici agitati soffocò prontamente i loro suggerimenti, ed i politici U.S.A. si pronunciarono a gran voce per un obiettivo grandioso e di facile comprensione. Nacque così il Progetto Apollo, la corsa per l'atterraggio di un cittadino U.S.A. sul posto più vicino su cui piantare una bandiera. Il progetto Apollo scavalcò la costruzione di una stazione spaziale e quella dello Space Shuttle, sostituendo entrambe con la costruzione di un gigantesco missile capace di raggiungere la Luna in un unico grande balzo. Il progetto si conquistò la gloria, diede agli scienziati qualche informazione, e portò grandi rendimenti in termini di avanzamenti tecnologici; ma, all'essenza, fu una vuota bravata. I contribuenti se ne resero conto, altrettanto fecero i membri del congresso, ed il programma spaziale appassì.  

Durante il programma Apollo, i vecchi sogni resistettero strenuamente nella mente comune, e tali sogni consistevano di semplici e romantici visioni di colonizzazione di altri pianeti. Le sonde robot fecero svanire il sogno di un Venere ammantato di giungle, lasciando al suo posto la realtà di una fornace di dimensioni planetarie pervasa da veleni ad alta pressione. Le sonde cancellarono anche quelle linee che astronomi privi di fantasia avevano disegnato su Marte, e con esse svanirono anche i canali ed i Marziani. Al loro posto c'era un Marte di crateri e canyon, e di polvere arida e soffiante. Oltre Venere, verso il Sole, giaceva la roccia cocente di Mercurio; oltre Marte, c'era solo pietrisco e ghiaccio. I pianeti si classificavano in "morti" o in "assassini", ed il sogno di nuove Terre dovette proiettarsi verso stelle lontane. Lo Spazio sembrava proprio un vicolo cieco.  

Il nuovo programma spaziale    

Un nuovo programma spaziale risorse dalle rovine del vecchio. Una nuova generazione di sostenitori dello spazio e di ingegneri ed imprenditori spaziali, puntavano ora a fare dello spazio la frontiera che sarebbe dovuta essere fin dall'inizio: un posto per lo sviluppo e lo sfruttamento e non per vane gesta politiche. Confidavano nel successo perché lo sviluppo spaziale non richiede alcun progresso rilevante nella scienza o nella tecnologia. Infatti, la razza umana potrebbe conquistare lo spazio applicando le stesse tecnologie di vent'anni fa, ed evitando voli esibizionistici si potrebbe persino trarre profitto dalla conquista spaziale. Le attività spaziali non hanno bisogno d'essere dispendiose.  

Consideriamo l'alto costo odierno per il raggiungimento dell'orbita: migliaia di dollari per ogni chilogrammo inviato. A cosa è dovuto questo costo? Per lo spettatore del lancio di uno shuttle, scosso dal fragore ed intimorito dalle fiamme, la risposta sembra ovvia: il carburante deve costare una fortuna. Anche le compagnie aeree pagano grosso modo metà dei loro costi operativi diretti per il solo carburante. Un razzo assomiglia ad un aereo di linea perché è fatto di alluminio ed è pieno zeppo di motori, controlli ed elettronica, ma il carburante costituisce pur sempre quasi tutta la sua massa quando il razzo è fermo al blocco di partenza. Per cui è naturale attendersi di dover attribuire al carburante ben oltre la metà del costo operativo di un razzo. Eppure, questa aspettativa è falsa. Nei lanci lunari il costo del carburante necessario per raggiungere l'orbita ammontava a meno di un milione di dollari, pochi dollari per ogni chilogrammo spedito in orbita, meno dell'uno per cento del costo totale. Anche oggi, il carburante resta una parte trascurabile del costo di un volo spaziale.  

Perché il volo spaziale costa così tanto in più rispetto ad un volo aereo? In parte, a causa del fatto che le navi spaziali non vengono costruite in quantità; questo obbliga i costruttori a recuperare i loro costi di progetto dalla vendita di solo poche unità, e a costruire manualmente tali unità e con grandi costi. Inoltre, la maggior parte delle navi spaziali diventano inutilizzabili dopo un solo utilizzo, ed anche gli shuttle vengono messi in volo poche volte lungo un anno; il loro costo non può essere distribuito su molti voli, uno per ogni giorno dell'anno, come si può invece fare per il costo degli aeri di linea. Infine, anche i costi degli spazioporti possono essere ammortizzati solo su pochi voli al mese, contro le migliaia di voli su cui possono ammortizzarli i grandi aereoporti. Tutto ciò cospira per rendere ogni volo nello spazio di una dispendiosità scoraggiante.  

Ma in alcuni studi della Boeing Aerospace Company, la compagnia aerea che già riuscì ad abbassare notevolmente i costi dei trasporti su jet per quasi tutto il mondo, mostrano che una flotta di navette pienamente riutilizzabili, che volino e che siano manutenzionate come fossero aerei di linea, abbasserebbero il costo del raggiungimento dell'orbita di un fattore di cinquanta o più. La chiave non sta in nuova tecnologia, ma in una economia di scala e nella trasformazione dello stile di management.  

Lo spazio offre immense opportunità industriali. I vantaggi per la messa in orbita dei satelliti di osservazione e di comunicazione sono ben noti. I futuri satelliti di comunicazione saranno sufficientemente potenti da comunicare con stazioni al suolo gestite manualmente, determinando così il progresso ultimo nei servizi di telefonia mobile. Le compagnie si stanno già muovendo per trarre vantaggio dalla gravità "zero" con l'intento di eseguire in assenza di gravità alcuni delicati processi di separazione che producano farmaci migliorati; altre compagnie progettano di far crescere in assenza di gravità dei migliori cristalli per l'elettronica. Negli anni che precederanno il momento in cui gli assemblatori si faranno carico della produzione dei materiali, gli ingegneri sfrutteranno lo spazio per estendere le capacità della tecnologia di mole. L'industria spaziale offrirà un mercato crescente di servizi di lancio, abbassando i costi dei lanci stessi. Il crollo dei costi di lancio, a sua volta, stimolerà la crescita dell'industria spaziale. Il trasporto su razzi verso l'orbita Terrestre diverrà infine a buon mercato.  

Pianificatori ed imprenditori spaziali stanno già puntando lo sguardo al di là dell'orbita Terrestre, verso le risorse del sistema solare. Nello spazio profondo, comunque, i razzi diventano ben presto troppo dispendiosi per il trasporto merci, dato che inghiottono avidamente carburante che a sua volta deve essere trasportato nello spazio da razzi. I razzi che bruciano carburante sono obsoleti quanto i fuochi artificiali cinesi, i quali sono ben più vecchi della bandiera "stelle e strisce". I razzi si sono evoluti per ragioni naturali: sono compatti, potenti, di utilità militare, possono penetrare l'aria e lottare vigorosamente contro la gravità. Eppure, gli ingegneri spaziali conoscono alcune alternative (1).  

I veicoli non hanno bisogno di grandi esplosioni di potenza per muoversi attraverso il vuoto privo di attrito dello spazio. Piccole forze possono, lentamente e costantemente, spingere un veicolo fino a velocità enormi. Poiché l'energia ha massa, il riflettersi della luce solare su uno specchio sottile, ossia su una "vela solare", fornisce una forza di spinta di questo tipo. La trazione della gravità solare ne fornisce un'altra. Insieme, pressione luminosa e gravità possono portare una nave spaziale in qualsiasi posto del sistema solare, e farla tornare di nuovo indietro. Solo le calde vicinanze del Sole e l'attrito delle atmosfere planetarie limiterebbero il viaggio, costringendo la vela a tenersi alla larga da entrambe.  

La NASA ha condotto degli studi su vele solari progettate in modo da essere trasportate nello spazio all'interno di razzi, ma purtroppo le vele devono essere sufficientemente forti e robuste per sopravvivere allo stress del lancio e del loro successivo spiegamento. Per cui, gli ingegneri fabbricheranno le vele direttamente nello spazio, utilizzando una tenso-struttura di piccola massa per supportare specchi composti di una sottile pellicola metallica. Il risultato sarebbe la "vela di solare" (2), una categoria di vele solari di alte prestazioni. Dopo una accelerazione applicata costantemente per un anno intero, una vela di luce può raggiungere una velocità di cento chilometri al secondo, lasciando mordere la sua polvere ai più veloci fra gli odierni razzi.  

Se immaginate una rete di fili in fibra di grafite, come una tela di ragno tessuta su una estensione di chilometri, e con spazi vuoti fra i fili della dimensione di un campo da calcio, siete sulla buona strada per immaginare la struttura di una vela solare. Se immaginate gli spazi vuoti colmati da pannelli riflettenti costituiti da fogli di alluminio più sottili di una bolla di sapone, avrete una idea un po' più corretta di come dovrebbe apparire una vela di luce: tanti pannelli riflettenti strettamente legati assieme per formare un immenso ed ondulato mosaico di specchi. Immaginate ora il carico di un cargo che penda dalla ragnatela come un paracadutista dal suo paracadute, mentre la forza centrifuga tiene la ragnatela costellata di pannelli-specchi, tesa e piana nel vuoto, e avrete quasi afferrato l'immagine giusta.  

Per costruire le vele solari con la tecnologia di mole, dovremmo imparare a realizzarle nello spazio; i loro immensi riflettori sarebbero troppo delicati per sopravvivere al lancio e allo spiegamento. Occorre costruire strutture di impalcatura, fabbricare sottili pellicole riflettenti, ed usare nello spazio dei bracci robotici controllati da remoto. Ma d'altra parte, per altre costruzioni, i pianificatori spaziali stanno già puntando all'acquisizione della piena padronanza nelle abilità di costruzione e fabbricazione, nonché alla acquisizione della piena padronanza tecnica sulla robotica. Se, nel corso dello sviluppo spaziale, realizzeremo le vele solari piuttosto precocemente, lo sforzo varrà come una esercitazione sul campo per l'acquisizione di queste abilità, un esercizio che non richiede il lancio di tanto materiale. Nonostante le vele solari debbano essere molto estese, le impalcature (assieme al materiale di molte vele) dovrebbero risultare abbastanza leggere da potersi trasportare in orbita solo con uno o due voli di shuttle.  

Una qualche facilitazione tecnologica, quindi, consentirà la produzione economica delle vele. Una volta costruite, esse saranno altrettanto economiche da usare: avranno ben poche parti mobili critiche, una piccola massa, e nessun consumo di carburante. Saranno completamente differenti dai razzi per forma, funzionamento e costo operativo. Infatti, i calcoli suggeriscono che il costo delle vele sarà differente da quello dei razzi di un fattore all'incirca pari ad un migliaio, ovviamente in favore delle vele solari.  

Nella visione della maggior parte della gente, il resto del sistema solare è tanto vasto quanto inaccessibile. Esso è vasto; come già fu per la Terra, il sistema solare richiederà mesi per essere circumnavigato a vela. Tuttavia, la sua apparente inaccessibilità ha a che fare con la distanza meno di quanto abbia a che fare con il costo del trasporto tramite razzi.  

Le vele solari possono definitivamente infrangere la barriera dei costi, aprendoci la porta sul sistema solare. Le vele solari renderebbero gli altri pianeti più facili da raggiungere ma non più utili: essi resterebbero dei deserti morti. La gravità dei pianeti impedirebbe alle vele di portarsi sulle loro superfici, e sarà di ostacolo anche per lo svolgimento di ogni attività sulla superficie di un pianeta. Stazioni spaziali rotanti su se stesse possono simulare la gravità, se necessario, ma stazioni confinate in prossimità dei pianeti non possono sfuggire da questi. Ancora peggio, le atmosfere planetarie bloccano l'energia solare, spargono polveri, corrodono i metalli, riscaldano i refrigeratori, raffreddano i caloriferi, e trascinano giù le cose. Persino la Luna, pur priva di atmosfera, con la sua rotazione blocca la luce solare per metà del tempo, e possedendo inoltre una sufficiente gravità può far atterrare le vele solari oltre ogni speranza di fuga. Le vele solari sono veloci e instancabili ma non robuste.  

Il grande e duraturo valore dello spazio sta nelle sue risorse in termini di materia, energia e "spazio". I pianeti occupano spazio e detengono energia. Le risorse materiali che essi offrono sono distribuite in modo sconveniente. Gli asteroidi, al contrario, sono montagne volanti di risorse (3) che tracciano orbite attraversanti l'intero sistema solare. Alcuni incrociano persino l'orbita della Terra; alcuni hanno anche colpito la Terra, generando dei crateri a seguito dall'esplosione d'impatto. L'attività mineraria sugli asteroidi sembra perseguibile. Potrebbero servirci razzi rombanti per portare le cose su nello spazio, ma i meteoriti dimostrano che rocce ordinarie possono cadere dallo spazio e, come lo space shuttle, farlo senza necessariamente bruciare mentre cadono giù. La consegna di materiali da un asteroide verso un bersaglio di destinazione al suolo, collocato per esempio in una pianura salata, costerà ben poco.  

Anche gli asteroidi piccoli, sono pur sempre grandi se valutati in termini umani; essi contengono miliardi di tonnellate di risorse. Alcuni asteroidi contengono acqua, nonché una sostanza che sembra un olio di rocce scistose. Alcuni contengono rocce piuttosto ordinarie. Altri contengono metalli a loro volta contenenti elementi scarsamente presenti nella crosta terrestre, elementi che alcune ere fa, all'epoca della formazione dell'attuale nucleo terrestre, sprofondarono verso il basso oltre ogni possibilità di recupero: questo acciaio meteoritico è una forte e tenace lega composta da ferro, nichel e cobalto, con tracce di preziose quantità di metalli del gruppo del platino ed oro. Un pezzo largo un chilometro di questo materiale (e ce ne sono moltissimi) contiene metalli preziosi per un valore di diverse migliaia di miliardi di dollari, nonché nichel e cobalto in quantità sufficienti a rifornire l'intera industria della Terra per molti anni.  

Il sole inonda lo spazio con energia facile da intercettare ed immagazzinare. Una struttura di un chilometro quadrato e composta da riflettori metallici, costituirebbe un collettore di luce solare in grado di intercettare potenze di circa un miliardo di watt, e che funzionerebbe senza essere interrotto dalle presenza delle nuvole o dai periodi notturni. Nella calma dello spazio, priva di tempo atmosferico, il collettore più insignificante sarà come una diga idroelettrica permanente (4). Poiché il Sole emette molta più energia in un microsecondo di quanta ne usi l'intera razza umana in un anno, nei tempi a venire l'energia non scarseggerà mai.  

Infine, lo spazio stesso offre posto per vivere. La gente un tempo guardava allo spazio in termini di pianeti. Immaginava città sotto cupole, costruite su pianeti morti ma lentamente convertiti in pianeti simili alla Terra, e pianeti simili alla Terra raggiunti dopo anni di volo fra le stelle. Ma i pianeti sono un cattivo affare, generalmente offrono gravità, atmosfera, lunghezza del giorno e posizione sbagliate.  

Per gli insediamenti umani, lo spazio libero costituisce un sito di costruzione migliore. Il professor Gerard O'Neill (5) della Princeton University, portò questa idea all'attenzione pubblica, contribuendo così a ravvivare l'interesse nello spazio durante la crisi post-Apollo. Egli mostrò che materiali di costruzione ordinari, quali acciaio e vetro, possono essere sfruttati per costruire nello spazio dei cilindri abitabili e con dimensioni chilometriche in lunghezza e circonferenza. In base al suo progetto, nei cilindri sarebbe previsto uno strato di terra, posto sotto i piedi dei suoi abitanti, che dovrebbe proteggere questi ultimi dalla radiazione naturale dello spazio proprio come gli abitanti della Terra sono schermati dall'atmosfera sopra di loro. La rotazione produrrebbe una accelerazione uguale alla gravità Terrestre, ed ampi specchi e pannelli-finestra inonderebbero di luce solare l'interno dei cilindri. Aggiungendo suolo, fiumi, vegetazione ed immaginazione, le terre interne al cilindro potrebbero competere con le migliori valli della Terra come luoghi di insediamento. Con le sole risorse degli asteroidi, saremo in grado di costruire l'equivalente pratico di un migliaio di nuove Terre.  

Adattando la tecnologia presente potremmo già aprire la frontiera spaziale. La prospettiva è incoraggiante. Ci mostra una via ovvia per scavalcare i limiti terrestri allo sviluppo, allentando una delle paure che hanno offuscato la nostra visione del futuro. La promessa della frontiera spaziale, quindi, può ravvivare la speranza umana, una risorsa di cui avremo bisogno in abbondanza se saremo impegnati anche in altri problemi.  

Spazio e tecnologia avanzata    

Adattando la tecnologia presente, potremmo davvero aprire la frontiera spaziale, ma non vogliamo farlo. Percorrendo la strada delineata dall'attuale movimento pro-spazio, la civiltà umana impiegherebbe decadi prima di consolidare la sua presenza nello spazio. Prima di allora, altri passi avanti tecnologici potrebbero aver aperto nuove strade.  

Attualmente, diverse squadre di ingegneri impiegano tipicamente dai cinque ai dieci anni per progettare un nuovo sistema spaziale, spendendo decine di migliaia di milioni di dollari lungo la strada. Questi ritardi e costi ingegneristici rendono penosamente lento il progresso. Negli anni a venire, tuttavia, i sistemi di progettazione assistita dal computer evolveranno verso i sistemi di ingegneria automatizzata. Quando questo accadrà, i ritardi ed i costi ingegneristici si ridurranno enormemente finendo poi per crollare; i sistemi di fabbricazione controllata da computer decurteranno ulteriormente i costi complessivi. Verrà un giorno in cui, assieme, progettazione e produzione automatica saranno in grado di sviluppare sistemi spaziali in tempi e con costi oltre dieci volte inferiori rispetto agli attuali. E il nostro progresso spaziale "salirà alla stelle".  

E a quel punto, i coloni spaziali potrebbero mai guardare indietro interpretando il nostro attuale programma spaziale come la chiave dello sviluppo spaziale? Probabilmente no. Essi avranno assistito a molti più progressi tecnologici realizzati in una manciata di anni di quelli che gli ingegneri spaziali sono riusciti a gestire nelle precedente manciata di decadi. Essi potrebbero ben concludere che IA e Robotica hanno fatto molto più per lo sviluppo dello spazio di quanto abbia fatto un intero esercito di ingegneri della NASA.  

Il passo avanti tecnologico degli assemblatori e l'ingegneria automatizzata si coalizzeranno per condurci verso progressi rispetto ai quali i nostri sforzi spaziali attuali sembreranno piuttosto pittoreschi. Nel capitolo 4, ho descritto come gli assemblatori-replicatori saranno in grado, utilizzando ben poco intervento umano, di costruire un leggero e robusto motore per razzo. Utilizzando processi analoghi, costruiremo interi veicoli spaziali dalle prestazioni eccezionali e dal costo ridottissimo. A parità di peso, i materiali di questi velivoli, essendo dotati di una struttura basata su quella del diamante, avranno approssimativamente una resistenza pari a cinquanta volte quella dell'alluminio usato negli attuali shuttle (nonché quaranta volte la resistenza alle deformazioni elastiche); veicoli costruiti con questi materiali possono essere prodotti in modo da risultare oltre il novanta per cento più leggeri rispetto agli analoghi veicoli odierni. Una volta nello spazio, tali veicoli dispiegheranno i loro collettori solari per rifornirsi di energia in abbondanza. Usando questa energia per alimentare assemblatori (6) e disassemblatori, i veicoli ricostruiranno se stessi durante il volo, adattandosi così alle condizioni mutevoli cui sono sottoposti o semplicemente al capriccio dei loro passeggeri. Oggi, il viaggio spaziale è una sfida. Domani, sarà facile e conveniente.  

Poiché la nanotecnologia di per se stessa si presta a produrre oggetti piccoli, consideriamo la navetta spaziale per trasporto passeggeri più piccola possibile: lo spacesuit (l'abito spaziale). Essendo obbligati all'utilizzo di materiali deboli, pesanti e passivi, gli ingegneri attuali costruiscono tute spaziali goffe e voluminose. Un'occhiata ad una potenziale spacesuit avanzata illustrerà alcune delle possibilità della nanotecnologia.  

Immaginate di essere a bordo di una stazione spaziale che ruoti su se stessa per simulare la normale gravità terrestre. Dopo l'addestramento vi viene consegnata una suit da provare: eccola li appesa alla parete, una cosa grigia dall'aspetto gommoso e corredata da un elmetto trasparente. La afferrate, sollevate il suo non trascurabile peso, vi spogliate e vi infilate attraverso la cucitura dell'apertura frontale.  

Avvertite che la suit è più soffice della più soffice gomma, ma ha una superficie interna untuosa. Scivola addosso facilmente e la cucitura d'entrata si sigilla al solo tocco. Essa è un rivestimento aderente attorno alle vostre dita come lo sarebbe un sottile guanto di cuoio, e si inspessisce progressivamente più su, verso il vostro braccio, fino a diventare spessa quanto una mano nella zona attorno al vostro torace. Alle vostre spalle, a malapena evidente, c'è un piccolo zaino. Attorno alla vostra testa, quasi invisibile, c'è l'elmetto. Dietro il vostro collo, la superficie interna si adatta perfettamente alla vostra pelle, in un abbraccio dal tocco leggero e uniforme che presto diventa quasi impercettibile.  

Vi alzate e camminate attorno, sperimentando la suit. Battete i piedi e non avvertite alcun peso extra dovuto ad essa. Vi piegate e vi stendete, e non sentite nessun impedimento, nessuna grinza, nessun punto di pressione. Quando strofinate fra loro le vostre dita, le sentite sensibili come se fossero nude, ma in qualche modo leggermente più spesse. Quando respirate, l'aria ha un gusto pulito e fresco. Infatti sentite che potreste dimenticarvi del tutto che state indossando una suit. E come se non bastasse, vi sentite altrettanto a vostro agio quando vi incamminate fuori, nel vuoto dello spazio.  

La suit è capace di tutto questo, ed altro ancora, grazie ad una complessa attività interna e ad una struttura la cui tessitura è quasi altrettanto intricata di quella dei tessuti viventi. Un dito di guanto spesso un millimetro ha spazio per un migliaio di livelli, spessi un micrometro ognuno, e composti da nanomacchinari e nanoelettronica attiva. Una toppa della dimensione di un polpastrello ha spazio per un miliardo di nanocomputer meccanici, e il 99, 9 percento del suo volume resta libero per altri componenti.  

Per cui, resta spazio libero in abbondanza per una struttura attiva. Il livello intermedio del materiale della suit (7) è composto da un intreccio tridimensionale di fibre la cui struttura è basata su quella del diamante, e tali fibre agiscono in modo molto simile a muscoli artificiali ma, in più, sono in grado di spingere altrettanto bene di quanto siano in grado di tirare (come discusso nelle note). Queste fibre occupano la maggior parte del volume e rendono il materiale della suit forte come l'acciaio. Mosse da microscopici motori elettrici e controllate da nanocomputer, esse donano al materiale della suit la sua notevole flessibilità, consentendole di allungarsi, contrarsi e piegarsi a seconda delle necessità. Quando, precedentemente, la suit era sembrata soffice al tatto, questa sensazione era dovuta al fatto che la suit era stata programmata ad agire in maniera "soffice". La suit non ha difficoltà a mantenere la sua forma nel vuoto; ed è forte abbastanza da non esplodere nel vuoto come farebbe invece un pallone. Allo stesso modo, non ha difficoltà a sostenere il suo proprio peso o a muoversi per adattarsi ai vostri movimenti rapidamente, dolcemente e senza resistenza. Questa è uno dei motivi per cui sembra quasi che non ci sia affatto.  

Inoltre, avvertite le vostre dita quasi come fossero nude perché sentite la tessitura di quello che toccate. Questo accade perché la superficie della suit è rivestita di sensori di pressione, e la fodera interna della suit è rivestita da strutture attive: il guanto vi fa avvertire la forma di qualsiasi cosa tocchiate, compresi i dettagliati schemi della pressione che l'oggetto esercita, e trasmette lo stesso schema di pressione alla vostra pelle. Può anche invertire il processo, ossia trasmettere all'esterno lo schema dettagliato delle forze esercitate dalla vostra pelle sull'interno del guanto. In questo modo il guanto finge di non esserci, ed alla vostra pelle pare d'essere nuda.  

La suit ha la forza dell'acciaio e la flessibilità del vostro stesso corpo. Se modificate le impostazioni dei controlli della suit, essa continua ad adattarsi ai vostri movimenti, ma con una differenza sostanziale. Invece di trasmettere semplicemente le forze che voi esercitate, potrebbe amplificarle di dieci volte. Allo stesso modo, quando qualcosa si strofina contro di voi, la suit trasmette all'interno solo un decimo della forza (8). Ora siete pronti ad un combattimento di wrestling contro un gorilla.  

L'aria fresca che respirate non dovrebbe sorprendervi; lo zaino include una fornitura di aria e di altri generi di consumo. Tuttavia, dopo pochi giorni all'esterno ed esposti alla luce solare, la vostra aria non si esaurisce: come una pianta, la suit assorbe la luce del sole e l'anidride carbonica che esalate, per produrne ossigeno fresco. Sempre come una pianta (o come un intero ecosistema), essa decompone in molecole semplici le altre scorie che si generano e le riassembla in schemi molecolari di cibo sano e fresco. Di fatto, la suit vi mantiene in condizioni di comfort (9), ben nutriti ed in grado di respirare, e può farlo quasi in qualsiasi posto del sistema solare interno.  

Inoltre, la suit è durevole. Può tollerare il guasto di numerose nanomacchine poiché ne ha molte altre pronte a farsi carico del lavoro. Lo spazio fra le fibre attive lascia spazio ai movimenti di assemblatori e disassemblatori incaricati di riparare i dispositivi danneggiati. La suit ripara se stessa con la stessa velocità con cui si logora.  

Entro i confini del possibile, la suit potrebbe esser corredata di molte altre caratteristiche. Un granello di materiale più piccolo di una capocchia di spillo, potrebbe contenere il testo di ogni libro finora pubblicato, per consentire la sua visualizzazione su uno schermo pieghevole. Un'altro granello potrebbe essere un "seme" contenente i piani progettuali per un insieme di dispositivi più grande dell'insieme di tutti quelli che la razza umana abbia costruito fino ad oggi (10), e contenere inoltre assemblatori-replicatori capaci di fabbricare quantomeno alcuni di questi dispositivi, se non addirittura tutti.  

Inoltre, veloci sistemi di IA tecnica come quelli descritti nel capitolo precedente potrebbero progettare la suit in una sola mattinata (11), e terminare la sua costruzione il pomeriggio stesso.  

Tutto quello che realizziamo nello spazio con la moderna tecnologia di mole verrà rapidamente e drammaticamente sorpassato poco dopo l'avvento della tecnologia molecolare e dell'ingegneria automatizzata. In particolare, costruiremo assemblatori molecolari che possano funzionare nello spazio (12). Questi replicatori utilizzeranno energia solare, così come fanno le piante, e con tale energia convertiranno i detriti asteroidali in copie di se stessi e prodotti utilizzabili dagli uomini. Con tali replicatori, riusciremo ad afferrare saldamente le risorse del sistema solare.  

Finora, molti lettori avranno notato che questa discussione, come pure altre in precedenza, suona proprio come fosse fantascienza. Alcuni potrebbero esserne compiaciuti, altri invece potrebbero accogliere con timore temere l'eventualità che le possibilità future presentino davvero questa caratteristica. Altri ancora, tuttavia, potrebbero essere dell'opinione che "somigliare alla fantascienza" sia in qualche modo un presupposto per poter liquidare il discorso. Questa sensazione è comune e merita di essere analizzata.  

Tecnologia e fantascienza hanno a lungo condiviso una curiosa relazione. Nell'immaginare le tecnologie future, gli scrittori di fantascienza sono stati guidati in parte dalla scienza, in parte dai desideri umani, ed in parte dalla domanda di mercato per storie bizzarre. Alcune delle loro invenzioni in seguito si realizzarono davvero, perché le idee che sembravano plausibili ed interessanti nella finzione narrativa talvolta si dimostravano attraenti e possibili nella realtà. Inoltre, quando gli scienziati o gli ingegneri intravedono una sensazionale possibilità futura, come per esempio il volo spaziale tramite razzi, gli scrittori di fantascienza di solito si appropriano dell'idea e la rendono popolare.  

In seguito, quando i progressi ingegneristici spostano queste possibilità più vicino alla effettiva realizzabilità, altri scrittori esaminano i fatti e ne descrivono le prospettive. Queste descrizioni, a meno che non siano davvero astratte, "suonano" come fantascienza. Le possibilità future spesso assomigliano alla fantascienza di oggi, proprio come gli odierni robot, astronavi e computer assomigliano alla fantascienza di ieri. E come potrebbe essere altrimenti? Le tecnologie drasticamente nuove suonano come fantascienza perché gli autori di fantascienza, a dispetto delle loro frequenti fantasticherie, non sono ciechi, ed in più nutrono un genuino interesse professionale per la tecnologia.  

Spesso, gli autori di fantascienza piegano agli scopi della narrazione (ossia "falsificano") il contenuto scientifico delle loro storie, di modo da "giustificare" delle tecnologie sensazionali. Alcuni pensatori un po' confusi, prendono queste descrizioni di progressi tecnici sensazionali, e ne estrapolano un quadro coerente utilizzando questa scienza contraffatta, ignorando però il contesto in cui essa compariva. E questo è molto spiacevole. Quando gli ingegneri estrapolano delle proiezioni riguardanti delle abilità future, verificano sperimentalmente le loro idee e le evolvono per adattarle alla migliore comprensione delle leggi della natura fra quelle di cui disponiamo al momento. E' indispensabile distinguere i concetti che ne risultano dalle idee evolutesi per adattarsi a soddisfare la domanda sul mercato di narrativa. Le nostre vite dipendono da questo.  

Molte cose resteranno comunque impossibili, persino per la tecnologia molecolare. Nessuna suit spaziale, per quanto meravigliosa, sarà mai in grado di comportarsi come un razzo capace di spingervi avanti ed indietro, interminabilmente ed a grandissime velocità, così come nessuna suit vi permetterà di sopravvivere a grandi esplosioni, o attraversare i muri, o semplicemente di restare indefinitamente freschi in una stanza calda ed isolata. Dobbiamo spingerci molto lontano prima di raggiungere i limiti del possibile, tuttavia questi limiti esistono. Ma si tratta di un argomento che verrà ripreso più tardi.  

Abbondanza    

Risorse dello spazio, assieme ad assemblatori ed ingegneria automatizzata, gettano le basi per un futuro di grande abbondanza materiale. Cosa si intenda esattamente con questa affermazione può comprendersi meglio esaminando i costi.  

I costi riflettono i limiti delle nostre risorse e delle nostre capacità; costi alti indicano risorse scarse ed obiettivi difficili da raggiungere. I profeti della scarsità hanno in effetti predetto la crescita vertiginosa dei costi, e con essa un certo tipo di futuro. Il costo delle risorse, comunque, dipende sempre dalla tecnologia. Sfortunatamente, gli ingegneri che hanno tentato di prevedere il costo delle future tecnologie si sono di solito imbattuti in un groviglio di dettagli e di incertezze che si è dimostrato impossibile da districare. Questo problema ha occultato la nostra comprensione del futuro.  

La prospettiva dei replicatori assemblatori, dell'ingegneria automatizzata e delle risorse spaziali taglia questo nodo Gordiano della previsione dei costi. Oggi, il costo dei prodotti include i costi distinti di lavoro, capitale, materiali grezzi, energia, siti di produzione, eliminazione dell'inquinamento, organizzazione, distribuzione, tassazione, e progetto. Per comprendere come cambierà il costo totale, consideriamo questi elementi uno per uno.  

Lavoro:  

Per costruire assemblatori-replicatori, dopo che questi siano stati realizzati per la prima volta, non ci sarà bisogno di alcun lavoro umano. Di quale utilità potrebbero essere le mani umane nel far funzionare un assemblatore? Inoltre, disponendo anche di dispositivi robotici di varie dimensioni per assemblare in sistemi più grandi le singole parti costruite dagli assemblatori-replicatori, l'intero processo di fabbricazione dall'assemblaggio delle molecole all'assemblaggio dei grattacieli potrebbe affrancarsi del tutto dal costo del lavoro.  

Capitale:  

I sistemi basati sugli assemblatori, se propriamente programmati, costituiranno di per se stessi un capitale produttivo. Assieme con macchine robotiche più grandi, saranno in grado di costruire virtualmente ogni cosa, incluse copie di se stessi. Poiché questo capitale auto-replicante saprà raddoppiarsi molte volte in un giorno, solo la domanda e le risorse disponibili potranno limitarlo. Un capitale che si possiede in quantità dipendente dalla necessità, non costa virtualmente nulla.  

Materiali grezzi:  

Poiché le macchine molecolari disporranno gli atomi nel modo più vantaggioso, poco materiale può bastare per fare molto. Gli elementi più comuni, come idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno, alluminio e silicio, sembrano essere i migliori per la costruzione della maggior parte della massa contenuta nella maggior parte delle strutture, dei veicoli, dei computer, degli abiti e così via: questi elementi sono leggeri e formano legami chimici molto forti. Poiché polvere ed aria contengono questi elementi in abbondanza, i materiali grezzi possono essere economici come la polvere.  

Energia:  

Gli assemblatori saranno in grado di funzionare alimentati da energia chimica o elettrica. Sistemi costruiti dagli stessi assemblatori convertiranno l'energia solare in energia chimica, come fanno le piante o le fotocelle solari. Le celle solari esistenti sono già più efficienti delle piante. Poiché i collettori solari saranno costruiti a loro volta da assemblatori-replicatori, carburante e potenza elettrica costeranno ben poco.  

Siti di produzione:  

Il sistema di produzione basato sugli assemblatori occuperà poco spazio. La maggior parte dei sistemi potrebbero stare in un armadio (o in un ditale, o nella cruna di un ago). I sistemi più grandi, se qualcuno volesse realizzare qualcosa che richiede una insolita estensione spaziale, potrebbero essere piazzati sottoterra o nello spazio. A questo scopo, la produzione basata sugli assemblatori potrà economicamente fabbricare sia macchine scavatrici che navi spaziali.  

Eliminazione dell'inquinamento:  

I sistemi assemblatori saranno capaci di mantenere il controllo degli atomi che utilizzano, rendendo la produzione altrettanto pulita del processo di crescita di un albero di mele, o persino più pulita. Se poi il "frutteto" rimanesse troppo sporco o troppo brutto, saremo in grado di rimuoverlo interamente, facendolo scomparire dalla faccia della Terra (13).  

Organizzazione:  

Attualmente, gli impianti industriali per la produzione richiedono una organizzazione per coordinare orde di lavoratori e dirigenti. Le macchine per la produzione basata sugli assemblatori non conterranno nessuna persona. Più semplicemente, si insedieranno in un posto e produrranno le cose che gli sono state richieste. La loro programmazione iniziale fornirà tutta l'organizzazione e l'informazione di cui esse hanno bisogno per fabbricare una gran varietà di prodotti.  

Distribuzione:  

Con veicoli automatici che scorrono in tunnel fabbricati da economiche macchine scavatrici, la distribuzione non ha bisogno né di usare lavoro umano, né di deturpare il paesaggio. Poiché ci sarebbero assemblatori ovunque, sia in casa che in ambienti pubblici, ci sarà meno bisogno della distribuzione stessa.  

Tassazione:  

La maggior parte delle tasse preleva una percentuale fissa dal prezzo di un dato prodotto, e quindi incide sul costo del prodotto in quella fissata percentuale. Se il costo è trascurabile, la tassa sarà trascurabile. Inoltre, gli stessi governi avranno i propri replicatori e i propri materiali grezzi, per cui avranno meno motivo di tassare la gente.  

Progettazione:  

Ai punti già esaminati qui sopra, va aggiunta un'altra giustificazione dei bassi costi di produzione. I sistemi di IA tecnica, evitando il costo del lavoro ingegneristico, elimineranno virtualmente il costo di progettazione. Questi sistemi IA risulteranno economici a loro volta, sia da un punto di vista produttivo che da un punto di vista operativo, poiché saranno stati fabbricati da assemblatori e non avranno alcuna inclinazione a fare null'altro che progettare.  

In breve, al termine di un lungo periodo di proficui sviluppi delle tecnologie molecolari e dei computer, i costi di progettazione e fabbricazione caleranno drammaticamente. Poco più sopra ho parlato di materie prime "economiche come la polvere" e, di fatto, gli assemblatori saranno in grado di fabbricare quasi qualunque cosa a partire da polvere e luce solare.  

Le risorse spaziali, comunque, cambieranno il già economico valore della "economica polvere" deprezzandolo ulteriormente: il terriccio agricolo ha pur sempre un suo valore nell'ecosistema della Terra, ma i detriti degli asteroidi provengono da un deserto morto e desolato per cui la loro terra varrà ancor meno. Per lo stesso motivo, gli assemblatori nello spazio funzioneranno con la luce proveniente direttamente dal Sole.  

Le risorse spaziali sono immense. Un asteroide potrebbe seppellire un continente della Terra sotto uno strato di materie prime profondo un chilometro. Lo spazio inghiotte il 99,999999955 per cento di tutta la luce del Sole che non colpisce la Terra, e la maggior parte di questa radiazione luminosa si perde nel vuoto interstellare.  

Lo spazio ha materia, energia e "spazio" a sufficienza per progetti di vaste dimensioni, incluse enormi colonie spaziali. I sistemi basati sui replicatori saranno capaci di costruire mondi con scale comparabili a quelle di continenti e somiglianti ai cilindri del Dr. O'Neill's ma fatti di materiali robusti a base di carbonio. Con questi materiali e con l'acqua prelevata dalle lune ghiacciate del sistema solare esterno, saremo in grado di creare non soltanto dei terreni nello spazio, ma anche mari interi più vasti e più profondi del Mediterraneo. Questi nuovi e vasti suoli e mari costruiti con energia e materiali prelevati dallo spazio, in termini di risorse non costeranno quasi nulla alla Terra. Il principale requisito sarà programmare il primo replicatore, ma in questo compito ci verranno in aiuto i sistemi IA. Il problema più grande sarà unicamente decidere quello che desideriamo fare.  

Come Konstantin Tsiolkovsky (14) ha scritto sul finire del dicianovesimo secolo, "L'uomo non resterà per sempre sulla terra; la ricerca di luce e spazio lo porterà a diffondersi oltre i confini dell'atmosfera, dapprima timidamente, ma infine per conquistare l'intero sistema solare". Nello spazio morto porteremo vita.  

E i replicatori ci doneranno le risorse per afferrare le stelle. Una vela solare in viaggio verso una stella e spinta dalla sola luce solare, si troverebbe presto a navigare libera nell'oscurità, più veloce di qualsiasi razzo moderno ma pur sempre così lentamente che impiegherebbe millenni per attraversare l'abisso interstellare. Possiamo tuttavia costruire una formidabile schiera di proiettori laser orbitanti attorno al Sole, e con una tale schiera dirigere un raggio fino a molto oltre il nostro sistema solare (15) affinché spinga una vela quasi fino alla velocità della luce. La traversata, in tal caso, richiederebbe soltanto degli anni.  

Arrestare la vela rappresenta un problema. Freeman Dyson della Princeton suggerisce di frenarla con i campi magnetici associati alla lieve ionizzazione dei gas interstellari (16). Robert Forward degli Hughes Research Laboratories suggerisce (17) di ritirare il raggio, e attivare un nuovo raggio che parta dalla stessa vela e che sia diretto in verso opposto al moto della vela, in modo da decelerarne un'altra più piccola che viaggia in coda alla prima. In un modo o nell'altro (e ce ne sono molti altri), le stelle si trovano entro la nostra portata.  

Per un lungo tempo a venire, tuttavia, il solo sistema solare può fornirci opportunità a sufficienza. Lo spazio in prossimità della Terra è sufficiente per creare paesaggi con un'area complessiva milioni di volte quella della Terra (18). Nulla ci obbligherà ad fermare l'emigrazione verso questi spazi e non sarà indispensabile far ritorno di tanto ogni tanto a visitare la vecchia patria. Non avremo neanche problemi a rifornire di energia il sistema di trasporto, poiché la luce solare inonda la Terra in soli dieci minuti con una energia (19) sufficiente a portare in orbita l'intera popolazione attuale. Viaggio spaziale e insediamenti spaziali saranno entrambi buon mercato. Se faremo un uso saggio della tecnologia molecolare, i nostri discendenti si domanderanno con meraviglia cosa abbia potuto tenerci imbottigliati sulla Terra così a lungo, ed in una così grande povertà.  

La società a somma positiva    

Potrebbe sembrare che il costo di ogni cosa, persino del terreno (a meno che non ci si metta a scavare migliaia di chilometri di roccia sotto il suolo), dovrà crollare a zero. In un certo senso questo è quasi vero, ma in un altro senso è anche, in una certa misura, falso. La gente attribuirà sempre un valore a materia, energia, informazione ed a autentici servizi umani, perciò ogni cosa avrà ancora il suo costo. E sul lungo periodo, ci troveremo faccia a faccia con i veri limiti allo sviluppo, per cui il costo delle risorse non potrà mai essere accantonato del tutto.  

Ciò nonostante, se sopravviveremo, replicatori e risorse spaziali ci condurranno in una lunga era durante la quale gli autentici limiti delle risorse non riusciranno ancora a metterci alle strette; un'era in cui, secondo i nostri attuali standard, persino una immensa ricchezza sembrerà virtualmente gratuita. Questo potrebbe sembrare troppo bello per essere vero, ma la natura (come al solito) non impone i suoi limiti in base alle sensazioni umane. I nostri antenati un tempo pensavano che parlare a qualcun'altro al di là del mare (distante molti mesi di viaggio di navigazione a vela) sarebbe stato troppo bello per essere vero, e tuttavia i cavi sottomarini ed i satelliti sopra il mare funzionano davvero.  

Ma c'è anche un'altra risposta, meno piacevole per quelli che pensano che gli assemblatori siano troppo belli per essere veri: gli assemblatori minacciano anche di portarci dei rischi, nonché armi più pericolose di quelle mai viste da chiunque finora. Se la nanotecnologia potesse essere evitata e non potesse essere controllata, la gente equilibrata la eviterebbe. Pare certo, nondimeno, che la corsa tecnologica produrrà gli assemblatori partendo dalle biotecnologie così come era certo che essa avrebbe prodotto le navette spaziali partendo dai missili. I vantaggi militari offerti, da soli, saranno sufficienti a rendere quasi inevitabili i progressi. Gli assemblatori sono inevitabili, ma forse controllabili.  

La nostra sfida è evitare i pericoli ma questo richiederà collaborazione, e noi siamo più propensi a collaborare se comprendiamo quanto abbiamo da guadagnarne. La prospettiva dello spazio e degli assemblatori-replicatori potrebbe aiutarci a spazzare via alcuni memi antichi e dannosi.  

La vita umana era un tempo come un gioco a somma zero. L'umanità viveva vicina al suo limite ecologico e le tribù lottavano contro altre tribù per contendersi lo spazio vitale. Dove c'erano pascoli o terreni agricoli e di caccia, se un gruppo ne aveva di più c'era di sicuro un altro gruppo che doveva averne di meno. Poiché ogni guadagno doveva grosso modo essere compensato da una perdita da qualche altra parte, i benefici complessivi si assommavano a zero. Eppure la gente, che su altri aspetti cooperava comunque, riuscì a prosperare. E così i nostri antenati non impararono solo ad arraffare, ma anche a cooperare e costruire.  

Dove erano coinvolte tasse, o trasferimenti di denaro e conflitti di corte, più per qualcuno significava ancora una volta meno per qualche altro. Con lentezza, aggiungiamo pian piano qualcosa al benessere totale, ma la redistribuzione è rapida. Se consideriamo un qualsiasi specifico giorno, le risorse sembrano fissate, il che fa nascere l'illusione che la vita sia un gioco a "somma zero". Questa illusione suggerisce che una collaborazione estesa sia inutile, perché il nostro guadagno dovrà derivare dalla perdita di qualche avversario.  

La storia dei progressi umani dimostra invece che il gioco del mondo può essere a somma positiva. L'accelerazione della crescita economica durante i secoli recenti mostra che il ricco può diventare ancora più ricco mentre il povero diventa più ricco. A dispetto della crescita della popolazione (e dell'idea di dover dividere una torta fissa) il benessere medio pro-capite considerato sull'intera estensione mondiale, incluso quello del Terzo Mondo, è cresciuto costantemente. Fluttuazioni economiche, capovolgimenti locali, e la tendenza naturale dei media a focalizzarsi sulle cattive notizie, si combinano per oscurare i fatti riguardanti lo sviluppo economico, ma le registrazioni pubbliche lo evidenziano abbastanza chiaramente. Le risorse spaziali e gli assemblatori-replicatori accelereranno questa tendenza storica ben oltre i sogni degli economisti, catapultando la razza umana in un nuovo mondo.  


Note e bibliografia
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