The Martian, noto in Italia come Sopravvissuto, è un film conosciuto da molti in cui l’astronauta Mark Watney, interpretato da Matt Damon, rimane bloccato su Marte e deve aspettare il ritorno dei suoi compagni per essere salvato.

Oggi andremo ad analizzare uno degli aspetti più affascinanti del film: la manovra Rich Purnell.

Durante il film, l’equipaggio della nave scopre che il loro amico, presunto morto, è ancora vivo e decide di tornare indietro. Il problema è che anche loro sono a corto di cibo e provviste per un prolungamento della missione, e il tempo stringe. Rich Purnell, giovane astrofisico del JPL (Jet Propulsion Laboratory), sviluppa un piano che prevede che la navicella, diretta verso la Terra, anziché rallentare, acceleri sfruttando la gravità terrestre per ottenere ulteriore velocità e dirigersi di nuovo verso Marte. Durante questo sorvolo della Terra vengono inviate le provviste necessarie. Sfruttare la gravità di un pianeta come mezzo di propulsione non solo è realistico, ma è una tecnica ampiamente utilizzata in diverse missioni spaziali, come Voyager 1, Voyager 2 e Cassini–Huygens. Questa tecnica si chiama effetto fionda gravitazionale e, proprio come una fionda, lancia un oggetto, ma senza bisogno di un elastico: ci pensa la gravità. Questo effetto serve ad aumentare la velocità della sonda, modificarne la direzione e quantità di moto.

Ma in fisica nulla si crea e nulla si distrugge, quindi da dove deriva questo aumento di energia e quantità di moto? Dal pianeta stesso. Infatti, la sonda prende una piccolissima parte dalla quantità di moto del pianeta. Questo “furto” non ha conseguenze apprezzabili sul pianeta, ma consente alla sonda di raggiungere velocità enormi che richiederebbero quantità gigantesche di propellente. L’effetto fionda ha consentito a molte missioni di diminuire sia i tempi di viaggio sia il carburante necessario. Quasi sempre si è utilizzata la gravità di Giove, il re dei pianeti, per massimizzare l’effetto. Più grande e veloce è il pianeta, maggiore sarà l’accelerazione ottenuta. Ma nessuno vieta di fare lo stesso con mondi più piccoli come la Terra. questo è esattamente quello che accade nel film. Fin qui la pellicola rimane abbastanza realistica, ma ci sono alcune considerazioni da fare. Come ogni opera cinematografica che si rispetti, l’intera manovra è abbastanza semplificata. Infatti le finestre orbitali reali sono rigidissime e nel film tutto avviene in tempi molto favorevoli alla trama. Nella realtà, missioni e lanci richiedono che i pianeti si trovino nella giusta posizione e che tutto avvenga in momenti estremamente precisi affinché la traiettoria funzioni correttamente. Non si tratta semplicemente di muoversi da un punto A a un punto B, come sulla Terra. Nello spazio, infatti, sia il punto di partenza sia quello di arrivo sono in continuo movimento, e bisogna calcolare la traiettoria corretta per non mancare il bersaglio e, soprattutto, per impiegare meno tempo possibile. La finestra di lancio è l’intervallo di tempo durante il quale una partenza permette di raggiungere il bersaglio desiderato. Tutto questo richiedeva, e richiede ancora oggi, calcoli e correzioni incredibilmente precise. Oggi utilizziamo supercomputer, ma in passato gran parte dei calcoli veniva eseguita quasi interamente a mano e con fogli di calcolo.

Il film, pur semplificando tempi, calcoli e condizioni operative, riesce a rappresentare correttamente il principio fisico alla base delle missioni interplanetarie: sfruttare la gravità dei pianeti per ottimizzare energia e traiettorie. È proprio grazie a idee come questa che sonde reali hanno potuto raggiungere regioni dello spazio altrimenti inaccessibili.

The Martian mostra bene un aspetto importante della scienza moderna: anche le soluzioni più “impossibili” nella narrazione possono avere solide basi nella fisica reale, a patto di comprendere a fondo le leggi che governano il moto nello spazio.