Per quanto riguarda la risposta alla prima domanda, bisogna innanzitutto distinguere se il veicolo spaziale ha passeggeri a bordo o trasporta soltanto strumentazione. Bisogna poi considerare che il propellente utilizzato per accelerare un veicolo spaziale dopo che non è più sotto l’influenza dell’attrazione gravitazionale terrestre, è di vari tipi, è cambiato dai primi voli a quelli attuali e, non ultimo dipende da dove si vuole inviare la sonda.

In passato, per sonde senza passeggeri, sono stati usati anche motori a propulsione ionica specialmente se l’obiettivo era lo spazio profondo, ad esempio oltre Plutone (Pioneer, Voyager). In questi casi il veicolo non era programmato per un ritorno e il motore può funzionare per decenni con un peso molto ridotto di carburante. I Voyager, partiti negli anni ’70, viaggiano ancora oggi a velocità di crociera di circa 60000 km/h. Questa è una velocità circa 10 volte maggiore di quella ottenibile con propellenti chimici che, inoltre, sono meno efficienti, pesano molto e si esauriscono presto. Si calcola che circa 80Kg di propellente chimico vengano consumati durante 20 mesi di viaggio. Oggi gran parte del propellente è un composto a base di idrazina perché considerata meno costosa è più sicura. Le distanze massime coperte con gli attuali mezzi, spesso una combinazione di più soluzioni, sono di circa 500 milioni di km/anno. Il satellite Helios detiene il primato della velocità raggiunta con 252792 Km/h.

Le missioni scientifiche, senza passeggeri, per i voli verso i pianeti lontani usano il metodo della fionda gravitazionale, ideato dall’italiano Giuseppe (Bepi) Colombo. Questo metodo consiste nel lanciare il veicolo spaziale verso un pianeta vicino e sfruttare l’accelerazione generata dall’attrazione  gravitazionale per trasmettere impulso al veicolo stesso accelerandone il moto senza fare molto uso di propellente. Altri metodi implicano vele solari che usano la radiazione solare come forza propellente. Tutti questi metodi comportano velocità abbastanza basse (anche se enormi rispetto a quelle raggiungibili sulla Terra) e quindi tempi lunghi di viaggio (anni per raggiungere un pianeta lontano, decenni per uscire dal sistema solare).

Argomenti diversi devono essere usati per i voli umani. L’esperienza acquisita sulle stazioni spaziali ha molto contribuito alla determinazione dei limiti a cui sono soggetti gli astronauti (uno dei maggiori limiti è la lunga esposizione alla radiazione cosmica). I viaggi umani comprendono un viaggio di ritorno oltre a quello di andata. Più lungo è il viaggio, più aumenta il peso per cibi, acqua e suppellettili necessarie all’equipaggio. Non parliamo del carburante che deve essere più del doppio di quello necessario ad un viaggio di sola andata. L’unica esperienza di missioni con umani, andata e ritorno da un corpo celeste diverso dalla terra, sono le missioni Apollo per la conquista della Luna. La velocità massima la raggiunse l’Apollo 10 con 39896 Km/h ma per breve tempo.

Non ho elementi per predire quali e quanti progressi saranno ottenuti in futuro. Progetti di mandare l’uomo su Marte sono in discussione sia alla Nasa che nell’europea ESA. Predizioni ottimistiche dicono tra 15 anni. Naturalmente una serie di studi sono in corso in varie parti del mondo per perfezionare sia motori che propellenti. Gli ottimisti prevedono da uno a due mesi di viaggio solo per l’andata. Non è qui il luogo per discutere la complicazione di un viaggio del genere ne delle dimensioni dell’astronave, del peso e del veicolo di ritorno né, tantomeno, dei costi che una missione simile comporta. Le auguro lunga vita ma non è per nulla scontato che riuscirà a essere presente quando questo viaggio avverrà.

La risposta alla seconda domanda è no. La velocità di 300000 km/s che la luce ha nel vuoto è una costante della fisica. Tentativi sia teorici che sperimentali non sono mai riusciti a dimostrare il contrario. Alcune teorie predicono particelle elementari, i tachioni, la cui velocità potrebbe superare quella della luce. Non esiste nessuna evidenza che queste particelle esistono. Pure se esistessero per noi sarebbe completamente irrilevante. Un corpo solido, umano o inerte, non può neppure lontanamente avvicinarsi a velocità paragonabili a quelle della luce. Prego notare che le velocità di cui alla prima domanda sono in Km/h mentre quella della luce riportata sopra è in Km/s che corrisponde a poco più di un miliardo di Km/h. Con riferimento ai voli spaziali ed alle astronavi si noti che la stella a noi più vicina dista più di 4 anni luce (per ottenere la distanza si moltiplichi 4 per un miliardo per il numero di ore in un anno, circa 30 milioni). Qui non è questione di lunga vita, i viaggi stellari rimarranno dominio di star treck per un bel po’.