La idea de viajar a las estrellas más cercanas ha sido discutida en la literatura de ciencia ficción durante muchos años. Sin embargo, el primer documento técnico que aborda la controversia -porque se trata de un asunto sumamente controvertido— de manera matemática, fue escrito en 1952 por Les Shepherd (1), un miembro activo de la Sociedad Interplanetaria Británica. La investigación interestelar se sostuvo luego por los miembros del BIS (Sociedad Interplanetaria Británica) a lo largo de su historia, culminando en los años setenta con el Proyecto Dédalus (2) y su sucesor, el Proyecto Ícaro (3), en 2009.
A lo largo de los años setenta y ochenta, el JBIS (Diario de la Sociedad Interplanetaria Británica) publicó los célebres números con «portada roja» (editados por Tony Martin & Alan Bond) que versaban sobre los estudios interestelares. Contenían ponencias de notables colaboradores como Robert Forward y Greg Matloff, pioneros en este campo. JBIS siempre ha sido una de las principales publicaciones comprometidas que permitió y, de alguna manera, fomentó las discusiones sobre un tema tan especulativo.
Cuando se aborda la navegación interestelar, el inconveniente inmediato que surge es la distancia. Dado que el tiempo de tránsito es proporcional a la distancia, la única forma de llegar en un corto periodo de tiempo a las estrellas es ir rápido -obvio—, lo cual conlleva, asimismo, otra interrogante a resolver no menor: la propulsión. Lo que cualquier sistema de propulsión aspira a lograr es una alta velocidad de escape (alto impulso específico) para así imprimir, también, una alta velocidad a la nave estelar, algo que facultaría una aceleración de moderada a alta, por un lado, y una duración de crucero razonable del orden de décadas, por otro; y, quizás, alcanzar las estrellas más cercanas en el lapso de tiempo equivalente a la duración media de una vida humana.
Los sistemas de propulsión química actuales, como los utilizados en el cohete Saturno V o el transbordador espacial, simplemente no liberan suficiente energía para abordar el rompecabezas. Por tanto, los diseñadores se ven impulsados a buscar combustibles más exóticos. Los sistemas de propulsión eléctrica, nuclear-eléctrica y nuclear-térmica ofrecen prestaciones capaces de enviar sondas a todo el sistema solar y más allá, tal vez hasta la nube de Oort (4). Pero tal nave estelar tendría que llevar cargas útiles de poca masa y no sería capaz de hacer un viaje interestelar. La propulsión por fusión ofrece este potencial, debido al rendimiento energético del combustible, y puede permitir misiones a las estrellas más cercanas en décadas.
Si se pudiera construir un sistema Bussard Ramjet (5), entonces el combustible podría ser recogido en ruta y las velocidades relativistas -el límite viene establecido por la velocidad de la luz en el vació: aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo— podrían, en teoría, incluso ser posibles, pero hay varios contratiempos técnicos que impiden que el estatoreactor (6) interestelar funcione, incluyendo el aumento de la resistencia a medida que la nave espacial se sumerge en el espacio interestelar.
Sistema Bussard Ramjet. Cortesía de NASA
Los combustibles basados en antimateria (7) también ofrecen tal potencial, pero la disponibilidad tecnológica de las instalaciones de fabricación basadas en élla es muy baja; además, existen muchas incógnitas previas a resolver relacionadas con la forma de contenerla en un espacio cerrado que no pueden quedar sin descifrar antes de plantear siquiera la posibilidad de manipular un agente tan extremadamente caro, volátil y peligroso.
Una forma de evitar el problema de la propulsión interestelar (por ejemplo, la necesidad de transportar una masa de reacción) es dejar la fuente de combustible en casa. Este es el método propuesto para prototipos como la vela solar que usa fotones de luz estelar para impulsar una nave espacial en su viaje. Sin embargo, debido a que la luz de las estrellas decae de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia con la fuente, eventualmente la intensidad de esta luz -haz de fotones que impactan contra la vela— se reduciría en un momento dado y ya no sería posible una mayor aceleración. Un sistema de velas de propulsión láser evita este problema desplegando un láser gigante en órbita alrededor del Sol, enviando el intenso y estrecho haz monocromático hacia la vela, que permitiría -en teoría— alimentarse indefinidamente usando lentes Fresnel gigantes. Otra alternativa es utilizar un sistema de irradiación por microondas.
Ideas aún más exóticas, si caben, para llegar a las estrellas más cercanas desechan la necesidad de llevar una masa de reacción. Los conceptos llamados' Space Drive' diseñarán la energía de vacío cuántica del espacio mismo.
Otra alternativa es conocida como la «unidad warp», tan amada por los fanáticos de la ciencia ficción, que predice la manipulación de los campos gravitacionales del espacio para colapsar y expandir las distancias entre la nave espacial y cualquier objetivo lejano. La existencia de campos gravitacionales colapsados también podría ser utilizada en forma de «agujeros negros», «agujeros de gusano» y «agujeros blancos», todos ellos restos de estrellas moribundas. Si fuera posible para una nave espacial atravesar estos pozos intensos de gravedad y sobrevivir el tránsito, entonces cualquier lugar del Universo podría ser alcanzado en cuestión de minutos u horas. Quienquiera que entre en el peliagudo tema de los viajes interestelares pronto aprende que no hay escasez de ideas; no obstante, ese maremágnum de conceptos sólo serán evaluaciones de ingeniería creíbles utilizando las leyes conocidas de la física. Las especulativas, a su tiempo si se confirman, nunca en caso contrario.
Además de la propulsión, los viajes interestelares presentan muchos otros desafíos técnicos para los diseñadores de naves espaciales. Esto incluye comunicaciones de larga distancia utilizando sistemas de antenas de alta ganancia o láseres ópticos. Otro problema es el bombardeo del polvo interestelar sobre la zona frontal de la nave espacial, cuya energía cinética de impacto aumenta la velocidad a la que viaja la nave espacial. La navegación a larga distancia también es un problema, y los instrumentos tienen que realizar mediciones de paralaje de alta precisión en sistemas de estrellas distantes para poder navegar con cuidado y seguridad hasta su objetivo. Cuanto mayor sea la masa del vehículo, más propulsor será necesario para que haya una ejecución de diseño suficientemente apropiada como para mantener una carga útil de baja masa científica.
Xarooch Franco
Xarooch Franco tradujo al español y adaptó al castellano el contenido publicado por la BRITISH INTERPLANETARY SOCIETY.
En preparación, ya, el próximo artículo (adelanto):
Cómo podría el ser humano viajar a las estrellas sin «unidad warp» o manipulación de los campos gravitacionales.
El viaje es posible, así que un puñado de investigadores están trabajando para ver si se podría crear un impulso warp del tipo Star Trek, o quizás algo parecido a un agujero de gusano artificial creado específicamente al propósito.
Aclaraciones y referencias que se citan en el texto:
(1) Leslie Robert Shepherd nació en 1918 y falleció en febrero de 2012. Fue un actor clave en la creación de la Federación Astronáutica Internacional (IAF), convirtiéndose en su tercer presidente en 1957 -en el 8º Congreso de Barcelona, apenas una semana después del lanzamiento de Sputnik— y en 1962 sería llamado a presidir la Federación por vez. Especialista en fisión nuclear y profundamente implicado en la tecnología de reactores nucleares, Shepherd fue uno de los miembros fundadores de la Academia Internacional de Astronáutica (IAA) y presidente del Comité de Exploración Espacial Interestelar, que se reunió por primera vez en el Congreso de la IAF en Lausana (Suiza) en 1984.
(2) El proyecto Daedalus fue un estudio conducido entre 1973 y 1978 por la Sociedad Interplanetaria Británica para realizar un diseño plausible de nave espacial no tripulada para realizar viajes interestelares. Una docena de científicos e ingenieros conducidos por Alan Bond trabajaron en el proyecto y propusieron como motor principal un cohete de fusión.
(3) El Proyecto Ícaro es un estudio teórico de ingeniería para desarrollar una nave interestelar, dió comienzo el 30 de Septiembre de 2.009 y su duración está prevista en 5 años (es decir, en 2.014). está intimamente ligado al Proyecto Dédalo pues, no en vano, la BIS es la patrocinadora de ambos estudios (Ícaro era el hijo del arquitecto Dédalo, constructor del laberinto de Creta en la mitología Griega).
(4) La nube de Oort (también llamada nube de Öpik-Oort, en honor a Ernst Öpik y Jan Oort) es una nube esférica de objetos transneptunianos hipotética (es decir, no observada directamente) que se encuentra en los límites del sistema solar, casi a un año luz del Sol, y aproximadamente a un cuarto de la distancia del sol a Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro sistema solar. Las otras dos acumulaciones conocidas de objetos transneptunianos, el cinturón de Kuiper y el disco disperso, están situadas unas cien veces más cerca del Sol que la nube de Oort. Según algunas estimaciones estadísticas, la nube podría albergar entre uno y cien billones (1012 - 1014) de objetos, siendo su masa unas cinco veces la de la Tierra.
(5) El Bussard ramjet es un concepto futurista de propulsión a reacción para vehículos espaciales, propuesto en 1960 por el físico estadounidense Robert W. Bussard, y popularizado por la novela de Poul Anderson Tau Zero, por Larry Niven en su serie de libros del Espacio Conocido, por Vernor Vinge en su serie de Zonas del Pensamiento y por el astrónomo y divulgador Carl Sagan, en su serie de televisión y libro Cosmos. También los estatocolectores Bussard se han visto en la serie de televisión Star Trek, donde ellos están ubicados en los extremos brillantes de las barquillas warp de las naves, aunque el hidrógeno no es usado como combustible nuclear. Si lo desea, puede ampliar información aquí.
(6) Un estatorreactor es un tipo de motor de reacción que carece de compresores y turbinas, pues la compresión se efectúa debido a la alta velocidad a la que ha de funcionar. El aire ya comprimido se somete a un proceso de combustión en la cámara de combustión y una expansión en la tobera de escape. El régimen de trabajo de este motor es continuo. También conocido por su nombre inglés «ramjet», si el estatorreactor es de combustión subsónica, y «scramjet», si el estatorreactor es de combustión supersónica. Si lo desea, puede ampliar información aquí.
(7) Antimateria, -como indica su nombre— es lo contrario de la materia (en la materia ordinaria, el protón tiene carga positiva y el electrón negativa; con la antimateria sucede todo lo contrario, es el protón el que tiene carga positiva y el electrón, negativa). De su poder devastador baste un botón de muestra: con un sólo gramo sería posible disponer de suficiente energía como para cubrir todo el consumo de petróleo -y sus derivados— durante más de 20 años, eso si fuésemos capaces de contenerla y liberarla a medida que se necesita. También sería factible sostener todo el consumo eléctrico de una ciudad de alrededor de 100.000 habitantes durante unos 240 años. Ahh, un dato curioso que se me olvidaba: un plátano emite cada 75 minutos una particula de antimateria. Poner en contacto ambas entidades físicas resulta verdaderamente aterrador, pero estén tranquilos, no es tarea fácil en absoluto: crear un gramo de antimateria, pongamos por caso un gramo de antihidrógeno, costaría alrededor de 62.000.000.000.000 de dólares.
En todo caso, si alguna vez fuésemos capaces de obtenerla y, por error o por desconocimiento, la pusiésemos en contacto directo con un gramo de materia, ni usted, ni yo, ni nadie jamás sobre el planeta Tierra viviría para contarlo.
(5) El Bussard ramjet es un concepto futurista de propulsión a reacción para vehículos espaciales, propuesto en 1960 por el físico estadounidense Robert W. Bussard, y popularizado por la novela de Poul Anderson Tau Zero, por Larry Niven en su serie de libros del Espacio Conocido, por Vernor Vinge en su serie de Zonas del Pensamiento y por el astrónomo y divulgador Carl Sagan, en su serie de televisión y libro Cosmos. También los estatocolectores Bussard se han visto en la serie de televisión Star Trek, donde ellos están ubicados en los extremos brillantes de las barquillas warp de las naves, aunque el hidrógeno no es usado como combustible nuclear. Si lo desea, puede ampliar información aquí.
(6) Un estatorreactor es un tipo de motor de reacción que carece de compresores y turbinas, pues la compresión se efectúa debido a la alta velocidad a la que ha de funcionar. El aire ya comprimido se somete a un proceso de combustión en la cámara de combustión y una expansión en la tobera de escape. El régimen de trabajo de este motor es continuo. También conocido por su nombre inglés «ramjet», si el estatorreactor es de combustión subsónica, y «scramjet», si el estatorreactor es de combustión supersónica. Si lo desea, puede ampliar información aquí.
(7) Antimateria, -como indica su nombre— es lo contrario de la materia (en la materia ordinaria, el protón tiene carga positiva y el electrón negativa; con la antimateria sucede todo lo contrario, es el protón el que tiene carga positiva y el electrón, negativa). De su poder devastador baste un botón de muestra: con un sólo gramo sería posible disponer de suficiente energía como para cubrir todo el consumo de petróleo -y sus derivados— durante más de 20 años, eso si fuésemos capaces de contenerla y liberarla a medida que se necesita. También sería factible sostener todo el consumo eléctrico de una ciudad de alrededor de 100.000 habitantes durante unos 240 años. Ahh, un dato curioso que se me olvidaba: un plátano emite cada 75 minutos una particula de antimateria. Poner en contacto ambas entidades físicas resulta verdaderamente aterrador, pero estén tranquilos, no es tarea fácil en absoluto: crear un gramo de antimateria, pongamos por caso un gramo de antihidrógeno, costaría alrededor de 62.000.000.000.000 de dólares.
En todo caso, si alguna vez fuésemos capaces de obtenerla y, por error o por desconocimiento, la pusiésemos en contacto directo con un gramo de materia, ni usted, ni yo, ni nadie jamás sobre el planeta Tierra viviría para contarlo.
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