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Diciembre 22, 2005

Viaje Interestelar: ¿Es posible?

Escrito en: Universo

Con los actuales viajes espaciales limitados a solo unas cuantas sondas robóticas visitando planetas cercanos, ¿qué tan realista es pensar en alcanzar las estrellas más cercanas?

Vehículo espacialA corto plazo, no mucho – especialmente cuando hablamos de misiones tripuladas. Pero a largo plazo – 50 o incluso 100 años – la humanidad tiene buenas opciones de tener misiones, no tripuladas en principio, de viajar a las estrellas en nuestra vecindad galáctica.

En realidad, ya tenemos naves espaciales aventurándose en el espacio interestelar. Las sondas Pioneer y Voyager, dos de cada, han alcanzado la velocidad de escape solar y ahora permanecerán en el límite exterior para siempre. La más rápida, la Voyager 1, viaja a 62 000 kilómetros por hora. Incluso esta tremenda velocidad es dolorosamente lenta cuando se ve envuelta en distancias interestelares. La Voyager 1 necesitaría unos 17 000 años para llegar a Próxima Centauri, nuestra vecina más cercana a 4,22 años luz de distancia.


Con un límite teórico de velocidad impuesto por la Teoría de la Relatividad de Einstein de 1 079 252 848.8 km/h, o la velocidad de la luz, incluso la estrella más cercana está, en efecto, muy lejana.

Pero si tenemos en cuenta el rápido ritmo del avance tecnológico, las cosas tienen mejor aspecto. Los primeros débiles vuelos de los hermanos Wright llevaron a un hombre a la Luna en tan solo 50 años. En menos de 100 años, podremos viajar 1000 veces más rápido. Si esta regla se mantiene durante los próximos 100 años, seremos capaces de viajar a las estrellas más cercanas con relativa facilidad.

Predecir este futuro, sin embargo, no es fácil. Simplemente carecemos de las teorías más básicas para viajar por encima de la velocidad de la luz, haciendo la ingeniería del viaje interestelar algo incluso más lejano. Hay, no obstante, algunas ideas interesantes sobre el papel que están dentro de los límites teóricos actuales.

Un estudio realizado por NASA en 1998 identificó 3 sistemas potenciales de tecnologías de propulsión que podrían permitir la exploración más allá de nuestro Sistema Solar. Antimateria, fusión y velas de luz.

Las velas de luz son actualmente la opción tecnológicamente más viable de las tres. Robert L. Forward, científico y escritor de ciencia-ficción fue el primero en proponerlas en 1984. La idea básica es usar enormes lasers para empujar un objeto fuera del sistema solar. Aunque suena extraño pensar que la luz empuje un objeto, los fotones pueden ejercer una fuerza muy pequeña sobre los objetos en los que impactan. Dado que esta fuerza es pequeña, el objeto necesita ser grande y ligero – como una vela. Necesita también ser reflectante solo cuando los fotones reboten en el objeto para transferirle velocidad – los fotones que absorba generan calor. Para prevenir el calor acumulado, la parte trasera de la vela necesita ser un radiador efectivo.

Dado que los fotones ejercen una minúscula fuerza sobre una gran área, la vela debe ser, por supuesto, grande. Sin embargo, como el espacio está virtualmente vacío, existe poco rozamiento. Esto significa que cualquier velocidad impartida será incremental – un diminuto empujón a lo largo de un largo periodo de tiempo equivale a un gran empuje.

El material de la vela podría ser alguna forma de Mylar – fino y fuerte a la vez. Conducir la vela y apuntar los enormes lasers, sin embargo, no son problemas triviales. Para los lasers gigantes, pensemos en 10 gigavatios de luz brillando sobre una vela de 1 kilómetro de diámetro solo para enviar 16 gramos de carga a la estrella más cercana. El laser debe estar apuntando con precisión al objetivo durante todo el tiempo posible para obtener las velocidades deseadas. De acuerdo con su inventor, esta nave propulsada por luz podría llegar a la estrella más cercana en solo 10 años.

Esta tecnología nos lleva también a permitir mayores cargas pero los niveles de potencia de los laser se convierten rápidamente en inadmisibles. Para enviar una nave de 1 000 toneladas con tripulación al mismo destino se requeriría una vela de 1 000 kilómetros empujada por un laser de 10 millones de gigavatios – diez mil veces más que la potencia que usamos hoy en toda la Tierra.

Estas velas han sido probadas: El 9 de Agosto de 2004 el ISAS japonés envió con éxito dos prototipos de velas solares a la órbita baja de la Tierra. Una vela con forma de trébol se envió a una altitud de 122 kilómetros y una vela de tipo abanico se envió a una altura de 169 kilómetros. Ambas velas usaron una película de 7,5 micras de grosor. Usaron la fuerza de los fotones solares como propulsión en lugar de usar un gran laser.

Se podría conseguir una velocidad mayor mediante motores de fusión. Por desgracia, al contrario que las velas de luz, la fusión aún no se comprende lo bastante bien como para usarlo como dispositivo de propulsión. No por la falta de miles de millones de dólares en fondos para su estudio, sin embargo. Algún día cercano podremos tener la capacidad de controlar las mismas reacciones que realiza nuestro Sol. La fusión libera una tremenda energía a partir de una masa dada haciéndolo ideal para largos viajes cuando el peso del combustible se convierte en un factor crítico.

Una interesante idea es el ramjet de Bussard propuesto por primera vez en 1960 por el físico americano RW Bussard. En lugar de llevar combustible, ¿por qué no obtenerlo del espacio?.

Aunque comúnmente se percibe como vacío, el espacio interestelar tiene una minúscula cantidad de gas de hidrógeno – con una densidad de aproximadamente uno o dos átomos por centímetro cúbico. La idea de Bussard es recolectar este gas usando campos de fuerza electromagnética que se extenderían por delante de la nave. Este campo debería ser absolutamente gigantesco – del orden de 50 000 kilómetros de diámetro. Las bobinas superconductoras de la nave conducirían el gas interestelar hacia la nave comprimiéndolo hasta la densidad suficiente para producir combustible. Para empezar este proceso de recolección la nave necesitaría tener ya una sustancial velocidad – del orden de un 3 o 4 por ciento de la velocidad de la luz.

Un ramjet de Bussard podría posiblemente conseguir una aceleración constante de 1g lo que permitiría al piloto hacer trayectos muy largos. Para un observador situado en la Tierra, tal nave necesitaría cientos de miles de años en alcanzar el centro de la galaxia, pero debido a la dilatación relativista del tiempo sólo pasarían 20 años para la tripulación de la nave. Imagina – ¡solo 20 años hasta el centro de la galaxia!. Por supuesto, permanecen los problemas técnicos tales como el campo magnético de tracción, proteger a la tripulación de la radiación interestelar y la capacidad de controlar las reacciones de fusión.

Incluso más alejada técnicamente es la propulsión de antimateria. Cuando la materia y la antimateria se encuentran en proximidad, se aniquilan entre sí liberando incluso más energía que la fusión.

Una unidad de propulsión basada en la fusión podría generar 100 billones de julios por kilo de combustible – aceptable si tenemos en cuenta que sería 10 millones de veces más eficiente que los cohetes químicos. Las reacciones de materia-antimateria, sin embargo, hacen parecer pequeñas al resto de reacciones. Imagina un motor que pudiese generar 20 mil billones de julios por kilo de masa reactiva. Esto sería suficiente energía para satisfacer las necesidades del mundo durante unos 25 minutos a partir de un kilo.

Los problemas técnicos incluyen la falta de combustible – el suministro mundial es de unas pocas docenas de nanogramos al año, el manejo del combustible – se puede predecir fácilmente el catastrófico resultado de un accidente del combustible de antimateria – y el control de la reacción.

Toda esta tecnología está de lejana como lo estaba la bomba atómica de Alfred Nobel – el inventor del TNT. Es decir, no demasiado. Podemos empezar a ver los inicios de un programa de vuelo interestelar antes del final del milenio. Simplemente necesitaremos una razón convincente.

Para contemplar seriamente la posibilidad de alcanzar las estrellas más cercanas, necesitamos entender los obstáculos que nos rodean. Primero, el enorme costo que supone el despliegue de estas tecnologías. Segundo, a pesar de los entusiastas en el fenómeno OVNI, no hay ninguna prueba firme de que hayamos sido visitados alguna vez por viajeros espaciales. Tercero, sabemos que podemos enviar ondas de radio a estos destinos sin problemas.

Con esto en mente, puede ser simplemente demasiado caro y técnicamente complejo viajar por el espacio interestelar. Se ha propuesto una mejor solución: ¿por qué no crear una red intergaláctica?. Envíar pequeñas sondas de investigación autorreplicantes a otras estrellas. Una vez allí, harán copias de sí mismas y continuarán explorando el exterior, transmitiendo un flujo de información continuo a la Tierra.

Estas sondas autorreplicantes, también conocidas con máquinas de Von Neumann, deben su nombre a su inventor, el matemático John Von Neumann (1903-1957). La belleza de esta idea es que una vez has logrado construir la primera máquina autorreplicante, el resto es automático. Las sondas se expandirían por el espacio en progresión geométrica, extendiéndose rápidamente por toda la galaxia. Una vez establecida, esta red podría usarse para comunicación y localización de planetas similares a la Tierra para colonizar.

Por ahora, las máquinas construidas que funcionen bien sin asistencia siguen siendo un problema incluso para los mejores científicos si nos atenemos a los recientes fallos en misiones no tripuladas. Una sonda robótica que se autorrepare y autorreplique parece aún más lejana.

El viaje en el espacio interestelar representa un enorme reto para la humanidad. Por ahora permanece en los dominios de la ciencia-ficción – pero pronto, ¿quién sabe?. Podríamos vivir para ver las primeras misiones a las estrellas cercanas – si es que los últimos 100 años de historia son una guía.

Fuente: Astroseti


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