NeoFronteras

Idean una velar solar eléctrica

Área: Espacio — martes, 29 de abril de 2008

La vela solar eléctrica, que emplea cables cargados eléctricamente, sería un método rápido y barato de explorar el sistema solar.

Foto
Dibujo de vela solar eléctrica propuesta Foto: Pekka Janhunen.

La vela solar es un concepto antiguo, consistiría en una lámina finísima y muy extensa que actuaría como la vela de un barco, pero en el espacio. La luz y el viento solar la empujarían y ésta arrastraría una carga útil por el sistema solar. Por tanto estas velas no necesitan combustible, siendo ligeras y efectivas. Pero el despliegue de estas velas en el espacio no es fácil. Se necesitan superficies muy grandes para generar suficiente fuerza de empuje, y cuanto más grande sea la vela más difícil de desplegar será.
Ahora el Instituto de Meteorología de Finlandia propone un concepto un poco diferente: la vela solar eléctrica.
El desarrollo de esta idea ha necesitado de dos años de estudios por parte de Pekka Janhunen. Este concepto podría revolucionar la propulsión dentro de nuestro sistema solar y por tanto tener un gran impacto en investigación espacial.
El Sol genera un continuo flujo de partículas en estado de plasma que viajan en dirección radial hacia el exterior. Este viento está compuesto principalmente por protones y electrones, que son los que generan las auroras boreales y australes en la Tierra al chocar contra las capas altas de la atmósfera.
La vela solar eléctrica se aprovecharía concretamente del flujo de protones. La idea es generar un campo eléctrico positivo que repela estos protones sin que se necesite una superficie sólida de gran tamaño. El dispositivo consiste en un conjunto de cables metálicos (50 ó 100) de gran longitud (20 Km aprox.) dispuestos radialmente y cargados positivamente gracias a un sistema que bombea hacia fuera los electrones del metal. Como a los cables les rodea un campo eléctrico, a los ojos del viento solar aparentan ser muy gruesos. Lo más difícil es construir unos cables finos lo suficientemente ligeros que resistan el impacto de micrometeoritos. Una posible solución a este problema sería enlazar unos cables radiales con otros perpendiculares a ellos hasta conseguir una disposición similar a la de la tela de una araña. En la Universidad de Helsinki desarrollaron un sistema de soldadura por ultrasonidos que permite disponer de cables bajo casi cualquier geometría que permitiría construir esta vela solar eléctrica.
Para poder desplegar los cables, y que éstos formen una superficie plana, pretender hacer girar el conjunto sobre si mismo para que así la fuerza centrífuga haga el trabajo.
La vela solar eléctrica sería un método rápido y barato de explorar el sistema solar, además permitiría explotar los recursos que pudiera haber en los asteroides, según estos científicos.
Con las medidas dadas anteriormente se podría conseguir acelerar una carga útil de 200 Kg hasta que en un año alcanzase una velocidad e 30 km/s. De este modo una misión a Plutón se podría completar en menos de cinco años. Calculan que con cargas menores se podrían conseguir velocidades de incluso 100 Km/s.
Los investigadores ya están planeando una primera misión de prueba para un futuro próximo. Ésta consistiría en una vela de ocho cables de 1 Km de largo que tiraría de una carga de pago consistente en poco más que un acelerómetro para así medir la aceleración conseguida.
Esperemos que funcione, ya que la tecnología espacial necesita, evidentemente, de ideas nuevas y que éstas se apliquen.

Fuentes y referencias.
Instituto de Meteorología de Finlandia.
The electric solar wind sail.
Vídeo.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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20 Comentarios

  1. Jose M Piñeiro:

    Esta idea es tan simple y elegante que da rabia que no se nos haya ocurrido a nosotros.

  2. Emilio:

    Cuando dices a nosotros, ¿te refieres a los españoles?
    La gran contribución española a la exploración espacial es la fregona (que utilizan en la estación espacial ISS) :-)

    Saludos :-)

  3. NeoFronteras:

    Ha habido otros inventos españoles igualmente exitosos internacionalmente: el chupachup y el futbolín.
    El nexo común es que los tres casos se basan en atravesar con un palo algún objeto. :-)

  4. lluís:

    ¿Idea simple? pues a mí no me parece tan simple. Por ejemplo, ¿eso de la “soldadura por ultrasonidos”, cómo funciona?

  5. Petrus:

    Como sucedió en los sistemas de navegación en la Tierra, el ser humano empieza a utilizar la navegación “a vela” por el espacio. Hasta ahora, salvo en los despegues, era navegación inercial fundamentalmente. Un buen empujón y la barca cruzaba el río, si acertábamos en la dirección. Vistos desde fuera, como navegantes, somos una especie en una etapa primitiva… Cuando dominemos la vela pasaremos al verdadero motor, que no será de vapor precisamente. Dentro de unos años o siglos, si esto sigue, podríamos aprovechar el paso de un cometa o un asteroide para subir a él y utilizarlo como espaciobús hasta estaciones lejanas, Júpiter, la nube de Ort, etc. Por imaginar, que no quede.

  6. Emilio:

    ¡Qué buena idea: aprovechar un cometa como autobus!

    Respecto a soldar por ultrasonidos, no creo que sea nada del otro mundo (contesto al colistero), es sólo una técnica más. Lo verdaderamente “genial” es que con hilos (unidimensional, más o menos) consigues (al cargarlo eléctricamente) una “superficie” (bidimensional). Poco peso, mucha superficie…

    PD: también hemos inventado el botijo (aunque no tengo pruebas). ¿Alguien sabe si somos los patentadores?

    Saludos!

  7. NeoFronteras:

    Para poder subirse a un cometa sin estrellarse sobre él hay que conseguir su misma velocidad y dirección, así que no hay ahorro en combustible porque ya se tendría su propia órbita. Una vez allí, eso sí, se podría “vivir” de los recursos que el cometa podría proporcionar.

  8. Emilio:

    Pues yo creo que si la nave es NO tripulada… podría hacerse “a lo bruto” es decir, ponerse a esperar, con una especie de supercuerda (elástica…) que salga disparada hacia el cometa … con un harpón de la leche… En fin, en plan Mortadelo y Filemón podría aprovecharse, ¿no? Si la cuerda fuera de nanopartículas (mucho más resistente que el acero) y tuviera varios cientos de metros de longitud podría jugarse con “dar cuerda” mientras poco a poco acelera la nave (ese poco a poco dependería de la longitud de la cuerda).
    En fin…

  9. NeoFronteras:

    Cuando hablamos de velocidades de kilómetros por segundo esa idea se torna bastante difícil.

  10. tomás:

    Enhorabuena por el humor. Algo pasa que no logro enviar comentario.

  11. lluís:

    Bien, de acuerdo, lo más importante no es precisamente esa “técnica más”. Pero resulta que no conozco esa “vulgar” técnica de “soldadura por ultrasonidos”, y de hecho no me la has explicado. Ya sé que por ultrasonidos se practica entre otras cosas, la fragmentación de cálculos renales (piedrecitas), pero “soldar” por ultrasonidos no sé como va. Y me gustaría saberlo.

  12. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Lamentamos las molestias que le ha ocasionado el sistema. Pero parece que es prácticamente imposible tener un sistema humano y que los spammers no se cuelen. A más seguridad más molestias para los usuarios normales. Es una pena.
    Entre las médidas drásticas que se han tomado está la eliminación automática de todo comentario que incluya direcciones web con el dominio “.ru” entre otras cosas.
    Una vez hubo problemas con la palabra comPUTAdor porque parte de esa palabra era una palabra prohibida de la lista. Fue difícil encontrar la razón en todo el texto de un comentario del administrador que parecía no entrar nunca. Una vez se eliminó de la lista no pasó mucho tiempo hasta que alguien la empleó como insulto en un comentario.
    Quizás haya algo similar con otra palabra prohibida y embebida sin querer en su texto.
    Una buena medida es recargar la página si lleva mucho tiempo cargada y redactar el comentario enseguida. De ese modo una posible caducidad no afectaría al comentario.
    Es de suponer que no se puede tener todo. De nuevo, lamentamos las molestias.

  13. Emilio:

    Luis:
    Posiblemente tengas limitado el uso de Internet y por eso no hayas podido acercarte a buscar sobre el tema.
    Lo poco que yo he buscado espero que te medio pueda orientar (no es mi labor instruir sobre lo que aparece en Neofronteras, compréndelo)

    Bien, parece que por ultrasonidos se suelda de maravilla todo lo que sea plástico:
    http://www.ultrasonidos.net/

    Y para cosas metálicas, podrías preguntar a la Universidad de León.

    Espero que hayamos perdido el tiempo suficientemente como para no perderlo más.

    Un saludo.

  14. Jose M Piñeiro:

    Para que filtro no confunda P_u_t_a con c_o_m_p_u_t_a_c_i_o_n imagino que se podrá poner un espacio al principio y al final de cada palabra prohibida ¿no?
    Supongo que se podrán definir las cadenas entre comillas, incluyendo así los espacios.

  15. Jose M Piñeiro:

    Y saliéndonos totalmente del tema. La soldadura por ultrasonidos es extremadamente simple, al menos en concepto.
    En primer lugar hemos de tener en cuenta que un sonido no es otra cosa que un una vibración. Un ultrasonido es una vibración a alta frecuencia.
    Al aplicar un ultrasonido a dos trozos de plástico estos vibran y la superficie de contacto sufre una fuerte fricción. Es decir, se “frotan” uno contra otro muy rápidamente.
    Ahora interviene el segundo principio: La fricción produce calor. Si la fricción es muy fuerte, y muy rápida, produce mucho calor.
    El calor funde el plástico y este queda soldado. Con los metales es exactamente lo mismo, solo que la cantidad de energía necesaria para fundir las superficies de contacto es bastante mayor.
    Espero que esta explicación, muy simplificada, pueda satisfacer tu curiosidad.

  16. Julio Pereira Castellanos:

    El problema que yo le veo es que estamos ante una tecnología que permite mandar cosas hacia el espacio exterior pero no permite traerlas, así que lo único que permite es mandar sondas espaciales y materia de carga a los planetas mas alejados del sol, pero pocas mas ventajas respecto a las que ya tenemos con la tecnología actual. No digo que la tecnología no esté bien y no suponga algunas mejoras pero veo demasiado triunfalismo en las opiniones anteriores.

  17. lluís:

    Gracias por la explicación, en parte ya me imaginaba algo así. Pero una cosa es imaginar y otra saberlo a ciencia cierta. Así que para completar el tema echaré un vistazo a las dos webs que me suministra el señor que no tiene tiempo que perder. Lo siento, me sabe muy mal que hayas perdido el tiempo por mi culpa. Si puedo resarcirte en alguna forma me lo comunicas.

  18. NeoFronteras:

    Efectivamente, traer cosas de vuelta es muy complicado, pero al parecer no imposible. Se puede maniobrar, y cambiando el signo de la carga eléctrica, hacer que la vela sea atraída por el Sol en lugar de repelida.

  19. NeoFronteras:

    En cuanto al filtro por desgracia no distingue si hay o no espacios en blanco antes y/o después.

  20. Emilio:

    Pues estupendo.

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