NeoFronteras

Anuncian proyecto privado para ir a Alfa Centauri

Área: Espacio — martes, 12 de abril de 2016

Planean enviar nanosondas con velas láser hacia Alfa Centauri en un viaje que duraría 20 años.

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Hawking tiene la gran afición de llamar la atención con sus declaraciones últimamente. Hoy lo ha conseguido gracias a su implicación en un proyecto privado para enviar una sonda espacial a Alfa Centauri, la estrella más cercana a nosotros.

La misión, denominada proyecto Starshot, está financiada en un principio por el millonario y filántropo Yuri Milner. También parece que Mark Zuckerberg participa de algún modo en el proyecto. La idea sería alcanzar alfa centauri en 20 años desde el lanzamiento del sistema.

Aunque esta estrella se encuentra a sólo 4,37 años luz de nosotros, la distancia es enorme para la escala humana. A la velocidad que alcanzan nuestras sondas con la actual tecnología, un viaje así duraría miles de años. Incluso a gran velocidad se tardarían muchos años, aunque sea a una buena fracción de la velocidad de la luz.

El proyecto se basa en la vieja idea de usar velas láser. Una gran superficie de un material reflexivo muy ligero es iluminada por la luz de un láser potente y los fotones de luz van transfiriendo cantidad de movimiento a la vela como si de un velero se tratase. Aunque la aceleración es muy pequeña se mantiene durante años y al final se consigue una gran velocidad.

La ventaja es que una nave así es muy ligera, pues no tiene que transportar combustible o sistema de energía alguno. Todo eso le viene de fuera gracias al láser. Como el haz del láser es abre poco puede seguir empujando a la nave durante casi todo el camino, a diferencia de una vela solar, que deja de ser efectiva al alejarse del Sol.

La idea original era construir una velas de cientos de km de anchas empujadas por una batería de láseres de altísima potencia que orbitaran el Sol. Cuanto más masiva fuera la carga de pago más grande tendría que ser la vela y más potentes tenían que ser los láseres.

Pero para Starshot se ha buscado lo opuesto. Una carga de pago de escasos gramos y una vela de unos pocos metros. La idea es que, si se sigue cumpliendo la ley de Moore de la electrónica, se podrán miniaturizar todos los instrumentos necesarios para una misión automática de este tipo, incluyendo cámaras, espectrómetros y sistemas de transmisión de datos.

Los láseres se situarían sobre la Tierra en una formación en fase (para actuar como uno solo) en la cumbre de alguna montaña que cumpliese con las condiciones meteorológicas adecuadas. Un sistema de óptica adaptativa compensaría las turbulencias atmosféricas para que el láser llegara a la vela..

Hay tecnología y se sabe cómo construir formaciones de láseres en fase, peor habría que desarrollarla. La ventaja que de esto es que se pueden añadir todos los láseres pequeños necesarios para alcanzar la potencia necesaria. Sin embargo, en esto sería algo muy caro, pues sería necesaria una formación de láseres de 100 Gigavatios de potencia conjunta que alcanzaría un tamaño de 1 km. Eso implica también su propia planta de energía. De todos modos, entra dentro de la escala y el dinero de un gran proyecto científico actual.

Se podrían lanzar muchas nanonaves de este tipo que proporcionarían redundancia al sistema y cada una de ellas costaría sólo lo que un smarphone. Las nanosondas, que podrían llegar al millar o más, se lanzarían a una órbita terrestre con un cohete convencional y al final, gracias al empuje del haz láser, alcanzarían un 20% de la velocidad de la luz, es decir, unos 60.000 km/s.

Una colisión contra cualquier partícula destruiría la nanosonda alcanzada, pero, al haber muchas, llegarían las suficientes a su destino. Cada una se podría enviar con una trayectoria ligeramente distinta para así visitar distintos objetivos dentro del sistema planetario.

Las nanonaves pasarían de largo (no hay modo de frenar) por el sistema estelar triple de alfa centauri. En el tiempo que estuvieran dentro del sistema analizarían posibles planetas rocosos en los que pudiera haber vida.

Según algunas observaciones, pero aún sin confirmar, podría haber exoplanetas en este sistema estelar y quizás alguna supertierra en la zona de habitabilidad. Esto es algo que posiblemente se desmienta o confirme en los próximos años.

No hay límites físicos para la idea, pero, de todos modos, hay mucha tecnología a desarrollar antes de que se pueda enviar una misión así. Pasarán años hasta que sea posible la misión. A lo que habría que añadir los 20 que se tardaría en llegar.

El coste económico es otro problema. De momento sólo hay 100 millones de dólares para iniciar la investigación y desarrollo del proyecto. Pero se necesitará muchos más y la implicación de los estados en un proyecto final equivalente al LHC. La NASA, de momento, no parece interesada en el proyecto. Quizás la razón para apoyar algo así por parte de algún gobierno sea la confirmación de haber encontrado planetas rocosos con bioindicadores en alfa centauri.

Esa caro y difícil, pero ¿quién dijo que llegar a las estrellas no lo fuera?

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4913

Fuentes y referencias:
Vídeo del anuncio.
Nota de prensa.
Foto: ESO/Digitized Sky Survey 2.

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

  1. NeoFronteras:

    Esperemos que este estudio preliminar llegue a buen puerto. Pues las velas láser de las grandes que se habían planteado antes son inviables.
    Aunque me temo que la conclusión de los estudios sea que no se pueda realizar algo así tampoco.

  2. Manuel Baselga:

    Aunque sobre el papel esta curiosa elucubración tecnológica del Señor Hawking tenga fundamento físico y ese viaje mesolumínico de una nave minimalista pueda parecer cuando menos planteable, me temo que el sabio no ha pensado demasiado en los detalles de ingeniería. Según los cálculos indicados, la nave iría a unos 20.000 km/segundo al llegar a Alfa Centauri. Aparte del enorme riesgo de destrucción de la microelectrónica de la nave por colisiones con micropartículas, o incluso meros átomos despistados, durante un viaje de 20 años a esas velocidades, ¿daría tiempo a captar algo de interés al pasar tan rápido cerca de un planeta, sobre todo si el dispositivo es tan simple como una placa y no tiene mecanismos de orientación de objetivos, teniendo en cuenta que no hay posibilidad de frenado? Por otro lado, ¿no han pensado en la gigantesca potencia que se necesitaría para retransmitir información útil que llegue a la Tierra a niveles superiores al ruido cósmico? No hay más que observar los bajísimos niveles de energía que reciben las gigantescas antenas de la Red de Espacio Profundo (http://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html) de unas naves que están todavía en nuestro vecindario planetario para darse cuenta de que una emisión desde tan lejos, y a la escasa potencia que permitiría un diseño de nave tan espartano, sería indistinguible del ruido. Estamos hablando de una distancia 6000 veces mayor que la de Plutón, por lo que la señal que llegaría a la Tierra sería millones de veces más débil que la de la nave más lejana que hayamos lanzado jamás. Por último, la precisión con la que habría que apuntar los láseres para no salirse del objetivo en cuanto la nave esté un poco lejos es tan abrumadora que la más mímima fluctuación cuántica en la posición del emisor desviaría el haz, dejando a la pobre nave sin su luminoso propulsor. Eso sí, la idea es estupenda para una novela de ciencia-ficción.

  3. Gustavo:

    El láser siempre debería estar alineado a la trayectoria de la sonda: ¿Cómo entra en el análisis de la trayectoria la rotación terrestre tanto alrededor del Sol como sobre sí misma? ¿La interferencia lunar y otros planetas?

  4. Manuel Baselga:

    Esa es otra dificultad, el ajuste milimétrico constante del azimut y la elevación de los emisores láser para compensar la rotación y traslación de la tierra. Cualquier microtemblor o irregularidad atmosférica podrían introducir desvíos de ángulo microscópicos que se amplificarían enormemente a grandes distancias. Además, a poco que vaya avanzando la nave, la alineación del láser tendría que hacerse en bucle abierto, “a ojo”, sin realimentación desde la nave que permita confirmar que es correcta, ya que la señal de retorno tardaría demasiado para compensar cualquier posible desequilibrio. A mi se me antoja una pesadilla tecnológica.

  5. NeoFronteras:

    Sobre el papel todo eso ya lo han pensado:

    Sobre los efectos de la atmósfera: se usa óptica adaptativa.

    Sobre la colisiones: mandas miles y algunos son destruidos, mientras el resto sobreviven.

    Sobre la comunicación: se usa el láser de empuje para obtener una señal reflejada y modulada con los datos a enviar de vuelta a la Tierra.

    Sobre la limitada instrumentación. Al mandar miles de ellos unos pasan más cerca que otros sobre ciertos objetivos.

  6. Manuel Baselga:

    Gracias, Neo. Siendo bastante optimistas, aceptemos los puntos 1, 2 y 4, pero no acabo de entender cómo pretenden resolver el punto 3. Si la nave está a años luz de distancia y el canal de retorno es lineal, como corresponde a un rayo láser, y no un haz abierto como en una emisión de radio, para que la señal vuelva a la Tierra no puedes simplemente remodular y reflejar el rayo por el mismo camino, ya que a la vuelta la posición de la Tierra habrá cambiado completamente tras varios años de viaje. La trayectoria del láser Tierra-nave no es la misma que la de retorno, por lo que no basta con “apuntar a la Tierra”. Con precisos cálculos astronómicos integrados y un reflector direccional en la nave a lo mejor sería posible compensar este efecto, pero entonces la nave ya no sería una simple vela. ¿O tal vez la mínima apertura residual que pueda tener el láser baste para barrer un arco suficiente al volver a la Tierra? ¿O quizás el mero reflejo de dispersión del láser en el dorso de la vela podría ser visible desde la Tierra?

    Dadas las credenciales de los promotores del proyecto y la pasta implicada, supongo que habrá gente mucho más inteligente que yo dándole vueltas a estas cosas, pero no termino de verlo…

    Saludos

  7. Miguel Ángel:

    Lo que no es posible es llegar en 20 años si la velocidad máxima va a ser un 20% de la de la luz: ya señalan que la aceleración es muy pequeña y se tardan años en conseguir la velocidad máxima.

    Querido Manuel Baselga:

    No llegaría a 20.000 sino a 60.000 km/s. Seguramente te habrás despistado porque se habla de un 20% de “c”.
    Un fuerte abrazo.

  8. Manuel Baselga:

    Gracias, Miguel Ángel, me di cuenta del error al darle a Enviar. Son 60.000 efectivamente. Menudo tirachinas cósmico… A esa velocidad, la nave cruzaría el diámetro de un planeta como la Tierra en 200 milisegundos. ¡Como para ver algo!

    !Y pobres Alfacentaurianos como les acierte alguna sonda en el planeta y les caiga como un meteorito! Una navecilla de 1 kilo llevaría tanta energía cinética como un meteorito terrestre de 20 metros. Y eso si no los ha frito antes un haz láser propulsor que les caiga encima…

  9. tomas:

    Ciertamente lo que se pretende parece muy increible. Las dificultades, al menos en este caso, no se suman, se multiplican.

  10. Manuel Baselga:

    Opino lo mismo, Tomás, A poco que analizas la idea, las dudas se amplifican exponencialmente. ¡De lo que están hablando es de mantener bien apuntado durante 20 años un láser a trillones de kilómetros con una precisión de arco de un metro! Por mucho optimismo visionario que uno le ponga, cuesta imaginar que pueda llegar a conseguirse jamás una tecnología así. Pero, activando el modo conspiranoico, se me ocurre que el proyecto podría ser más bien una excusa amable para profundizar en el desarrollo de armas espaciales sin que se note demasiado. Al fin y al cabo, la tecnología para acertar con un láser de alta potencia a un blanco a distancias estelares es la misma que necesitarías para acertarle a un misil y destruirlo en vuelo, con la diferencia de que el misil vuela mucho más cerquita y más despacio, por lo que parece un objetivo tecnológicamente más viable…

  11. lluís:

    -Lo que parece imposible es miniaturizar espectrómetros.Dependiendo de la longitud de onda que se pretenda captar, no lo veo factible, a escala nanométrica.
    –Y, como comentario sin demasiada importancia, cabe recordar que con la fórmula de Newton, F=m.a; con el tiempo y una caña, incluso se podría superar incluso la velocidad de la luz, al no haber factor de correción de Lorentz en la ecuacicón de Newton.

  12. tomas:

    Admirado Neo:
    Perdona este comentario-inciso, pero es que algo no debe admitir el sistema que se ocupa y titula “Estadísticas, Comentaristas Habituales”, porque veo que no saca mi nuevo nombre “tomas”, sin acento. Lo he hecho a propósito porque veo que soy tan adicto y prolífico que me estaba acercando demasiado a ti y, sinceramente, no lo merezco ni siquiera en cosa tan banal.
    Un fuerte abrazo y perdón por la deriva.

  13. NeoFronteras:

    Apreciado Tomás:
    Posiblemente el sistema ignora la tilde. En cuanto al ranking da igual quién aparezca arriba.

  14. petrus:

    Igual sale más barato subirse a un cometa de órbita superexcéntrica en marcha, con una buena mochila y motor de plasma y aprovechar la órbita cometaria, que nos lleva gratis hasta la nube de Ort, y luego más allá, ya se verá. Pero nos queda todo tan grande, que yo probaría antes hasta la telepatía…

  15. Miguel Ángel:

    Es verdad, amigo “petrus”, tenía razón Sagan cuando decía que ese minúsculo punto azul apenas visible en la negrura del espacio, desafía cualquier complejo de autoimportancia. ¡Qué insignificantes somos!

  16. tomas:

    Querido Neo:
    Ya sé que no tiene importancia alguna, pero no ha de ser que lo ignore, porque no lo hizo con Miguel Ángel, ni está sumando mis comentarios desde que cambié. O sea, que le debe pasar que no sabe qué hacer, como si estuviera indeciso. “Paice presona” que dice una jota de mi tierra.
    Abrazos.

  17. Antonio:

    Es una utopía maravillosa que podremos llegar a alcanzar en un par de décadas. Tomás no te preocupes por las tildes.
    Un abrazo

  18. Tomás:

    Estimado Antonio: Dada tu amabilidad, me agradaría mucho coincidir contigo en esa esperanza tan optimista, pero estoy mucho más de acuerdo con el escepticismo y la incredulidad de nuestros compañeros Baselga, LLuís, Miguel, “petrus”, Gustavo -con alguna sorna- y la parte dubitativa de Neo en su comentario 1. Piensa que si se utiliza una vela de 10 m de lado (lo que ya nos lleva a 100 m^2, cuando el artículo habla de unos pocos metros, que supongo serán cuadrados), la precisión angular ha de ser algo mayor que uno partido por 25 trillones, que sería el ángulo; para el caso tanto me da si sexa- o centesimales.
    Respecto a la tilde no te preocupes de que yo me preocupe. Tal como me has llamado me llamaré a partir de ahora, a ver que pasa.
    Un abrazo.

  19. skan:

    Chicos, una vez acelerada la nave no hace falta seguir acelerándola con el laser, excepto de vez en cuando para compensar un posible frenado.
    De todos modos esas ideas no son de Hawking, ya hace muchas décadas que aparecen en libros e incluso en reportajes de ciencia ficción.

  20. Miguel Ángel:

    Sobre lo que comentan “Antonio” y “scan”, quizá se pueda aumentar la potencia del láser para no tener que acelerar durante todo el trayecto.
    Con el tiempo sabremos si es factible viajar con velas, o no. Pero, aún en caso negativo, si descubrimos un exoplaneta con biomarcadores a menos de 20 o 30 años luz de distancia, sería un gran incentivo para plantear una misión con motores (aunque el viaje dure unos cuantos milenios). Una misión equipada para detectar vida y, en caso de no confirmarse, que lleve también una mezcla de microorganismos para soltar allí.
    Además, ya sabemos que hay un buen abanico de propuestas para viajar más rápido sin velas ni láseres, aunque no sabemos tampoco si llegarán a ser factibles.

  21. NeoFronteras:

    El proyecto, de momento, es de investigación. Es para saber is algo así es posible. La Física lo permite y por eso se invierte ese dinero, pero no se sabe si la tecnología o la economía lo permitirá.
    La idea de la vela láser es muy antigua y es la única conocida que permitiría una buena fracción de la velocidad de la luz sin usar exotismos.
    Se ha planteado usar el láser sólo durante un tiempo para empujar estas velas, pero sin el láser no hay comunicación posible, pues se utilizaría este para enviar y recibir (por reflexión) información en este proyecto.

    De todos modos, a este paso nos autoliquidaremos antes de que encontremos siquiera un exoplaneta con biomarcadores. Así que nunca habrá un viaje de este tipo. Preferimos gastar todos nuestros recursos en guerras, en destruir el medio y en reproducirnos como conejos.

  22. Tomás:

    Completamente de acuerdo con el párrafo final de Neo. Tenemos suficientes, completas y eficaces formas de destruirnos. Y la guerra es la guerra; ningún deporte es tan apasionante; apasionantemente terrible, se entiende.
    ¿Sembrar microbiejos por lejanos planetas? ¿Para qué, Miguel Ángel? ¿Y si acaban convirtiéndose en humanos por aquello de la evolución convergente si el planeta se parece a la Tierra? No me parece buena idea.
    Cordiales saludos para todos.

  23. Miguel Ángel:

    La lástima es que no podamos plantearnos proyectos así que nos hablan de un aspecto único del ser humano, no por ser inviables, sino porque nos lo estamos montando fatal.
    De todos modos hay otros que parece ser que sí, y que me resultan de lo más seductor…como el “Big Bang Observer”.

  24. Tomás:

    Te ruego me excuses, mi buen amigo. Tu propuesta del 20 posiblemente no sea mala. Quizá me pilló en un momento algo depre. Es posible que si se les suministra información de lo que aquí suceda e incluso lo que está sucediendo, aunque no llegásemos a la extinción de la humanidad, se tomasen en serio que colaborar es mejor que partirse el alma a bombazos.
    Un apretado abrazo.

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