Perspectivas sobre Breakthrough Starshot
Enviar unas velas láser al sistema de Alfa centauri, tal y como propone la iniciativa Breakthrough Starshot, presenta retos formidables.
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El viaje interestelar es un sueño de la humanidad, pero las distancias implicadas son tan grandes que la tecnología de cohetes convencional no permite hacer este tipo de viajes en un tiempo prudencial.
A la velocidad a la que viaja el Voyager 1, una nave basada en esa tecnología necesitaría de 75000 años para llegar a la estrella más cercana a nosotros: sistema Alfa centauri, que está situado a 4,37 años luz de distancia a nosotros. Por tanto, se necesita de otro tipo de tecnología más novedosa.
Hace dos años se hizo pública la iniciativa Breakthrough Starshot. La idea, cuyos estudios preliminares están pagados por el millonario ruso Yuri Milner, consistiría en enviar unas velas láser con unas cargas muy ligeras al sistema estelar de Alfa centauri.
La carga de pago de cada vela sería un chip de un gramo y los láser o máseres, de 100 gigavatios de potencia total, que impulsarían el sistema, que además estarían en tierra. Estos acelerarían cada vela sólo durante un tiempo corto, pero sería suficiente como para alcanzasen un 20% de la velocidad de la luz. Luego, la inercia haría el resto y se cubrirían los 4,37 años luz de distancia en poco más de dos décadas. Se lanzaría una vela tras otra hasta conseguir cientos o miles de ellas.
Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de California ha estado estudiando la propuesta. Creen que el proyecto no es imposible, pero que habría que salvar obstáculos muy difíciles. Proponen, además, algunas soluciones a los formidables desafíos que presenta el proyecto.
Una vela láser es una lámina reflectante muy fina y grande que es iluminada por luz láser. Los fotones de esa luz transfieren momento lineal a la vela y esta arrastra una pequeña carga.
Para que una vela de este tipo cumpla con los requerimientos establecidos debe tener el grosor de unos pocos átomos, en este caso unos 100, y pesar muy poco, un gramo junto a la carga de pago (un chip). Se podría pensar en grafeno, pero lo malo de este material es que no refleja la luz. Eso significa que habría que recubrirlo con otro material para que así refleje bien la luz. Pero los materiales conocidos que cumplirían con esta función son metálicos y esto añadiría peso, lo que van contra el rendimiento. Además, debe absorber muy poca energía, pues una pequeña fracción absorbida sería suficiente para vaporizar la vela.
Como posibles materiales sugieren silicio cristalino o disulfuro de molibdeno, pues el oro o la plata están descartados por absorber demasiada luz. Los investigadores también proponen el uso de una red hexagonal de agujeros microscópicos y el uso de capas nanométricas alternas de distintos materiales para aumentar la reflectividad y reducir su absorción. La realidad es que todavía no se dispone de un material adecuado que cumpla con las especificaciones.
Otro factor es la forma de la vela y la calidad de la misma. Cualquier imperfección de la forma o de la superficie haría que esta se saliera de la trayectoria. Así que la vela tendría que tener algún sistema de autoguiado que corrija esas desviaciones. Esto se podría conseguir con velas esféricas o toroidales.
Otro problema sería poder conseguir que los distintos láseres que formen la batería apunten a la vela con precisión y permanezcan enfocados sobre la misma a través de atmósfera terrestre. Así que lo ideal sería usar láseres del infrarrojo cercano para minimizar el problema, por lo que se necesitaría un material para la vela que reflejara esas longitudes de onda. De nuevo habría que buscar un equilibrio, esta vez entre peso y disipación de calor. Encima, según la vela gane velocidad, la longitud de onda de la luz que percibe se alarga por efecto Doppler, por lo que habría que tener en cuenta el efecto.
La vela, moviéndose a un 20% de la velocidad de la luz, sería destruida por cualquier objeto con el que se encuentre y que sea lo suficientemente grande. El hidrógeno o el helio no supondría problema porque atravesarían la vela sin más. En un viaje a Alfa centauri la vela se encontraría con unos mil millones de partículas de polvo que agujerarían la vela. Al final de viaje el total de agujeros supondría un 0,1% de la superficie de la vela.
En resumen. Aunque el proyecto no es imposible, los desafíos técnicos son formidables.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: Planetary Habitability Laboratory, Univesity of Puerto Rico at Arecibo.
7 Comentarios
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lunes 14 mayo, 2018 @ 7:25 pm
Quizás podría construirse cierta vela magnética (pasiva)
http://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-espejos-magneticos-reflejan-luz-forma-misteriosa-20141016164551.html
martes 15 mayo, 2018 @ 4:49 pm
Lo estupendo del concepto es que es un vehículo que no se autopropulsa, es literalmente un proyectil. Pues lo interesante es que tenemos un tercer concepto, la vela propiamente dicha, es decir, que depende de fuerzas naturales y no de un máser o láser. Originalmente, la vela sería fotónica, y aprovecharía la presión de radiación de la estrella hacia la que se aproxima para frenar. Pero la vela también puede ser magnética, es decir, que tenga una carga no nula y así aprovechar el campo magnético de la estrella. Cargas en el orden de μC por g de masa equilibran la fuerza de Lorentz con la gravedad.
https://arxiv.org/pdf/1711.05856.pdf
Si el desafío de la vela-proyectil se las trae, el de la vela-vela se infiere.
jueves 17 mayo, 2018 @ 9:19 am
cuanto costaría este proyecto, y cual es su objetivo específico una vela de este tipo podría cobijar a miles de familias sin techo (hablando metafóricamente) si el millonario ruso quiere votar su dinero, que lo haga humanitariamente.
Así es como se ha despilfarrado miles de millones de dólares quizás cientos de miles de millones en proyectos que al final del día no sirven para nada.
sábado 19 mayo, 2018 @ 8:46 am
Algo de razón tiene «jorge», porque aunque tengamos, supongo, un 0,99 % de que alguna vela obtenga alguna información, me pregunto si tiene energía para entregárnosla. ¿Cual es el propósito de ese viaje?
De todas formas queda el consuelo de que los progresos técnicos que se obtengan derivados de esta empresa, no son tan costosos como los que indudablemente se consiguen con las guerras. No es una razón suficiente para los que malviven en su pobreza extrema.
sábado 19 mayo, 2018 @ 6:30 pm
¿Y si probaran un tipo de láser como este, o alguna variación del mismo?:
Nd: Y3Al5O12
domingo 20 mayo, 2018 @ 4:19 pm
Jorge, la ciencia es infinitamente más rentable que las cataplasmas. Además los problemas humanitarios deberían resolverse organizándonos de otra manera, no creando problemas y luego paliándolos sin resolverlos. Y por cierto que en ciencia se invierte muy, muy poco. Se gasta más en tonterías como mundiales de fútbol, olimpiadas, portaaviones, medios de idiotización de masas, y un lamentablemente larguísimo etc., que es donde la gente con pasta invierte su dinero (esperando obtener más de lo que mete: se llama capitalismo, y en realidad no sale más dinero de que el entra, si parece que sale más es porque los ricos se lo succionan a los pobres o se saquea la naturaleza, sin más historias).
Por otro lado, esta tecnología puede probarse en el sistema solar. En vez de tardar años (décadas, incluso) en enviar nano o microsondas a Urano, por decir algo, podríamos tardar semanas. El problema hasta ahora era frenar, pero como sugiero arriba, hay una manera. Al menos teórica.
lunes 21 mayo, 2018 @ 7:42 am
Totalmente de acuerdo con el comentario de Dr., y eso que no menciona los tremendos gastos en las armas más sofisticadas contra la misma humanidad, para matar más y mejor a nuestros semejantes lo que últimamente (sobre todo a partir del pasado siglo y para más inri) se hace para defender-tumbar regímenes corruptos donde las potencias, bandas y víctimas están revueltas en un caos estratégico difícil de entender.
En cuanto a su idea de frenado, parece posible.