ESPECIALES

Futuro del transporte espacial III: El viaje interestelar

Área: Espacio — Agosto 13, 2005

Foto
Proyecto Orión Foto: NASA

Primero de todo hay que ser conscientes de lo que estamos hablando. Viajar a cualquier planeta del sistema solar no es nada comparado con viajar a las estrellas. Son tan inmensas las distancias estelares que un simple viaje a la estrella más cercana se torna imposible con la tecnología que ahora tenemos. Utilizando la misma velocidad que nos llevo a la Luna en las misiones Apolo tardaríamos cientos de miles de años en alcanzar alfa centauro, la estrella más cercana a nosotros, que está tan solo a poco más de cuatro años luz. .
Según la Física conocida nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz (la velocidad que es de 300000 Km por segundo se simboliza normalmente con la letra c) y alfa centauro está a más de cuatro años luz. Se tardaría ese tiempo en llegar allí a esa velocidad suponiendo una aceleración y desaceleración instantáneas.
Nuestra galaxia mide 100000 años luz de ancha y se tardaría 100000 años en cruzarla a la velocidad de la luz.

Foto
Versión de sistema Orión de propulsión por fisión. Foto: NASA

No obstante, un objeto material se puede acercar todo lo que se quiera a esa velocidad si se le suministra suficiente energía. Así en nuestros aceleradores de partículas, los protones o electrones que viajan por ellos lo hacen al 99,999% de la velocidad de la luz. Lo más interesante es que a esas velocidades se pone de manifiesto la contracción relativista del tiempo, de este modo, aunque para un observador exterior la nave necesitase 100000 años para cruzar la galaxia para los astronautas que viajasen dentro sólo habrían pasado unos años.
La pega es que hace falta una ingente cantidad de energía para conseguir eso. Una nave espacial de unas pocas toneladas necesitaría toda la producción mundial de energía durante miles de años para lograrlo.

Foto
Proyecto Daedalus. Foto: Wikipedia

A día de hoy no tenemos una Física conocida que nos permita en un futuro el viaje tripulado interestelar. Sólo podemos imaginar misiones no tripuladas a una fracción de la velocidad de la luz.
La primera idea es utilizar la fisión nuclear para llegar como máximo de un 5% de la velocidad de la luz. El proyecto denominado Orión y diseñado en la década de los cincuenta, se basaba en hacer explotar secuencialmente pequeñas bombas nucleares detrás de la nave y propulsar de este modo la misma. Sería un empuje pulsado. Unos amortiguadores se encargarían de hacer más suave el empuje. Se han hecho actualizaciones del proyecto, e incluso se ha propuesto para misiones tripuladas a Marte y los planetas exteriores, pero la idea de colocar en órbita un montón de bombas nucleares y hacerlas explotar tiene muy mala prensa. Aunque es difícil imaginar un destino mejor para las bombas nucleares.
El diseño Superorión para el viaje interestelar mediría 400 metros en diámetro, pesaría ocho millones de toneladas y utilizaría más de mil bombas nucleares.
Una mejora sobre este proyecto está basado en la fusión nuclear, que tiene mayor rendimiento. A igual peso tendríamos mucho más empuje. La idea es utilizar un empuje pulsado por pequeñas explosión de material de fusión.
El primer proyecto de este tipo fue el Daedalus de 54000 toneladas, 50000 de ellas de combustible (deuterio y helio). La carga de pago sería de 500 toneladas y la velocidad final sería de un 12% de c.

Foto
Proyecto de nave impulda por plasma de fusión estudiado por Pennsylvania State University. La reacción de fusión estaría iniciada por una fisión inducida por antimateria. Foto: NASA

Unas bolitas de deuterio y He3 se dejarían “caer” en el interior de una tobera magnética donde unos haces de partículas o láseres provocarían la fusión de las mismas por confinamiento inercial. Los productos de la explosión sería redirigidos por los campos magnéticos en la dirección adecuada, produciéndose así la propulsión. Se fusionarían unas 250 bolitas por segundo. La nave contaría además con un escudo antirradiación y un sistema anti-impactos.
Hay diversos diseños basados en la fusión de uno u otro tipo, inercial o de plasma inducida por antimateria o de otro modo, también se puede utilizar la antimateria para calentar un plasma a temperaturas altísimas… Pero ninguno consigue velocidades superiores al un 10% de c.
Si queremos explorar nuestros vecindario estelar en el transcurso de una vida humana, aunque sea con misiones no tripuladas debemos de conseguir al menos un 50% de c.
La física conocida sólo nos asegura unos pocos sistemas de este tipo. Nosotros vamos a ver dos de ellos.
El primero consistiría en la utilización de antimateria directamente. En lugar de utilizar antimateria como truco para conseguir fusión, fisión o similar, la idea es utilizar antimateria como propulsor.

Foto
Nave especial propulsada mediante la aniquilación de antimateria. Foto: NASA

Cuando la antimateria entra en contacto con la materia se produce una reacción violenta, denominada aniquilación, que desprende mucha energía, fotones gamma (inútiles para la propulsión) y piones (partículas subatómicas de corta vida). Los piones se mueven a velocidad relativista, así que podrían ser utilizados directamente como propulsión.
La idea es mantener una cantidad respetable de antihidrógeno aislada del resto mediante carga eléctrica en un contenedor especial, tomar una pequeña fracción y hacerla entrar en contacto con una cantidad equivalente de hidrógeno ordinario en la cámara de reacción. Una tobera magnética se encargaría de dirigir los piones resultantes de la reacción en la dirección adecuada.
El proceso se repetiría en un empuje pulsado hasta agotar el combustible.
Desafortunadamente no sabemos cómo producir antimateria en grandes cantidades ni de forma económica. Los antiprotones del antihidrógeno, por ejemplo, hay que producirlos a partir de energía pura. Hasta ahora sólo se han podido producir unos pocos miles de átomos de antimateria a un precio desorbitado.
Si en el futuro podemos producir grandes cantidades de antimateria las estrellas estarían al alcance de la mano.

Foto
Vela láser interestelar con sistema de frenado. Foto: NASA

Otro enfoque más elegante consiste en utilizar la vela láser. Es similar a la vela solar, pero como a distancias interestelares no hay luz solar la idea es utilizar unos láseres para empujar la vela. La presión de la luz, aunque débil conseguiría, mover la vela hasta el 50% de c con el transcurso de los años. Los láseres estarían alimentados por paneles fotovoltaicos en una órbita cercana al sol.
La ingeniería para construir este proyecto es para la tecnología actual pasmosa. Harían falta cientos de láseres gigantescos operando durante años para impulsar una vela de este tipo.
Tampoco la vela sería fácil de construir, mediría kilómetros cuadrados y sería tan fina como unos pocos átomos para aligerar el peso. Uno de los inconvenientes es que no es fácil frenar la vela, pues no hay láser al otro lado. Se ha propuesto de un anillo exterior se desenganchase para reflejar luz en el interior y así frenarle, pero no está claro si esto funcionaría.
Quizás podamos mandar una estas velas a una estrella y después simplemente pase de largo.
Llevar combustible no es rentable, pesa mucho e impide que nos movamos rápido. Una solución es no llevar nada de él como en la vela láser, otra idea es recogerlo por el camino.
El espacio no está realmente vacío sino que hay algún átomo de hidrogeno de vez en cuando, la densidad es mínima, pero si nos movemos rápido podemos recolectar muchos.

Foto
Boussard Ramjet. Se alimenta del hidrógeno del entorno. Foto: NASA

Imaginemos que somos capaces de crear un embudo magnético para atrapar los átomos de hidrógenos que habremos ionizado previamente con un láser, después podemos fusionarlos en una reacción nuclear parecida a la que se da en el interior de las estrellas y utilizar su resultado para propulsarnos. El concepto denominado Boussard Ramjet es parecido en concepto a un reactor de un avión comercial.
No está claro que podamos recrear las reacciones de fusión necesaria y tampoco que podamos recolectar el hidrógeno sin problemas, pero el sistema permitiría llegar al 90% o más de la velocidad de la luz.
Los críticos aducen que a esas velocidades el embudo recolector sería más un freno que otra cosa y que las partículas del camino, incluyendo nuestros átomos de hidrógeno serían una radiación muy intensa y peligrosa debido a su velocidad relativa. Pero, ¿Quién sabe? Quizás sea posible.
Hasta aquí las cosas que se podrían hacer con la Física conocida. En la próxima entrega y última veremos cómo podría ser el viaje interestelar basado en una Física más exótica y aún sin establecer.

15 Comentarios

  1. lev:

    Perfecto? falta un poco para que se desarrollenmas acerca del tema , sería factible que planteen el doblar la dimension, siendo que la NASA ya tiene varias propuestas

  2. Administrator:

    NeoFronteras trabaja en la cuarta parte de esta serie sobre métodos especulativos.

  3. rodolfotlp:

    me gustaría que incluyan en el tema,la propulsión íonica.

  4. Administrator:

    La propulsión iónica ya se trató en la la anterior entrega de esta serie. En la sección de Portada se publicará también una noticia al respecto.

  5. Alan Michael Frias Castellanos:

    Estuvo muy bueno e interesante por que es un gran salto hacia el verdadero futuro

  6. Diego:

    Pero no sería más correcto que la Luz nos transportara a esa velocidad sin que las naves gasten energía, por medio del proyecto S.H.A.R.K.

    Atentamente

    Director General del proyecto S.H.A.R.K.

    Diego Ballesta

  7. Administrator:

    ¿Sin gasto de energía? Suena bastante acientífico si se me permite opinar.

  8. elizabeth:

    Es muy interesante el tema abordado. Quisiera información sobre el trabajo de Einstein sobre los viajes al pasado. Desde ya muchas gracias.

  9. Administrator:

    Por lo que se sabe hasta ahora los viajas al pasado son imposibles.

  10. Diego:

    Para el administrador, del director de proyecto S.H.A.R.K. los Americanos estan investigando por medio de Plasma una impulsion que haria que una nave espacial llegara a los 40000 kms por hora sin gasto de Energia, lo que seria como un velero que le empuja el aire pero en espacio esa impulsion se mantiene porque hay un vacio, el proyecto S.H.A.R.K. hara los mismo pero igual que la velocidad Luz o casi igual haciendo los viajes entre planetas en comodas horas

  11. Prince:

    Los estudios científicos para esta época es comparado a la relatividad, estamos avanzando pausadamente y sin darnos cuenta estamos abriéndonos paso al conocimiento, son muy interesantes todas las teorías, y los estudios científicos, pero me inclino por el conocimiento superior de todas las cosas, solo tenemos que observar y nos daremos cuenta que nada esta al azar, como la velocidad de la luz, y las galaxias que mantienen su órbita, el universo está lleno de sorpresas y nos falta mucho por comprender, llegar a Marte es cuestión de tiempo y de unión de conocimientos, el Internet se ha convertido en un hoyo negro del conocimiento, aquí esta casi todo e irá a parar todo, es mucho mas económico que contratar a un científico el recibir el razonamiento de millones de personas, Creo en Dios y en su mensaje de que viene pronto, ¿para que incomodarme intentando salir a un lugar en el cual no me han enviado? Dios nos dé sabiduría, ¡primero necesitamos salvar nuestro mundo! es la única manera de preservar nuestro futuro.

  12. jerland:

    Ummm, buen articulo, pero algo que no dijeron fue la ley de la gravedad y de la dimensión, aquí se emplea la velocidad, dice que al pasar la velocidad de la luz ya se puede viajar en el tiempo, configurando el tiempo y el espacio de nuestro universo, ya que a esta velocidad entraríamos a túneles de gusanos en la que hay diferentes dimensiones y estado de la materia osea, que no se sabe cuanto duraría pasar de una galaxia a otra, los científicos calculan la posibilidad con una nave, cuanto duraría etc… pero no pensaron en esta ley, le voy a dar un ejemplo, actualmente se introduce una teoría que dijo Einstein, ( se podrá viajar al futuro pero no se podrá volver al pasado) esta teoría se emplea con los autos, cada objeto y animal tiene una velocidad en la cual se puede mover de un lado a otro, para mantenerse en el presente, si alteramos esto en un auto, llegaremos de un lugar a otro en menos tiempo,( mayor velocidad, más rápido se llega). Cuídense y la próxima ves, investiguen mas a fondo.

  13. Administrator:

    Lo siento pero nada de lo dice tiene sentido científico.

  14. Alex Yllescas:

    En verdad estamos lejos de llegar a esos niveles. Sin ánimos de salirme del tema, creo que esto tiene que ver, con la puesta en marcha y los subsecuentes experimentos del LHC entiendo que se trata de descubrir la existencia de ciertas (o cierta) partículas acelerándolas hasta casi llegar a la velocidad de la luz (y luego colisionándolas). Tengo 1 interrogante:
    ¿si se intentara igualar la velocidad de la luz a unas partículas en un acelerador, que consecuencias se podrían esperar sobre la materia involucrada en ese experimento?
    como una manera de saber lo que le espera a una nave que intente llegar a la velocidad de la luz.

  15. intigate:

    Visión al futuro.

RSS feed for comments on this post.

Lo sentimos, los comentarios están ya cerrados.