¿Es realmente posible el viaje interestelar?



Viaje espacial interestelar. Fantasía de cada niño de cinco años dentro de nosotros. Producto básico de las series de ciencia ficción. Audazmente ir a donde nadie ha ido antes de una manera realmente fantástica. A medida que avanzamos cada vez más con nuestros cohetes y sondas espaciales, surge la pregunta: ¿podríamos alguna vez esperar colonizar las estrellas? O, salvo ese sueño lejano, ¿podemos al menos enviar sondas espaciales a planetas alienígenas, para que nos digan lo que ven?

La verdad es que el viaje y la exploración interestelar es técnicamente posible. No hay una ley de física que lo prohíba directamente. Pero eso no necesariamente lo hace fácil, y ciertamente no significa que lo lograremos en nuestras vidas, y mucho menos en este siglo. El viaje espacial interestelar es un verdadero dolor en el cuello.

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Viaje hacia afuera

Si eres lo suficientemente paciente, entonces ya hemos alcanzado el estado de exploración interestelar. Tenemos varias naves espaciales en trayectorias de escape, lo que significa que están abandonando el sistema solar y nunca regresarán. Misiones pioneras de la NASA, el Misiones Voyagery más recientemente Nuevos horizontes Todos han comenzado sus largos viajes al exterior. Los Voyager especialmente ahora se consideran fuera del sistema solar, como se define como la región donde el viento solar que emana del sol da paso a partículas y polvo de fondo galáctico general.

Tan estupendo; Tenemos sondas espaciales interestelares actualmente en funcionamiento. Excepto que el problema es que no van a ninguna parte realmente rápido. Cada uno de estos intrépidos exploradores interestelares viaja a decenas de miles de millas por hora, lo que suena bastante rápido. No se dirigen en dirección a ninguna estrella en particular, porque sus misiones fueron diseñadas para explorar planetas dentro del sistema solar. Pero si alguna de estas naves espaciales se dirigía a nuestro vecino más cercano, Proxima Centauri, a apenas 4 años luz de distancia, lo alcanzarían en unos 80,000 años.

No sé sobre ti, pero no creo que la NASA haga un presupuesto para ese tipo de líneas de tiempo. Además, para cuando estas sondas lleguen a un punto medio interesante, su baterías nucleares estará muerto hace mucho tiempo, y solo serán trozos inútiles de metal que se precipitan por el vacío. Lo cual es una especie de éxito, si lo piensas: no es como si nuestros antepasados ​​fueran capaces de lograr hazañas como arrojar basura aleatoria entre las estrellas, pero probablemente tampoco sea exactamente lo que imaginaste que sería el viaje espacial interestelar.

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Corredor de la velocidad

Para que el vuelo espacial interestelar sea más razonable, una sonda tiene que ir muy rápido. Del orden de al menos una décima parte de la velocidad de la luz. A esa velocidad, la nave espacial podría llegar a Proxima Centauri en un puñado de décadas y enviar fotos unos años más tarde, dentro de toda una vida humana. ¿Es realmente tan irracional pedir que la misma persona que comienza la misión la termine?

Ir a estas velocidades requiere una gran cantidad de energía. Una opción es contener esa energía a bordo de la nave espacial como combustible. Pero si ese es el caso, el combustible adicional agrega masa, lo que hace que sea aún más difícil impulsarlo a esas velocidades. Hay diseños y bocetos para naves espaciales de propulsión nuclear que tratan de lograr exactamente esto, pero a menos que queramos comenzar a construir miles y miles de bombas nucleares solo para ponerlas dentro de un cohete, debemos proponer otras ideas.

Quizás una de las ideas más prometedoras es mantener fija la fuente de energía de la nave espacial y de alguna manera transportar esa energía a la nave espacial a medida que viaja. Una forma de hacerlo es con láser. La radiación es buena para transportar energía de un lugar a otro, especialmente en las vastas distancias del espacio. La nave espacial puede capturar esta energía y propulsarse hacia adelante.

Esta es la idea básica detrás de la Proyecto revolucionario de Starshot, cuyo objetivo es diseñar una nave espacial capaz de llegar a las estrellas más cercanas en cuestión de décadas. En el esquema más simple de este proyecto, un láser gigante del orden de 100 gigavatios dispara a una nave espacial en órbita alrededor de la Tierra. Esa nave espacial tiene una gran vela solar que es increíblemente reflectante. El láser rebota en esa vela, dando impulso a la nave espacial. La cuestión es que un láser de 100 gigavatios solo tiene la fuerza de una mochila pesada. No leíste eso incorrectamente. Si tuviéramos que disparar este láser a la nave espacial durante unos 10 minutos, para alcanzar una décima parte de la velocidad de la luz, la nave espacial no puede pesar más de un gramo.

Esa es la masa de un clip de papel.

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Una nave espacial para hormigas

Aquí es donde el caucho se encuentra con el camino interestelar cuando se trata de hacer que la nave espacial viaje a las velocidades requeridas. El láser en sí, a 100 gigavatios, es más poderoso que cualquier láser que hayamos diseñado por muchos órdenes de magnitud. Para darle una idea de la escala, 100 gigavatios es la capacidad total de cada central nuclear que opera en los Estados Unidos combinada.

Y la nave espacial, que debe tener una masa que no sea más que un clip de papel, debe incluir una cámara, computadora, fuente de alimentación, circuitos, una carcasa, una antena para comunicarse de regreso a casa y toda la vela de luz.

Ese vela de luz debe ser casi perfectamente reflexivo. Si absorbe incluso una pequeña fracción de esa radiación láser entrante, convertirá esa energía en calor en lugar de impulso. Con 100 gigavatios, eso significa fusión directa, lo que generalmente se considera no bueno para las naves espaciales.

Una vez acelerada a una décima parte de la velocidad de la luz, comienza el verdadero viaje. Durante 40 años, esta pequeña nave espacial tendrá que soportar las pruebas y dificultades del espacio interestelar. Se verá afectado por los granos de polvo a esa enorme velocidad. Y aunque el polvo es muy pequeño, a esas velocidades las motas pueden hacer un daño increíble. Los rayos cósmicos, que son partículas de alta energía emitidas por todo, desde el sol hasta la supernova distante, pueden meterse con los delicados circuitos internos. La nave espacial será bombardeada por estos rayos cósmicos sin parar tan pronto como comience el viaje.

¿Es posible Breakthrough Starshot? En principio sí. Como dije anteriormente, no existe una ley de física que impida que nada de esto se convierta en realidad. Pero eso no lo hace fácil o incluso probable o plausible o incluso factible utilizando nuestros niveles actuales de tecnología (o proyecciones razonables en el futuro cercano de nuestra tecnología). ¿Realmente podemos hacer una nave espacial tan pequeña y ligera? ¿Realmente podemos hacer que un láser sea tan poderoso? ¿Puede una misión como esta realmente sobrevivir a los desafíos del espacio profundo?

La respuesta no es sí o no. La verdadera pregunta es esta: ¿estamos dispuestos a gastar suficiente dinero para averiguar si es posible?

Paul M. Sutter es astrofísico en La universidad de estado de Ohio, gran cantidad de Pregúntale a un astronauta y Radio espacialy autor de "Tu lugar en el universo."Sutter contribuyó con este artículo a Las voces expertas de Space.com: Op-Ed & Insights.

Lganar más escuchando el episodio "¿Es posible el viaje interestelar? " on el podcast Ask A Spaceman, disponible en yoMelodías unand en la web en http: //www.askaspaceman.com. Gracias a @infirmus, Amber D., neo y Alex V. Fo las preguntas que llevaron a esta pieza! Haga su propia pregunta en Twitter usando #AskASpaceman o siguiendo a Paul @PaulMattSutter unaDakota del Norte Facebook.com/PaulMattSutter.