¿Cómo nos propulsaremos por las estrellas?

Las velas solares y microexplosiones nucleares fueron las primeras propuestas que hicieron los científicos para impulsar a la Humanidad a las estrellas.

 

Cristales de dilitio, propulsión warp, motor de iones… La ciencia-ficción ha resuelto mediante nuevas y mágicas tecnologías uno de los grandes problemas, por no decir el gran problema, del viaje espacial: el método de propulsión.

Si hay algo que preocupe a los científicos preocupados por el futuro de la humanidad en el espacio son los propulsores. Porque una cosa es clara: por el espacio no resulta ni rentable ni útil viajar con los actuales propelentes químicos. Son absolutamente necesario nuevas ideas.

Pulsos por explosiones nucleares

A finales de los 70 la British Interplanetary Society culminaba una propuesta del matemático Stanislav Ulam de 1946. Ulam proponía una propulsión por pulso nuclear. Imaginemos una superficie plana cubierta por una delgada capa de grafito. En el espacio, se hace estallar una bomba nuclear a unas cuantas decenas de metros del “plato”; lo justo para no destruirla. En lugar de esto, los restos de la explosión colisionarán con el plato, sobre el que rebotarán. Debido al choque, el plato saldrá hacia delante. Si se calculan bien el intervalo entre explosiones, se puede impulsar una nave por el espacio además de ser una forma de útil de terminar con el arsenal nuclear mundial… La British Interplanetary Society retomó la idea de Ulam y desarrolló el proyecto Dédalo, una sonda automática que debería alcanzar la estrella Barnard, situada a 50 años-luz de distancia mediante microexplosiones termonucleares internas.

Mas la Edad de Oro de la propulsión por pulso de fisión nuclear fue 15 años antes que Dédalo. Todo sucedió entre 1958 y 1965, cuando un equipo de 40 personas y con un presupuesto de 11 millones de dólares investigaron teórica y prácticamente la forma e construir una nave que funcionase: el proyecto Orion. Se construyó un vehículo de prueba bautizado con el nombre de Put-Put, que empleó cinco cargas de alto explosivo químico para ascender hasta una altura de 60 m, justo la misma distancia que el primer cohete de combustible líquido lanzado por Goddard el 16 de marzo de 1926. En 1968 el físico Freeman Dyson propuso la utilización de bombas de fusión nuclear para alcanzar velocidades del orden de 1 000 a 10 000 km/s. Poco tiempo después, A. P. Fraas proponía el sistema Blascon. Su funcionamiento también era simple: provocar microexplosiones nucleares utilizando un láser de alta intensidad o un chorro de electrones para hacer fusionar pequeñas bolitas de plasma.

Evidentemente, una variante de este tipo de astronave es la que lleva incorporado un motor de fusión nuclear. Sin embargo, el problema que tienen es el mismo que el de las naves convencionales: tienen que llevar encima el combustible, y eso significa un peso añadido. ¿No podrían desarrollarse motores que, paradójicamente, no necesitaran transportar el combustible?

Velas solares

El viento siempre ha sido compañero inseparable de los marinos. El viaje por el mar nos trae a la memoria la imagen de velas al viento impulsando los navíos en busca de otras tierras. El océano cósmico nos espera ahí arriba, pero allí no hay viento, ¿o sí? Nuestro Sol, además de luz, emite lo que los astrofísicos conocen como viento solar: un flujo de partículas cargadas que son las responsables, entre otras cosas, de las auroras polares. Sin embargo, la navegación solar o solar sailing nada tiene que ver con esto. Quien hará bogar algún día a los nuevos navíos espaciales es la luz solar. De hecho, la luz ejerce una presión efectiva sobre los objetos. Algo cuando menos desconcertante, pues a nadie le ha tumbado un rayo de sol al salir a la calle. Sin embargo, así es. Una vela solar no es otra cosa que un espejo con un alto poder de reflexión: cuando los fotones de luz golpean del espejo, le transmiten el impulso necesario para mover el vehículo. Si la vela es pequeña, el impulso proporcionado también lo será. Se necesitan velas enormes: para llevar un peso de un kilo a una aceleración de 30 km/h por segundo se necesitaría una vela de 1 km cuadrado.

El primero en proponer la navegación solar fue Carl Wiley en 1951, en un artículo titulado Clipper Ships of Space en la revista Astounding Science Fiction. Siete años más tarde el físico Richard Garwin publicaba el primer artículo técnico sobre el tema, que terminaba con estas proféticas palabras: “el método de propulsión tiene un coste despreciable y es quizás más poderoso que muchos otros esquemas competidores”. Hoy la NASA considera que la navegación solar puede ser viable. No solo porque en 20121 desplegara una vela solar en órbita con el satélite NanoSail-D, sino porque ya lo demostró el 12 de agosto de 1960 con el satélite de comunicaciones Echo-1. Evidentemente la demostración fue involuntaria, pero la presión de la luz solar sobre esta pelota de mylar altamente reflectante de 30 m de diámetro hizo que se acercara su punto de la órbita más cercano a la Tierra –el perigeo- unos 500 km a la superficie de nuestro planeta.

Los componentes básicos de la navegación solar los tenemos en nuestras cocinas: el papel de aluminio y ese plástico fino que utilizamos para envolver los alimentos. El aluminio es el material reflectante; el plástico, la estructura resistente sobre la que se monta. Por ejemplo, el mylar aluminizado es un buen material de “baja tecnología” para la navegación solar. El único problema es que, al tratarse de velas inmensamente grandes, no pueden montarse en la Tierra, sino en el espacio. Es la única forma de verse libres de las deformaciones y tensiones que induce la fuerza de la gravedad. También debido a su extremo tamaño, el grosor debe ser reducido al máximo para que no sea complicado mover un cuerpo con una masa excesiva, sobretodo teniendo en cuenta que la presión solar se parece más a una leve brisa que a un viento huracanado. Así, una anchura cuya obtención no representa un excesivo problema tecnológico es de una milésima de micra: tan pequeña que caben cuatro átomos de aluminio alineados. Con ella, y empezando a la décima parte de la distancia Tierra-Sol, una nave de mil toneladas y con una vela circular de más de 2 000 kilómetros de radio, alcanzaría una velocidad de 2 300 km/s, casi un uno por ciento de la velocidad de la luz. Pero hay un problema: el aluminio se vuelve transparente cuando su grosor baja de la centésima de micra. Para conseguir una vela parecida a la anterior habría que perforarla con agujeros de un tamaño de, como mucho, media micra. Sólo así se podría reflejar la luz solar del mismo modo que una malla de las que se usa para encerrar las gallinas en el corral refleja las ondas de radio.

Velas solares y rayos láser

La otra desgracia es que este tipo de propulsión es inservible a largas distancias de una estrella. Para poder utilizarlo como propulsor interestelar Robert Forward propuso en 1962 usar láseres en órbita que dispararan directamente sobre la vela solar. De este modo, una nave de mil toneladas y con una vela de 242 kilómetros de radio sería acelerada hasta un 15% de la velocidad de la luz en tan sólo dos meses. Para mantener enfocado el láser sobre la vela-objetivo, debe colocarse una no menos gran lente –100 m de radio- del tipo de Fresnel en órbita solar. Lo cierto es que este tipo de navegación es a lo grande. El láser, para ser efectivo, debe tener una potencia formidable: 240 TeraWatios, equivalente a 20 veces la potencia eléctrica que genera toda la humanidad en un año. Ahora bien, a la velocidad del 15% la de la luz, la nave llegaría a la estrella más cercana en 29 años.

Referencias:

Mallove, E. F. (1989) The Starflight Handbook: A Pioneer's Guide to Interstellar Travel, Wiley

Gilster, P. (2004) Centauri dreams, Copernicus

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Me licencié en astrofísica pero ahora me dedico a contar cuentos. Eso sí, he sustituido los dragones y caballeros por microorganismos, estrellas y científicos de bata blanca.

Continúa leyendo