Parece que todos los días se encuentra un nuevo exoplaneta (o, en el caso del martes, los científicos descubrieron tres exoplanetas potencialmente habitables que orbitan una estrella). Pero hay un montón de obstáculos que tendremos que eliminar antes de tener la oportunidad de visitarlos: las dosis masivas de radiación que serían absorbidas por los aspirantes a astronautas, el daño potencial causado por el polvo y el gas interestelar a una nave. moverse a velocidades extremadamente altas, y el hecho de que viajar incluso al exoplaneta habitable más cercano llevaría casi 12 años en una nave espacial que viaja a la velocidad de la luz.
Sin embargo, el mayor problema podría ser la enorme cantidad de energía que tal nave requeriría. ¿Cómo alimentas una nave espacial para un viaje más de 750, 000 veces más lejos que la distancia entre la Tierra y el Sol?
Basado en nuestra tecnología actual para explorar el espacio y posibles enfoques futuros, aquí hay un resumen de las posibles formas de propulsar naves espaciales.
Los cohetes convencionales, que queman combustible químico líquido o sólido, se han utilizado en casi todas las misiones espaciales hasta la fecha. (Foto a través de la NASA) Cohetes Convencionales: Estos crean empuje al quemar un propulsor químico almacenado en su interior, ya sea un combustible sólido o líquido. La energía liberada como resultado de esta combustión eleva una nave del campo gravitacional de la Tierra al espacio.
Pros: La tecnología de cohetes está bien establecida y bien entendida, ya que data de la antigua China y se ha utilizado desde el comienzo de la era espacial. En términos de distancia, su mayor logro hasta el momento es llevar la sonda espacial Voyager 1 al borde exterior del sistema solar, aproximadamente a 18.5 mil millones de millas de la Tierra.
Contras: se proyecta que el Voyager 1 se quedará sin combustible alrededor del año 2040, una indicación de cuán limitados en alcance pueden los cohetes y propulsores convencionales transportar una nave espacial. Además, incluso si pudiéramos colocar una cantidad suficiente de combustible para cohetes en una nave espacial para llevarla hasta otra estrella, el hecho sorprendente es que probablemente ni siquiera tenemos suficiente combustible en todo nuestro planeta para hacerlo. Brice Cassenti, profesor del Instituto Politécnico Rensselaer, dijo a Wired que tomaría una cantidad de energía que sobrepasa la producción actual del mundo entero para enviar una nave a la estrella más cercana utilizando un cohete convencional.
El motor de iones que alimentó la nave espacial Deep Space 1 de la NASA. (Foto a través de la NASA) Motores iónicos : funcionan de manera similar a los cohetes convencionales, excepto que en lugar de expulsar los productos de la combustión química para generar empuje, disparan corrientes de átomos cargados eléctricamente (iones). La tecnología se demostró por primera vez con éxito en la misión Deep Space 1 de 1998 de la NASA, en la que un cohete pasó cerca de un asteroide y un cometa para recopilar datos, y desde entonces se ha utilizado para impulsar otras naves espaciales, incluida una misión en curso para visitar al enano planeta Ceres
Pros: estos motores producen mucho menos empuje y velocidad inicial que un cohete convencional, por lo que no se pueden usar para escapar de la atmósfera de la Tierra, pero una vez llevados al espacio por cohetes convencionales, pueden funcionar continuamente durante períodos mucho más largos (porque usan un combustible más denso de manera más eficiente), lo que permite que una nave aumente gradualmente la velocidad y supere la velocidad de una propulsada por un cohete convencional.
Contras: aunque es más rápido y más eficiente que los cohetes convencionales, usar una unidad de iones para viajar incluso a la estrella más cercana aún tomaría un tiempo abrumadoramente largo, al menos 19, 000 años, según algunas estimaciones, lo que significa que en algún lugar del orden de 600 a 2700 Se necesitarían generaciones de humanos para lograrlo. Algunos han sugerido que los motores de iones podrían alimentar un viaje a Marte, pero el espacio interestelar probablemente esté fuera del alcance de la posibilidad.
Una representación de la nave estelar Daedalus, propuesta en la década de 1970, que habría utilizado reacciones de fusión nuclear como propulsor. (Imagen a través de Nick Stevens) Cohetes nucleares: muchos entusiastas de la exploración espacial han abogado por el uso de cohetes propulsados por reacción nuclear para cubrir grandes distancias del espacio interestelar, que datan del Proyecto Daedalus, un proyecto teórico británico que buscaba diseñar una sonda no tripulada para alcanzar la Estrella de Barnard, 5.9 luz- años de distancia. Los cohetes nucleares serían impulsados teóricamente por una serie de explosiones nucleares controladas, tal vez utilizando deuterio puro o tritio como combustible.
Pros: Los cálculos han demostrado que una nave propulsada de esta manera podría alcanzar velocidades superiores a 9000 millas por segundo, lo que se traduce en un tiempo de viaje de aproximadamente 130 años a Alpha Centurai, la estrella más cercana al Sol, más larga que una vida humana, pero tal vez dentro de El reino de una misión multigeneracional. No es el Halcón Milenario el que hace Kessel Run en menos de 12 parsecs, pero es algo.
Contras: Por un lado, los cohetes de propulsión nuclear son, en la actualidad, completamente hipotéticos. A corto plazo, probablemente permanecerán así, porque la detonación de cualquier dispositivo nuclear (ya sea como arma o no) en el espacio exterior violaría el Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares Parciales, que permite tales explosiones en exactamente un lugar : subterráneo. Incluso si está legalmente permitido, existen enormes preocupaciones de seguridad con respecto al lanzamiento de un dispositivo nuclear al espacio sobre un cohete convencional: un error inesperado podría hacer que llueva material radiactivo en todo el planeta.
Se proyecta que el Sunjammer, que presenta la vela solar más grande jamás construida, se lanzará en el otoño de 2014. (Foto a través de L'Garde / NASA) Velas solares: en comparación con todas las otras tecnologías en esta lista, estas operan con un principio bastante diferente: en lugar de propulsar una embarcación quemando combustible o creando otro tipo de combustión, las velas solares tiran de un vehículo aprovechando la energía de las partículas cargadas expulsado del sol como parte del viento solar. La primera demostración exitosa de tal tecnología fue la nave espacial IKAROS de Japón, lanzada en 2010, que viajó hacia Venus y ahora viaja hacia el Sol, y Sunjammer de la NASA, siete veces más grande, se lanzará en 2014.
Pros: debido a que no tienen que llevar una cantidad fija de combustible, en lugar de utilizar el poder del Sol, al igual que un velero aprovecha la energía del viento, una nave espacial con ayuda de una vela solar puede navegar más o menos indefinidamente.
Contras: estos viajan mucho más lento que las naves propulsadas por cohetes. Pero lo más importante para las misiones interestelares: requieren que la energía expulsada del Sol u otra estrella viaje para nada, lo que les hace imposible atravesar los vastos espacios entre el alcance del viento solar de nuestro Sol y el de otro sistema estelar. Las velas solares podrían incorporarse potencialmente en una nave con otros medios de propulsión, pero no se puede confiar solo en ellas para un viaje interestelar.
Concepción artística de un diseño teórico de cohetes antimateria. (Imagen a través de la NASA) Cohetes antimateria: esta tecnología propuesta utilizaría los productos de una reacción de aniquilación de materia-antimateria (rayos gamma o partículas subatómicas altamente cargadas llamadas piones) para impulsar una nave a través del espacio.
Pros: el uso de la antimateria para impulsar un cohete teóricamente sería el combustible más eficiente posible, ya que casi toda la masa de la materia y la antimateria se convierten en energía cuando se aniquilan entre sí. En teoría, si pudiéramos resolver los detalles y producir suficiente antimateria, podríamos construir una nave espacial que viaje a velocidades casi tan rápidas como la de la luz, la velocidad más alta posible para cualquier objeto.
Contras: todavía no tenemos una forma de generar suficiente antimateria para un viaje espacial; se estima que un viaje de un mes a Marte requeriría unos 10 gramos de antimateria. Hasta la fecha, solo hemos podido crear un pequeño número de átomos de antimateria, y al hacerlo ha consumido una gran cantidad de combustible, lo que hace que la idea de un cohete antimateria sea también prohibitiva. El almacenamiento de esta antimateria es otro problema: los esquemas propuestos implican el uso de gránulos congelados de antihidrógeno, pero estos también están muy lejos.
Una representación de un ramjet, que recogería hidrógeno del espacio a medida que viaja para usarlo como combustible. (Imagen a través de la NASA) Tecnologías más especulativas: los científicos han propuesto todo tipo de tecnologías radicales no basadas en cohetes para el viaje interestelar. Estos incluyen una nave que recolectaría hidrógeno del espacio a medida que viaja para usarla en una reacción de fusión nuclear, haces de luz o campos magnéticos disparados desde nuestro propio Sistema Solar a una nave espacial distante que sería aprovechada por una vela, y el uso de negro agujeros o agujeros de gusano teóricos para viajar más rápido que la velocidad de la luz y hacer posible un viaje interestelar en la vida de un solo humano.
Todos estos están extremadamente lejos de la implementación. Pero, si alguna vez llegamos a otro sistema estelar (un gran si, para estar seguros), dados los problemas con la mayoría de las tecnologías existentes y de futuro cercano, podría ser uno de estos pasteles en el cielo ideas que nos llevan allí, y tal vez nos permiten visitar un exoplaneta habitable.
