La humanidad tiene los medios para lanzar sondas en órbita alrededor de estrellas cercanas. Pero, ¿tenemos la paciencia necesaria?
Los viajes interestelares, que han sido un elemento básico de la ciencia ficción durante muchos años, podrían convertirse en una realidad hoy, si tan solo hubiera dinero. Por tan solo $ 100 millones aproximadamente, un cliente puede comprar el último cohete comercial y viajar fuera del sistema solar. La paciencia es clave aquí. Si un cohete de este tipo se lanza mañana al puerto de destino más cercano, el exoplaneta potencialmente habitable Proxima b, descubierto recientemente en el sistema estelar triple Alpha Centauri a una distancia de 4 años luz de la Tierra, el vuelo durará 80.000 años.
En lugar de gastar $ 100 millones en un transporte tan lento, el empresario multimillonario Yuri Milner dijo en abril pasado que gastaría el mismo dinero para encontrar otra forma de llegar al sistema Alpha Centauri en un plazo que no exceda el límite de la vida humana. El proyecto, llamado Breakthrough Starshot, busca alejarse de los cohetes a nivel mundial en favor de una vela ligera, la superficie espejada más delgada impulsada por rayos láser para acelerar a través del espacio. Los planes preliminares de este proyecto prevén el uso de cohetes convencionales, mediante los cuales, ya a principios de la década de 2040, se prevé instalar en la órbita terrestre miles de velas ligeras de cuatro metros de un gramo cada una. Las velas contendrán chips de centímetros con cámaras, sensores, motores a reacción y baterías incorporados. Cada nave espacial ultraligera se dirigirá desde la órbita terrestre hacia el sistema Alpha Centauri utilizando un láser terrestre de 100 gigavatios al 20 por ciento de la velocidad de la luz. En este caso, el vuelo interestelar tomaría solo 20 años, y las sondas habrían llegado a Alpha Centauri en la década de 2060.
Pero estas altas velocidades cuestan mucho dinero. Incluso las estimaciones más modestas del proyecto Starshot superan con creces los $ 100 millones iniciales de Milner; el proyecto podría requerir $ 10 mil millones durante décadas, o más, principalmente debido a los enormes costos de construir una instalación láser en tierra. Lo más probable es que no sea posible prescindir de la asistencia gubernamental y la cooperación internacional. Además, las velas ligeras, que sobrevivirán al viaje de 20 años, atravesarán el sistema Centauri tan rápido que solo tendrán unos segundos para obtener fotografías macro y otros datos sobre Proxima by cualquier otro planeta cercano. Y mientras las sondas se alejan hacia la oscuridad interestelar, las velas ligeras intentarán transmitir información preciosa a la Tierra utilizando rayos láser.cuya potencia no supera la intensidad de la señal de un teléfono móvil convencional.
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Un lento viaje a las estrellas
Algunos críticos consideran esta búsqueda quisquillosa de Alpha Centauri como una mala inversión. “Después de conocer el proyecto Starshot, nos pareció un desperdicio gastar esa cantidad de dinero en una misión de sobrevuelo que tomaría varias décadas y tomaría un par de segundos para tomar fotografías”, dice el investigador independiente Michael Hippke de Alemania. Trabajando con Rene Heller, astrofísico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Göttingen, Hippke desarrolló un programa de vuelo alternativo que, según dijo, sería más útil científicamente y costaría menos. En lugar de construir un sistema láser de miles de millones de dólares para acelerar las diminutas velas ligeras a la velocidad cercana a la de la luz y volarlas una vez, Heller y Hippke proponen usar solo la luz de las estrellas para enviar velas más grandes a una velocidad menor a las tres estrellas en el sistema Alpha Centauri con la capacidad de "estacionarse" en órbitas. Sus hallazgos se publicarán en la edición del 1 de febrero de Astrophysical Journal Letters.
La esencia de sus propuestas es utilizar no solo la luz solar para acelerar las velas ligeras que salen de nuestro sistema, sino también la luz y la gravedad de las tres estrellas del sistema Alpha Centauri al final del vuelo. Heller y Hippke calcularon que ese viaje podría realizarse en una vela de densidad increíblemente baja, con un peso de unos 100 gramos y una superficie de 100 mil metros cuadrados (¡que son unos 15 campos de fútbol!). Este diseño de vela parece factible dado el rápido desarrollo de la ciencia de los materiales. Al ajustar gradualmente el ángulo a medida que se acerca a las estrellas para capturar más presión de estas últimas, dicha vela puede desarrollar la velocidad suficiente para anclar en cualquier órbita dentro del sistema.
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Para llegar al planeta potencialmente habitable Próxima b, tales sistemas auxiliares "fotogravitacionales", por extraño que parezca, requerirían enviar una vela ligera primero a las brillantes estrellas parecidas al sol Alpha Centauri A y Alpha Centauri B, a pesar de que están ubicadas dos billones de kilómetros más allá. lejos de nosotros que la estrella madre más pequeña y más débil del planeta Proxima b - Proxima Centauri. Esto se debe a la desaceleración causada por la alta presión de radiación de las estrellas Alfa Centauri A y B, y, por lo tanto, un acercamiento más rápido a un sistema de velas ligeras de cualquier tamaño. Pero la radiación de las estrellas gemelas tiene un límite; si la enorme vela de Heller y Hippke alcanza una velocidad superior al 4,6 por ciento de la velocidad de la luz, simplemente pasará por alto el sistema. Calculan que el vuelo a Alpha Centauri A y B llevará casi un siglo.seguido de otros 50 años de viaje hasta su destino final: una órbita estable alrededor de Proxima.
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"Su viaje tomaría 7 veces más que una misión Starshot de 20 años, pero podría pasar años o incluso décadas en una investigación exhaustiva, en lugar de unos pocos segundos", dice Heller. Al comparar la relación entre el tiempo de investigación y el tiempo de viaje en ambos casos, Heller agrega, "Starshot podría usar solo la cien millonésima parte de toda la misión para la investigación in situ, mientras que nosotros podríamos usar alrededor de una centésima o un millón de veces más". Además, al utilizar la luz solar para lanzar la vela, esta opción elimina la necesidad de construir una unidad láser de miles de millones de dólares.
Y, sin embargo, su viaje propuesto de 150 años no puede comenzar mañana. La propuesta de Heller e Hippke, entre otras cosas, prevé una configuración poco común de estrellas en el sistema Alpha Centauri, que ocurre solo una vez cada 80 años, cuando todas sus órbitas están en el mismo plano, cruzando la trayectoria de cualquier sonda de nuestro sistema solar. La próxima vez ocurrirá en 2035, pero en tan poco tiempo, ninguna vela podrá acercarse al sistema. Heller y Hippke sugieren esperar la próxima "alineación" en 2115.
El envío de sus velas directamente a Proxima Centauri, dijo Heller, requeriría velocidades cósmicas mucho más bajas debido a la débil presión de radiación y al poder de detención de la menor de las dos estrellas, llevando el tiempo total de vuelo a un milenio completo.
Paciencia por favor
Hippke ve una misión multigeneracional con un punto final en órbita alrededor de Alpha Centauri que vale la pena esperar, incluso si nunca lo ve regresar. “Nuestros hijos y nietos recibirán fotos increíbles de estas sondas espaciales. ¡Imagínense ríos alienígenas, volcanes y tal vez incluso vida exótica! La elección de una misión de un siglo abre oportunidades para estudiar también otras estrellas brillantes cercanas, dice Hippke. La gran estrella Sirio, por ejemplo, está solo dos veces más lejos que Alfa Centauri, pero como brilla unas 25 veces más que el Sol, su efecto inhibidor de la presión de la radiación es más fuerte, y esto asegurará un acercamiento más rápido de las velas ligeras hacia ella. Sin embargo,La capacidad de enviar velas ligeras en órbita alrededor de muchas estrellas cercanas sugiere una conclusión natural para las próximas generaciones a largo plazo para los objetivos inmediatos de la misión Starshot.
A pesar de todas estas ventajas, Avi Loeb, astrónomo de la Universidad de Harvard y presidente del comité asesor científico del proyecto Breakthrough Starshot, no está convencido de que esta propuesta alternativa ofrezca ventajas reales sobre el plan de Starshot de utilizar un láser de clase gigavatio para enviar pequeñas velas a las estrellas. … “Se necesita una vela muy delgada para alcanzar la velocidad cercana a la de la luz usando la luz de las estrellas”, dice Loeb, señalando que cuanto menor es la presión de la luz solar, menor debe ser la densidad de la vela ligera. Hippke y Heller dicen que, en teoría, sus velas podrían estar hechas de materiales ultraligeros y de alta resistencia como el grafeno, pero Loeb duda que crear una lámina de grafeno para una sonda interestelar de varios átomos de espesor y 100000 metros cuadrados será más fácil que construir una instalación láser masiva. "Tal superficie es un orden de magnitud más delgada que la longitud de onda de la luz que debería reflejar y, por lo tanto, su reflectividad será baja", dice Loeb. "No es posible reducir el peso en varios órdenes de magnitud manteniendo la rigidez y el coeficiente de reflexión del material de la vela". En otras palabras, una vela de grafeno de 100.000 metros cuadrados puede ser demasiado endeble para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que podría obtenerse durante varios vuelos sucesivos."Tal superficie es un orden de magnitud más delgada que la longitud de onda de la luz que debería reflejar y, por lo tanto, su reflectividad será baja", dice Loeb. "No es posible reducir el peso en varios órdenes de magnitud manteniendo la rigidez y el coeficiente de reflexión del material de la vela". En otras palabras, una vela de grafeno de 100.000 metros cuadrados puede ser demasiado endeble para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que se podría obtener durante varios vuelos sucesivos."Tal superficie es un orden de magnitud más delgada que la longitud de onda de la luz que debería reflejar y, por lo tanto, su reflectividad será baja", dice Loeb. "No es posible reducir el peso en varios órdenes de magnitud manteniendo la rigidez y el coeficiente de reflexión del material de la vela". En otras palabras, una vela de grafeno de 100.000 metros cuadrados puede ser demasiado endeble para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que podría obtenerse durante varios vuelos sucesivos.y por tanto su reflectividad será baja”, dice Loeb. "No es posible reducir el peso en varios órdenes de magnitud manteniendo la rigidez y el coeficiente de reflexión del material de la vela". En otras palabras, una vela de grafeno de 100.000 metros cuadrados puede ser demasiado endeble para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que podría obtenerse durante varios vuelos sucesivos.y por tanto su reflectividad será baja”, dice Loeb. "No es posible reducir el peso en varios órdenes de magnitud manteniendo la rigidez y el coeficiente de reflexión del material de la vela". En otras palabras, una vela de grafeno de 100.000 metros cuadrados puede ser demasiado endeble para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que podría obtenerse durante varios vuelos sucesivos.000 metros cuadrados pueden ser demasiado endebles para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que podría obtenerse durante varios vuelos sucesivos.000 metros cuadrados pueden ser demasiado endebles para un viaje espacial real. Además, los planes del proyecto Starshot incluyen lanzar no una, sino miles de velas, e incluso si cada sonda que cruzó con éxito el espacio interestelar recibe solo unos segundos para imágenes panorámicas, su número superará lo que podría obtenerse durante varios vuelos sucesivos.
El mayor desafío, según Loeb, es si los ambiciosos planes del proyecto multigeneracional sobrevivirán al inevitable encuentro con la fragilidad de la vida humana. “Si ignoras la duración del viaje, siempre puedes usar cohetes convencionales y llegar al sistema Alpha Centauri con bajas pérdidas en 80.000 años”, dice. “Pero las personas que están trabajando en el proyecto Starshot son más ambiciosas. Queremos llegar allí en nuestra vida.
Lee Billings
