En los tiempos actuales se han estado consolidando los proyectos de viaje interestelar, los cuales ya han ido superando la etapa de la ciencia ficción. Descubre en este post, de qué se trata, cuáles son las distancias y los tiempos que se manejan, cuál es la posición de la NASA y otros detalles que te interesarán.
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¿Qué es un viaje interestelar?
Se denomina viaje interestelar a la capacidad de desplazarse entre las estrellas con tripulación o no para explorar el espacio cósmico.
Este concepto de viaje interestelar solía ser comúnmente aplicado a la ciencia ficción, pero ya está siendo empleado en la programación de las actividades de exploración interplanetaria de diversas instituciones dedicadas a la astronomía.
En la práctica, por supuesto, el viaje interestelar es mucho más difícil por las implicaciones que tiene para el viajero, así como por las distancias, la velocidad y el tiempo que involucra que son enormemente mayores, calculadas en años luz, unidad de distancia que equivale aproximadamente a 9,46 × 1.012 km.
Para su materialización se requiere cubrir una serie de factores, que hacen del viaje intergaláctico muy complicado.
En la ciencia ficción, los viajes interestelares se describen a menudo como más rápidos que la luz, tal como fue presentado en la película de Star Trek o la velocidad de la luz en la saga Star Wars.
Las investigaciones se siguen haciendo de manera paulatina y constante de forma tal de poder diseñar los mecanismos apropiados para el traslado seguro de humanos a través del espacio sideral. Te interesará también conocer qué es Turismo espacial.
Por ejemplo, para llevar a cabo el viaje espacial se han desarrollado mecanismos tales como sistemas de hibernación, naves de generación y otras tecnologías espaciales de larga duración necesarias para poder enviar algún día personas a otras estrellas.
En la actualidad, se está investigando cómo construir sondas robóticas dirigidas a Alpha Centauri, la estrella enana roja más cercana al Sol, la cual se ha planteado como una meta a cumplir, tal como se ha propuesto en el proyecto Breakthrough Starshot, que ha sido traducido por algunos como “Disparo estelar”.
Esta iniciativa ha sido mayormente conocida por la participación del fallecido y célebre astrofísico británico Stephen Hawking. con el respaldo económico del multimillonario ruso Yuri Milner y de Mark Zuckerberg, el fundador de Facebook.
Se trata de un proyecto dedicado a la investigación e ingeniería como parte del programa espacial Breakthrough Initiatives, en el que se ha propuesto diseñar una flota de las llamadas StarChips, que son micronaves espaciales desarrolladas con el método de propulsión de velas solares para sondas y naves espaciales, con las que se ha estimado posible viajar hasta Alfa Centauri.
Este tema de poder viajar a través del espacio siempre ha sido tema de interés de los científicos, pero también un deseo del ser humano en general, quienes siempre se han sentido atraídos por saber lo que hay más allá de los espacios de la Tierra.
La factibilidad y las consecuencias de estos viajes han sido debatidas concienzudamente por astrónomos, investigadores del espacio, autores de ciencia ficción e, incluso, por personas entusiastas del tema intergaláctico.
Al respecto, existen numerosas publicaciones sobre esta temática, así como proyectos ideados sobre el viaje interestelar. Te recomendamos conocer otros aspectos del tema en Envejecimiento en el espacio.
En este sentido, se han planteado disyuntivas en cuanto al tiempo de viaje suficiente, al trabajo de ingeniería involucrado, a la seguridad física y mental de los tripulantes, a viajes no tripulados y a los viajes generacionales.
El viaje interestelar constituye un reto tanto tecnológico como económico, en el que se pone en tela de juicio la factibilidad de poder alcanzarlo durante algún tiempo, en concreto para sondas tripuladas.
La NASA ha estado involucrada en este tipo de iniciativas y la ha estado estudiando por décadas, y acumulando una serie de planteamientos teóricos.
Tiempos y distancias de un viaje interestelar
Estas dos variables de un viaje interestelar son las que primero aparecen al momento de considerar proyectar un viaje con destino al espacio sideral.
Tiempos
Los tiempos en el espacio, como sabemos, se miden en año luz, lo cual podría sobrepasar la capacidad humana de cumplirlos en una misma generación, por supuesto dependiendo del destino del viaje.
Al respecto, algunos expertos han argumentado que una misión al espacio infinito que no pueda ser terminada en menos de 50 años no se debería intentar.
No obstante, para lograr alcanzar el éxito de un viaje de esta magnitud, éste se debe centrar principalmente en alcanzar la velocidad de propulsión apropiada que proporcionaría el sistema de empuje, el cual tiene que tener la capacidad suficiente y estar específicamente diseñado para tal fin.
Si la nave espacial no alcanza la debida velocidad y se hace lenta, muy probablemente no podrá cumplir con los tiempos estipulados, o será alcanzada y sobrepasada por otra nave que habría sido enviada posteriormente, pero con un sistema de propulsión más avanzado, o fracasará en el intento.
Esto basado en el Postulado de Obsolescencia Incesante, según el cual no importa el tipo de sonda que se emplee ahora porque una sonda más moderna la superará en el futuro y llegará al destino previsto antes.
Asimismo, se ha demostrado que hay un mínimo preciso en el tiempo total a un destino dado calculado desde el presente a una tasa de velocidad de viaje derivada del incremento creciente o exponencial.
De manera tal que los viajes que se hagan antes del mínimo, muy probablemente serán superados por los que emprenden el viaje dentro del mínimo.
Entretanto, aquellas que realizan el viaje luego del mínimo nunca, podrán alcanzar a las que salieron en el tiempo mínimo. Por otro lado, un viaje de este tipo puede tener otras implicaciones que es imperativo considerar al momento de calcular los tiempos.
Éstas se refieren a problemas no técnicos específicos de viajes de largas distancias y tan grandes velocidades, como choques con partículas interestelares, potencial reducción de la esperanza de vida humana promedio en virtud de la prolongada permanencia en el espacio, entre otras.
Estas dificultades seguirían siendo un obstáculo que requerirían más tiempo en ser resueltas, suponiendo que puedan tener una solución.
Las estimaciones que se han hecho señalan que es posible reducir el tiempo de viaje a un milenio mediante el uso de las llamadas velas solares, que, como se ha señalado, son el método de propulsión alternativo o complementario al uso de motores, que se ha implementado para sondas o naves espaciales.
Con estas velas se pueden captar los impulsos de fuentes externas a la propia nave, de forma que ésta no necesita transportar consigo ni motor ni combustible, lo que aligera el peso de la nave, pudiendo alcanzar mayores velocidades.
El tiempo del viaje también se puede reducir a un siglo o menos empleando la propulsión nuclear de pulso, para la cual se emplea el método teórico de empuje por explosiones nucleares para generar el impulso.
Es de considerar en este viaje interplanetario otros riesgos latentes para una nave interestelar como son el vacío, la radiación, la ingravidez y los micrometeoroides.
Los tiempos interestelares mínimos de varios años a las estrellas se hallan más allá de lo que se conoce en las experiencias actuales de los viajes espaciales tripulados.
No obstante, existen algunas aproximaciones al viaje interestelar que señalan la posibilidad de evitar estas dificultades, tal como se plantea en la teoría de la relatividad especial, en la que se plantea la factibilidad de acortar el tiempo de viaje.
Con base en esta teoría, se podría decir que si una nave espacial con motores de gran potencia alcanza velocidades cercanas a la velocidad de la luz, la dilatación de tiempo haría aparecer el viaje más corto para el tripulante.
No obstante, para los que permanecen en la Tierra aún seguirían transcurriendo muchos años, lo que resultará de impacto para los viajeros espaciales al retornar a la Tierra, quienes no habrán experimentado ese paso del tiempo.
Distancias
A menudo se miden según el tiempo que necesita la luz para viajar entre dos puntos.
Luz, en el vacío, viaja a 299.792.458 metros por segundo y la distancia entre la Tierra y la Luna es de 1,3 segundos luz, lo cual, calculado con la tecnología de propulsión espacial actual, significaría un viaje de unos tres días.
Asimismo, la distancia entre la Tierra y otros planetas del sistema solar oscila entre tres minutos luz y unas cuatro horas luz.
De manera que, según el planeta y su alineación con la Tierra, las naves espaciales no tripuladas necesitan unos pocos meses y algo más de una década en completar el viaje.
A titulo ilustrativo, podemos considerar el viaje que realiza la sonda espacial Voyager 1.
Esta nave espacial es hasta ahora la más rápida, con un recorrido de 1/600 de año luz en un tiempo de 30 años, viajando a una velocidad de la luz de 1/18000.
A esta velocidad, el viaje a la estrella Próxima Centauri duraría unos 72.000 años.
Ciertamente, la misión del Voyager 1 no se programó en su momento para viajar a altas velocidades entre las estrellas, pues su misión era efectuar exploraciones, pero con la tecnología actual sería muy superior la velocidad que tendría.
Ahora bien, ya se ha establecido que para acortar el tiempo de viaje a unos pocos milenios, o incluso a un siglo o menos, es imprescindible contar con métodos de propulsión nuclear de pulso.
¿Es real o solo se ve en la ficción?
Podría suceder que dentro de poco los viajes espaciales pasarían de ser la fantasía del niño que veía series de ciencia ficción y llegar a ser una realidad.
Ello cumpliría con el deseo del humano de ir a donde nadie ha ido antes, explorar nuevos mundos y, según los avances que se están haciendo en sondas y cohetes espaciales, colonizar las estrellas.
Dentro del entorno científico actual, el viaje y la exploración interestelar es técnicamente posible y no violaría las leyes físicas, en vista de que ninguna de estas leyes lo prohíbe de manera terminante, pero si hay que señalar que es muy complicado.
En vista de que no es fácil, ciertamente significa que no se logrará en nuestro tiempo de vida, y mucho menos en este siglo.
Varias producciones y obras literarias se han basado en la ciencia ficción para plantear sus perspectivas de cómo sería el viaje interestelar y en ellas se han mostrado escenarios interesantes.
En estas historias se plantea un entorno futurista en el que la humanidad ha descubierto cómo viajar a las estrellas.
Usualmente utilizan una ciencia ficticia, la del hiperespacio, que es una forma de espacio que tiene cuatro o más dimensiones, y que se localiza más allá del universo.
Algunas de estas historias incluyen a las series de televisión Star Trek; Deep Space 9, Star Wars. Stargate SG1, la novela Contacto de Carl Sagan, la obra Dune de Frank Herbert o la saga Mass Effect.
Además del hiperespacio, estas novelas proponen extraordinarios diseños de naves espaciales cuentan con motores de antimateria, nucleares, solares o de algún nuevo tipo de tecnología.
Métodos de viaje interestelar
Se han desarrollado teorías diversas, así como pruebas de métodos para los viajes interestelares.
En general, entre los métodos más populares, algunos de las cuales surgieron en medios de ciencia ficción, otros, de historia real, están:
- Agujeros de gusano, para viajes más rápidos que la luz.
- Velocidad de curvatura
- Viajar a la velocidad de la luz
- Propulsión nuclear de pulso
- Propulsor iónico
- Impulso de aceleración constante. Relacionado con el movimiento uniformemente acelerado en el que la aceleración alcanzada se mantiene constante y firme en cuanto a magnitud de vectores y dirección por un cierto tiempo, en virtud del impulso inicial.
Viajes por agujero de gusano
El agujero de gusano, que es el conocido puente de Einstein-Rosen, es como un túnel que se forma y conecta dos puntos en el espacio.
Dicha conexión plantea la posibilidad de tomar una especie de atajo a través del espacio para pasar del punto A al B, de manera más expedita, lo cual en circunstancias normales tomaría años en llegar por la gran distancia que los separa.
En la práctica actual, aún se desconoce si los agujeros de gusano son factibles, no obstante, hay soluciones basadas en la ecuación de Einstein de la relatividad general, que consideran los agujeros de gusano como probables.
Velocidad de curvatura
Esta velocidad, que se ha conocido también como warp, vocablo inglés que significa “curvatura”, se refiere al impulso que se obtiene para el desplazamiento mediante la curvatura.
En ocasiones, se le llama impulso de deformación o impulso de distorsión. Esta noción fue sugerida de la ficticia propulsión superlumínica en el universo, que se creó en la ficción de Star Trek.
Esta velocidad de warp, o empuje por curvatura, constituye un método de desplazarse de manera más rápida que la velocidad de la luz.
Para su demostración en el mundo real fue llevada a cabo en 1994 una prueba de Miguel Alcubierre, físico mexicano con un motor de curvatura, que se denominó Impulsor Alcubierre, para el cual, sin embargo, se requirió de una extremadamente elevada cantidad de energía.
Este motor estaría en una nave espacial ovalada equipada con un gran anillo alrededor, hecho de una “materia exótica”, el cual debe ser capaz de modificar el espacio-tiempo alrededor de la nave.
Para ello, el anillo crea una región de espacio-tiempo comprimido al frente y otra de espacio-tiempo expandido hacia atrás, todo esto sin modificar el espacio-tiempo de la nave en sí.
Según las estimaciones de Alcubierre, la nave espacial se podría desplazar, según la teoría, 10 veces más rápido que la velocidad de la luz, sin violar las leyes físicas, siempre y cuando se pueda generar una energía de unos 10^45 Jules, que equivaldría a la energía contenida en la masa de Júpiter.
Siendo ésta una cantidad de energía inalcanzable, esta velocidad warp estuvo solo relacionada a la ciencia ficción.
No obstante, los investigadores de la NASA señalaron que es factible ajustar algunos conceptos del motor de Alcubierre calibrándolo a una cantidad de energía considerablemente menor.
La modificación podría consistir en reemplazar la forma del anillo por una forma toroidal, la cual requeriría mucho menos energía para empujar la nave a la equivalente de la masa del Voyager 1, lanzado en 1977.
Además, agregan los científicos encargados de este proyecto que se podría disminuir aun más la cantidad de energía haciendo oscilar la intensidad de la modificación del espacio-tiempo alrededor de la nave.
Viajar a la velocidad de la luz
Por naturaleza, todos las partículas en el universo, desde los agujeros negros hasta el entorno cercano a la Tierra, se aceleran, pudiendo alcanzar increíbles velocidades e incluso llegar al 99,9% de la velocidad de la luz.
Partiendo de esa realidad, las agencias espaciales han estado trabajando para conocer cómo se produce este fenómeno a fin de sopesar su factibilidad para un viaje interestelar.
El estudio sobre la aceleración de estas partículas hiperápidas, que se han llamado también relativistas, pudieran servir para desarrollar las futuras misiones a la Luna o Marte, y explorar el espacio cósmico e incluso, tal vez, crear nuevos sistema de propulsión para las naves.
De lo hasta el momento estudiado en cuanto a cómo conseguir estas aceleraciones de ciencia ficción, los científicos han lanzado tres formas concretas:
Campos electromagnéticos
Las partículas a velocidades relativistas funcionan con campos electromagnéticos, proporcionando la misma fuerza de los dos componentes: el campo eléctrico y el magnético, que son como dos caras de la misma moneda, que trabajan en conjunto para mover partículas a velocidades relativistas en todo el universo.
Por tal motivo, se estudia la factibilidad de aprovechar este fenómeno de estas partículas cargadas que se aceleran en virtud de los campos electromagnéticos, que las empuja, tal cual lo hace la gravedad cuando atrae cualquier objeto con masa.
Las partículas pudieran adquirir una velocidad cercana a la de la luz en condiciones apropiadas.
Explosiones magnéticas
En el espacio los campos magnéticos están en todas partes, haciendo mover las partículas cargadas.
Cuando se produce una colisión entre estos campos magnéticos, se puede producir un cruce de fuerzas, y en el momento en que la tensión entre las líneas cruzadas se hace extremadamente grande, las líneas se rompen y se vuelven a alinear de manera explosiva.
A este fenómeno se le ha llamado reconexión magnética, que no es más que el cambio rápido y abrupto en el campo magnético generando impulsos en las estructuras presentes.
Interacciones onda-partícula
Las partículas también se pueden desplazar en virtud de las interacciones con ondas electromagnéticas, que se han denominado interacciones onda-partícula.
Al producirse un colapso entre estas ondas, se puede producir una compresión de sus campos, lo que hace que las partículas cargadas que rebotan entre las ondas se llenan de energía y movimiento.
Esas interacciones son muy comunes en el espacio próximo a la Tierra y a ellas se debe la aceleración de las partículas a velocidades de gran magnitud.
Propulsión nuclear de pulso
También llamada propulsión de plasma pulsado externo. Es un método teórico de aprovechar el empuje espacial obtenido de explosiones nucleares para el impulso. En un principio se desarrolló para el Proyecto Orión, de la agencia de investigación DARPA, referido al estudio de una nave espacial a ser impulsada por una serie de explosiones de bombas atómicas en la parte posterior de la nave.
Propulsor iónico
A veces denominado motor iónico o motor de impulso de iones, que facilita la propulsión espacial mediante un haz de iones; es decir, moléculas o átomos con carga eléctrica.
Para acelerar los iones, se aprovecha la ventaja de la relación carga-masa de los iones para acelerarlos a velocidades muy altas mediante un campo eléctrico.
Impulso de aceleración constante
Es un empuje relacionado con el movimiento uniformemente acelerado en el que la aceleración alcanzada se mantiene constante y firme en cuanto a magnitud de vectores y dirección por un cierto tiempo, en virtud del impulso inicial.
Los viajes interestelares en la ciencia ficción
El viaje espacial es el componente principal de la ciencia ficción y así, lo han comprobado los investigadores de esta materia, quienes han encontrado que evidencias que ha sido así desde el primer relato que se consideró se refería a ciencia ficción en el siglo II.
Ello demuestra la fascinación que despierta en los autores de ciencia ficción el espacio exterior y los viajes interestelares.
Ahora bien, ¿Cómo ha sido visualizado el viaje espacial a través de los años en la ciencia ficción?
Se presenta a continuación algunos de los trabajos más resaltantes sobre esta materia que han sido muy populares entre los interesados en la cuestión del viaje espacial.
Dune de Frank Herbert
Se trata de una de las epopeyas de ciencia ficción más célebres, difundida en su parte inicial en 1965. Es la novela escrita por Franklin Patrick Herbert Jr., mejor conocido como Frank Herbert, autor estadounidense de ciencia ficción de este famoso libro y sus cinco secuelas.
En el libro el autor enseña una de las maneras más elaboradas y menos científicas de acometer un viaje espacial en la ciencia ficción.
En el mismo Herbert creó una gesta de congregación de seres humanos modificados, con el poder de trazar un rumbo entre las estrellas y enviar de forma instantánea una nave de un sitio a otro en el universo.
La fundación de Isaac Asimov
Este autor describe en su obra un llamado “hiperespacio” en el que es posible hacer viajes espaciales entre puntos distantes, tomando atajos.
En esta saga de La fundación Asimov moviliza naves espaciales llevándolas hasta recónditos espacios, pero no da explicaciones de cómo se mueven las naves.
Pórtico de Frederik Pohl
En Pórtico, el escritor y editor estadounidense de ciencia ficción Frederick Pohl, reconocido como un destacado promotor de esta ciencia, tejió en esta trama un misterio alrededor de una estación espacial y de unas naves espaciales.
Había allí una raza de seres con la capacidad de hacer mover las cosas más allá de la velocidad de la luz.
Proyecto de viaje interestelar
En la actualidad ya se cuenta con varios proyectos de naves espaciales que deambulan por el sistema solar buscando información sobre las características de los cuerpos celestes y la factibilidad de vida humana en dichos sitios.
Algunas de esas naves incluso ya están cerca de abandonar el sistema solar e internarse en el espacio exterior, del cual ya más nunca volverán, pero que hasta los momentos siguen enviando datos importantes a la Tierra.
Podemos mencionar las distintas misiones de Voyager de la NASA y la más reciente New Horizons, que ya han iniciado largos viajes hacia el espacio sideral.
Las sondas espaciales interestelares actualmente en marcha van demasiado rápido, viajando a decenas de miles de kilómetros por hora, pero no se dirigen a ninguna estrella en particular.
Su misión es simplemente exploratoria de los planetas dentro del sistema solar y si se propusiera que alguna de estas naves espaciales llegara a Próxima Centauri, a una distancia de cuatro años luz, se demoraría unos 80.000 años.
Asimismo, se ha llevado recientemente la experiencia con la nave Spacex de la empresa estadounidense Space Exploration Technologies Corp., de fabricación aeroespacial y de servicios de transporte espacial.
Fue fundada por Elon Musk, físico e inventor sudafricano, nacionalizado canadiense y estadounidense, con planes de reducir los costos de viajar al espacio y facilitar, así, su meta de colonizar Marte.
También cabe mencionar, entre muchas otras iniciativas para desarrollar viajes interestelares, el proyecto Breakthrough Starshot antes nombrado, cuyo objetivo es diseñar una nave espacial, que pueda llegar a las estrellas más cercanas en cuestión en unos pocos años.
¿Es posible? Eso es lo que plantea este proyecto, para lo cual se ha propuesto contar con una fuente que suministre energía constante a la nave espacial.
Han planteado el uso del láser, en vista de que las radiaciones han probado ser efectivas para transportar energía de un sitio a otro y dicha energía puede ser perfectamente captada por la nave espacial y obtener el empuje requerido.
El proyecto contempla instalar un láser gigante del orden de 100 gigavatios que permita colocar en la órbita extraterrestre una nave espacial.
La nave contaría con una gran vela solar de gran espectro reflectante. El láser rebota en esa vela provocando el empuje de la nave espacial.
Es una idea factible de ejecutar de este proyecto Breakthrough Starshot, aun cuando no es fácil o totalmente plausible que amerita nuevos niveles tecnológicos, que incluya la construcción de una nave espacial del tamaño y peso apropiados y de un láser poderoso.
Pero se debe contar también con los recursos financieros suficientes para poder llevar a cabo el proyecto.
