El número de planetas extrasolares confirmados ha aumentado a pasos agigantados en los últimos años. Con cada nuevo descubrimiento, surge naturalmente la cuestión de cuándo podríamos explorar estos planetas directamente. Hasta ahora ha habido varias sugerencias, que van desde una nanocraft impulsada por una vela láser que viajaría a Alpha Centauri en solo 20 años (Breakthrough Starshot) hasta una microarte de movimiento más lento equipada con laboratorios genéticos (The Genesis Project).
Pero cuando se trata de frenar estas naves para que puedan reducir la velocidad y estudiar estrellas distantes y planetas en órbita, las cosas se vuelven un poco más complicadas. Según un estudio reciente realizado por el mismo hombre que concibió el Proyecto Génesis, el profesor Claudius Gros, del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe de Frankfurt, se podrían utilizar velas especiales que dependen de superconductores para generar campos magnéticos para este propósito.
Starshot y Genesis son similares en que ambos conceptos buscan aprovechar los avances recientes en la miniaturización. Hoy en día, los ingenieros pueden crear sensores, propulsores y cámaras que son capaces de realizar cálculos y otras funciones, pero son una fracción del tamaño de los instrumentos más antiguos. Y cuando se trata de propulsión, hay muchas opciones, que van desde cohetes convencionales y unidades de iones hasta velas ligeras accionadas por láser.
Sin embargo, reducir la velocidad de una misión interestelar ha seguido siendo un desafío más importante porque una nave de este tipo no puede equiparse con propulsores de frenado y combustible sin aumentar su peso. Para abordar esto, el profesor Gros sugiere usar velas magnéticas, que presentarían numerosas ventajas sobre otros métodos disponibles. Como el Prof. Gros explicó a Space Magazine por correo electrónico:
“Clásicamente, equiparías la nave espacial con motores de cohete. Los motores de cohetes normales, como los estamos usando para lanzar satélites, pueden cambiar la velocidad solo en 5-15 km / s. E incluso eso solo cuando se usan varias etapas. Eso no es suficiente para ralentizar una nave que vuela a 1000 km / s (0.3% c) o 100000 km / s (c / 3). Las unidades de fusión o antimateria ayudarían un poco, pero no sustancialmente ”.
La vela que imagina consistiría en un circuito superconductor masivo que mide unos 50 kilómetros de diámetro, lo que crearía un campo magnético una vez que se indujera una corriente sin pérdidas. Una vez activado, el hidrógeno ionizado en el medio interestelar se reflejaría en el campo magnético de la vela. Esto tendría el efecto de transferir el impulso de la nave espacial al gas interestelar, ralentizándolo gradualmente.
Según los cálculos de Gros, esto funcionaría para velas de desplazamiento lento a pesar de la extremadamente baja densidad de partículas del espacio interestelar, que se calcula entre 0.005 y 0.1 partículas por centímetro cúbico. "Una vela magnética cambia el consumo de energía con el tiempo", dijo Gros. "Si apaga el motor de su automóvil y lo deja en ralentí, disminuirá la velocidad debido a la fricción (aire, neumáticos). La vela magnética hace lo mismo, donde la fricción proviene del gas interestelar ".
Una de las ventajas de este método es el hecho de que se puede construir utilizando la tecnología existente. La tecnología clave detrás de la vela magnética es un bucle Biot Savart que, cuando se combina con el mismo tipo de bobinas superconductoras utilizadas en física de alta energía, crearía un poderoso campo magnético. Usando una vela de este tipo, incluso las naves espaciales más pesadas, aquellas que pesan hasta 1,500 kilogramos (1,5 toneladas métricas; 3,307 libras), podrían desacelerarse de un viaje interestelar.
El único gran inconveniente es el tiempo que llevaría tal misión. Según los cálculos de Gros, un tránsito de alta velocidad a Proxima Centauri que se basara en el frenado de impulso magnético requeriría un barco que pesara alrededor de 1 millón de kg (1000 toneladas métricas; 1102 toneladas). Sin embargo, una misión interestelar que involucre un barco de 1.5 toneladas métricas podría alcanzar TRAPPIST-1 en aproximadamente 12,000 años. Como Gros concluye:
“Lleva mucho tiempo (debido a la muy baja densidad de los medios interestelares). Eso es malo si desea ver un retorno (datos científicos, imágenes emocionantes) en su vida. Las velas magnéticas funcionan, pero solo cuando estás contento de tomar la (muy) larga perspectiva ".
En otras palabras, dicho sistema no funcionaría para una nanocraft como la imaginada por Breakthrough Starshot. Como explicó el propio Dr. Abraham Loeb de Starshot, el objetivo principal del proyecto es lograr el sueño del viaje interestelar dentro de una generación de la partida del barco. Además de ser el Profesor de Ciencias Frank B. Baird Jr. en la Universidad de Harvard, el Dr. Loeb también es el Presidente del Comité Asesor de Breakthrough Starshot.
Como explicó a Space Magazine por correo electrónico:
“[Gros] concluye que romper el gas interestelar es factible solo a bajas velocidades (menos de una fracción de un porcentaje de la velocidad de la luz) e incluso entonces se necesita una vela que tenga decenas de millas de ancho, pesando toneladas. El problema es que con una velocidad tan baja, el viaje a las estrellas más cercanas tomará más de mil años.
“La iniciativa Breakthrough Starshot tiene como objetivo lanzar una nave espacial a una quinta parte de la velocidad de la luz para que llegue a las estrellas más cercanas dentro de la vida humana. Es difícil entusiasmar a la gente sobre un viaje cuya finalización no será presenciada por ellos. Pero hay una advertencia. Si la longevidad de las personas pudiera extenderse a milenios mediante ingeniería genética, entonces los diseños del tipo considerado por Gros ciertamente serían más atractivos ”.
Pero para misiones como The Genesis Project, que Gros propuso originalmente en 2016, el tiempo no es un factor. Tal sonda, que transportaría organismos unicelulares, ya sea codificados en una fábrica de genes o almacenados como esporas congeladas criogénicamente, podría tomar miles de años para llegar a un sistema estelar vecino. Una vez allí, comenzaría a sembrar planetas que habían sido identificados como "transitoriamente habitables" con organismos unicelulares.
Para tal misión, el tiempo de viaje no es el factor más importante. Lo que importa es la capacidad de reducir la velocidad y establecer la órbita alrededor de un planeta. De esa manera, la nave espacial podría sembrar estos mundos cercanos con organismos terrestres, lo que podría tener el efecto de terraformarlo lentamente antes de los exploradores o colonos humanos.
Dado el tiempo que les tomaría a los humanos alcanzar incluso los planetas extrasolares más cercanos, una misión que dure unos cientos o unos miles de años no es gran cosa. Al final, qué método elegimos para llevar a cabo una misión interestelar se reducirá a cuánto tiempo estamos dispuestos a invertir. En aras de la exploración, la conveniencia es el factor clave, lo que significa una nave ligera y velocidades increíblemente altas.
Pero cuando se trata de objetivos a largo plazo, como sembrar otros mundos con vida e incluso terraformarlos para el asentamiento humano, el enfoque lento y constante es el mejor. Una cosa es segura: cuando este tipo de misiones pasen de la etapa conceptual a la realización, ¡será emocionante presenciarlo!
