El sistema de propulsión interestelar ideal sería uno que pudiera llevarnos a otras estrellas tan rápido y de forma tan confortable como se ve en la ciencia-ficción. Antes de que esto pueda convertirse en una realidad, se requieren tres importantes descubrimientos científicos: el descubrimiento de una forma para exceder la velocidad de la luz, el descubrimiento de la manera de impulsar un vehículo sin combustible y el descubrimiento de alguna forma de energía para alimentar semejantes dispositivos. ¿Por qué? – Porque el espacio es grande, muy, muy, muy grande.
¡El espacio ocupa una gran cantidad de espacio!
Las distancias interestelares son tan astronómicas (el juego de palabras es intencionado) que es muy difícil transmitir esta extensión. Consideren la siguiente analogía:
Si el sol tuviese el tamaño de una canica común de un centímetro y medio de diámetro, la distancia del sol a la Tierra, denominada “Unidad Astronómica” (AU en inglés, por sus siglas de Astronomical Unit), sería de 1 metros y 22 centímetros, y la Tierra sería ligeramente más gruesa que una hoja de papel y la órbita de la Luna sería de 0.68 centímetros de diámetro. En este escala, la estrella más cercana está a una distancia de casi 338 kilómetros de distancia. La distancia entre Cleveland a Cincinnati más o menos.
Ilustración de cuanto de lejos es lejos
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¿Cómo de lejos es lejos?
Para hacerse una idea de las magnitudes, consideren que a la luz le toma poco más de 8 minutos cubrir esos 1,22 m de UA mencionada antes.¡La luz es lo más rápido que nosotros sabemos que existe! Imagínense… ¿Cuánto se tardaría en viajar 338 kilómetros si tarda poco más de 8 minutos en avanzar 1,22 m? Bien, la respuesta es 4,2 años. Nuestra estrella más próxima, Proxima Centauri, está a 4,2 años luz de distancia.
Distancias Interestelares - Una perspectiva (seguir el enlace para una imagen más grande)
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Distancias interestelares – En perspectiva
La nave Voyager dejó el sistema solar a 59 533 kilómetros por hora. A esa velocidad, a la Voyager le tomaría 80 000 años alcanzar Próxima Centauri.
Velocidad: Llegar allí en un tiempo razonable – un reto obvio
Viajes Enormes
El reto más obvio para el viaje interestelar en la práctica es la velocidad. Nuestra estrella más cercana se encuentra a 4,2 años luz de distancia. El tiempo de viaje para alcanzar a nuestra estrella más cercana a velocidades convencionales sería prohibitivamente largo. Por ejemplo a 88 kilómetros por hora,¡nos tomaría más de 50 millones de años en llegar allí! No creo que ni siquiera unas galletitas en la guantera sobreviviesen ese tiempo. A una velocidad más típica de una nave espacial, por ejemplo la empleada en el viaje de 3 días de la Apolo hasta alcanzar la luna, aún así se tardaría más de 900 mil años. Tampoco creo que las galletitas sobreviviesen. Y aún si consideramos la asombrosa velocidad de 59 mil kilómetros por hora, que era la velocidad de la nave Voyager de la NASA a medida que dejaba nuestro sistema solar, el viaje duraría 80 000 años. Quizá las galletitas sobrevivieran, pero no habría nadie a bordo para comérselas. En conclusión, si queremos navegar hacia otras estrellas en lapsos de tiempo confortables y asequibles (digamos que en menos de una sesión del Congreso), tendremos que encontrar una formar de viajar más rápido que la luz.
Masa: Los cohetes usan demasiado combustible – un reto menos obvio
Un reto menos obvio es superar las limitaciones de los cohetes. El problema es el combustible, o más específicamente, el impulsor del cohete. A diferencia de un coche que tiene una carretera contra la cual avanzar, o un avión que tiene que luchar contra el aire, los cohetes no tienen ni carreteras ni aire en el espacio. Las naves espaciales de hoy día usan cohetes y los cohetes utilizan grandes cantidades de propelentes. A medida que el propelente se enciende y sale del cohete en una dirección, empuja a la nave espacial hacia la otra – tercera ley de Newton. Cuanto más lejos o más rápido queramos viajar, mayor cantidad de combustible necesitaremos. Para los viajes largos a las estrellas cercanas, la cantidad de combustible que necesitaríamos sería enorme y prohibitivamente caro.
Rendimiento del cohete
Esta gráfico resalta dos aspectos críticos de un cohete, empuje e impulso específico. El empuje es cuanto puede empujar un cohete. Cuanto más alto en la
gráfica, mayor el empuje.
El impulso específico puede pensarse como una especie de eficiencia del combustible para motores de cohetes, análogo a los kilómetros por litro en un coche. Cuanto más a la derecha en la gráfica, requeriremos menor cantidad de combustible. En realidad tiene relación con la velocidad con la que el combustible sale del cohete.
Lo que debemos notar es esa región en rojo. Este es el rango del rendimiento del cohete que podemos crear con lo que sabemos hoy en día. Y lo que necesitamos para el viaje interestelar está en esa región deseada o aún más eficiencia de combustible.
Aquí tenemos
cuatro ejemplos [gráfica grande] de lo que costaría enviar una nave del tamaño de la carga útil del trasbordador (o un autobús escolar) más allá de nuestra estrella más cercana… y permitiéndole 900 años para realizar este viaje.
Bueno… Si va a utilizar motores químicos como los que utiliza el trasbordador, bueno…, lo sentimos, pero no hay suficiente masa en el universo para aprovisionar de combustible al cohete.
Así que vamos a ver las siguientes posibilidades, ¡cohetes nucleares con un rendimiento estimado que es de 10 a 20 veces mejor!
Bien… tampoco parece demasiado bueno. Para un cohete de fisión se requerirían el combustible de mil millones de súper barcos petroleros para llevarlo hasta allí y aún con cohetes de fusión se requerirían ¡MIL súper petroleros!
Aún si vemos la mejor forma imaginable de rendimiento que podríamos obtener basados en los conocimientos actuales, digamos un motor iónico o un cohete antimateria cuyo desempeño fue 100 veces mejor que los motores del trasbordador, requeriríamos alrededor de diez tanques de transporte de combustible por ferrocarril.
Esto ya no suena tan mal, hasta que consideramos que no hemos cargado nada de combustible que nos permita parar cuando lleguemos a la estrella del otro sistema… o si queremos llegar allí antes de 9 siglos.
Cuando agregamos el deseo de querer parar en nuestro destino, o si queremos llegar allí más rápido, volvemos a caer en la situación de los súper tanques, incluso para los mejores cohetes concebibles.
En conclusión, ¡realmente quisiéramos tener una forma de propulsión qué no requiriese de ningún combustible! Esto implica la necesidad de encontrar alguna forma de modificar las fuerzas gravitatorias o inerciales o de encontrar alguna forma de empuje contra la propia estructura del mismo espacio-tiempo.
Energía: - un reto más todavía
Nuestro tercer gran reto es la energía. Aún si tuviéramos una unidad espacial sin cohete que pudiera convertir la energía directamente en movimiento sin usar combustible, aún así se requeriría una gran cantidad de energía. Enviar una nave del tamaño del trasbordador en un viaje de ida de 50 años a visitar nuestra estrella más cercana (velocidad subrelativista), consumiría mas de 7 x 10^19 Joules de energía. Esto es casi la misma cantidad de energía que usarían los motores de los trasbordadores espaciales si funcionaran continuamente durante esos mismos 50 años. Para subsanar esta dificultad, necesitamos ya sea un descubrimiento donde podamos obtener ventajas de la energía en el vacío del espacio, un descubrimiento en la física de producción de energía o un descubrimiento donde las leyes de la energía cinética no apliquen.
¿Cuales son los 3 descubrimientos que desearíamos alcanzar?
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Nota de los Traductores: El término Warp Drive ha sido traducido como 'Empuje Hiperespacial', aunque también se podría traducir como 'Impulso de torsión', 'Impulso de deformación', 'Impulso Warp', 'Viaje Curvado', 'Motor de curvatura', 'Motor translumínico', 'Motor superlumínico', 'Motor hiperespacial', 'Motor de impulso factorial', 'Motor de torsión'...
