Viajar a las estrellas (II)

C4_4 - Sistema PSR 1257+12

Acaba de salir publicado mi libro Exoplanetas para la colección Un paseo por el Cosmos de RBA. Uno de los capítulos que escribí para el primer borrador acabó descolgándose del texto final. No quiero que se pierda como lágrimas en la lluvia, así que os lo incluyo a continuación en los siguientes dos artículos (este es el segundo, y aquí está el primero). Tomadlos como un anexo a la Versión del Director. Que lo disfrutéis.

—————————————————————————————————-

VIAJAR A LAS ESTRELLAS – Parte 2

Aun con suministros de energía prácticamente infinitos, la velocidad de una nave interestelar estaría limitada en la práctica a una fracción de c. A velocidades tan altas el choque con cualquier fragmento de materia, incluso átomos de hidrógeno, sería catastrófico. Cualquier nave que se enviase a una velocidad superior a unas centésimas de c llegaría a su objetivo totalmente abrasada.

Todo ello restringe el vuelo interestelar a una empresa relativamente lenta, donde incluso el vuelo a las estrellas más cercanas llevaría siglos. Podemos pensar en la posibilidad de enviar primero veloces sondas no tripuladas, enviadas a las estrellas más cercanas con fines de exploración. Tras décadas o siglos de viaje, cartografiarán el sistema estelar y luego saltarán al siguiente. Una sonda avanzada podría utilizar los materiales existentes en el sistema para reparar sus sistemas, y también para construir nuevas sondas. De ese modo una armada de robots creciente en número se expandiría por nuestro entorno galáctico, investigando y enviando información a la Tierra.

Dada la tendencia de nuestra raza por colonizar todo territorio a nuestro alcance, el vuelo tripulado será el siguiente el paso lógico. Por supuesto, ningún ser humano podría soportar un viaje interestelar. Incluso un viaje a la estrella más cercana y a una velocidad del 5% de la de la luz requeriría un tiempo de vuelo cercano a un siglo. Los viajes tipo Star Trek, en los que una tripulación explora enormes distancias en poco tiempo, tendrán que sustituirse por grandes expediciones que se extenderán en el tiempo a lo largo de varias generacionales.

Imaginemos una gran nave espacial lanzada hacia una estrella próxima. Se trata de un gran hábitat en cuyo interior millares de personas nacen, viven y mueren. Muchos de ellos pasarán toda su vida en el interior de esa nave, que para ellos será su único mundo conocido. En cierto modo se asemejarán a las primitivas colonias europeas en América, donde los colonos establecen su vida sin apenas comunicación o ayuda de la metrópoli. En una nave generacional eso será literalmente cierto, puesto que no habrá posibilidad de recibir ayuda material de la Tierra y las comunicaciones se ralentizarán meses, luego años, debido a la extrema lejanía.

C6_1 - Hábitats espaciales

Los futuros hábitats espaciales podrían estar basados en un modelo similar a los llamados cilindros de O´Neill. La rotación creará un efecto de gravedad artificial y la luz del sol permitirá cultivar alimentos y satisfacer las necesidades de energía. Créditos: Rick Guidice / NASA Ames Space Center

Una nave así es técnicamente imaginable, aunque de existir plantearía graves problemas de índole sociológica. En un entorno cerrado y alejado de la Tierra, ¿como pueden mantenerse las estructuras de mando? ¿Quién decidirá las prioridades, el orden de los trabajos, las remuneraciones, los cargos? Cuando nos encontramos cerca de la Tierra y el viaje es breve, como en el programa lunar Apolo o en la Estación Espacial Internacional, es fácil obtener tripulaciones que acepten las órdenes disciplinadamente. La situación será muy distinta en un entorno autocontenido, tan lejano que la Tierra no puede ejercer un control directo, y tan extendido en el tiempo que los niños de la segunda o tercera generación pueden tener motivaciones menos puras que las de sus predecesores.

Un vistazo a los primeros asentamientos europeos en nuevas tierras, como los españoles o los británicos en América, muestra que la lejanía del poder central conlleva rápidamente caos, tiranía y sedición. Incluso sin ir tan lejos, el comportamiento humano en emplazamientos cerrados (pensemos en las estaciones de la Antártida, por ejemplo) muestra un número de problemas de convivencia que crece con el paso del tiempo: depresión, irritabilidad, hostilidad, formación de bandos enfrentados.

Para evitar los problemas derivados de una posible rebelión a bordo, y de paso para reducir la complejidad técnica de una nave que debe albergar generaciones enteras de humanos vivos, se han propuesto otras alternativas. Una de ellas, muy popular entre los escritores de ciencia-ficción, consiste en someter a la tripulación a un período de animación suspendida, lo que permitiría llevar a largas distancias a una tripulación preparada y motivada evitando los problemas derivados de tener que alimentar y cuidar seres humanos durante generaciones. Una segunda opción, más simple y con menos requisitos de recursos todavía, sustituye la tripulación por un conjunto de embriones congelados. En ambos casos, la tripulación se convierte en mero cargamento y las tareas de pilotaje, exploración y mantenimiento son asumidas por un ordenador avanzado hasta llegar a destino.

Una posibilidad futurista contempla el viaje más rápido que la luz. En principio, la Relatividad General de Einstein permite la posibilidad de viajes superlumínicos en espaciotiempos curvos. Se ha especulado con la posibilidad de que un agujero negro pueda convertirse en un portal hacia otras zonas del espacio. La situación sería similar a la de hormigas en una mesa. Una hormiga que quiera viajar de la cara superior de la mesa a la interior debería recorrer una larga distancia; sin embargo, un agujero en la superficie le permitiría efectuar su camino en mucho menos tiempo. De manera similar, dos agujeros negros conectados entre sí formarían un agujero de gusano, uniendo dos regiones muy lejanas del espacio.

C6_2 - Agujero de gusano

Un agujero de gusano que conectase dos regiones de un espacio bidimensional permitiría a un viajero tomar una ruta más corta (verde). La situación puede extrapolarse a nuestro espacio tridimensional. Créditos: Panzi

El concepto de agujero de gusano se ha utilizado en algunas obras de ciencia-ficción como la novela Contact de Carl Sagan o la película Interstellar de Christopher Nolan, pero aunque se trata de una idea teórica válida acerca de las posibilidades de los viajes superlumínicos nadie lo consideraba como posibilidad práctica real. Los requisitos de energía necesarios para crear un agujero de gusano, su baja estabilidad y la hostilidad de un entorno así para la vida humana lo descartan.

Una alternativa interesante fue propuesta en 1994 por el físico mejicano Miguel Alcubierre. La Relatividad General de Einstein prohíbe que una nave se mueva más rápido que la luz. ¿Pero más rápido con relación a qué? En principio, con relación a su espacio local inmediato. Ahora bien, el espacio puede deformarse debido a la acumulación de masa en sus proximidades. Imaginemos, dijo Alcubierre, que modificamos esa acumulación de masa de tal forma que el espacio se expanda justo detrás de la nave y se comprima justo por delante.

En el modelo de Alcubierre, una burbuja de espacio sería acelerada por la acumulación de masa a su alrededor, y el resultado sería la posibilidad de viajar distancias a mayor velocidad que la luz. No se viola el principio de la Relatividad Especial sobre viajes más veloces que la luz puesto que la nave está en reposo con relación a su burbuja local; es la propia burbuja la que se transporta a velocidad superlumínica, y con ella cualquier objeto que ésta contenga, incluida una nave espacial.

C6_3 - Motor de Alcubierre

El motor de Alcubierre curva el espacio a lo largo de su trayectoria, comprimiendo el espaciotiempo a proa y expandiéndolo a popa. Créditos: Trekky0623

Alcubierre plasmó las posibilidades para el vuelo superlumínico en su artículo original, donde el mecanismo que propone es descrito con un término de la serie de ciencia-ficción Star Trek: motor de curvatura (Warp drive). También reconoció un fallo de su modelo: viola el principio de conservación de la energía. Para producir un efecto de “motor de curvatura” hace falta que la densidad de energía en ciertos lugares se haga negativa. Considerar materia con energía menor que cero puede parecer paradójico, pero dentro del campo de la Mecánica Cuántica existen situaciones en las que el concepto es factible.

Aunque las matemáticas del motor de curvatura están bien establecidas, su aplicación práctica es dudosa. Las primeras estimaciones indicaron que la energía requerida superaría con mucho la existente en el Universo conocido; posteriores reevaluaciones redujeron la cantidad de energía a “sólo” la mitad de la masa de Júpiter, y si la burbuja de espacio se sustituía por un toro (un cuerpo con forma de rosquilla), la cantidad se reduce a la masa de un coche.

La exploración de otros sistemas planetarios constituirá un hito de magnitud sin precedentes en la historia del Hombre; eso si llega finalmente porque no hay garantías de que el salto a las estrellas sea factible. Puede que las dificultades técnicas resulten insalvables o que requieran de un esfuerzo económico e industrial tan enorme que sea en la práctica inviable. Es posible que los demás mundos ya estén colonizados por otras especies. En tal caso, quizá sea más razonable llamar a los vecinos antes de presentarnos en su casa.

7 Comentarios

Participa Suscríbete

Daniel CamachoDaniel Camacho

¿Así que es imposible llegar a un porcentaje significativo de la velocidad de la luz por el hecho de que no podremos construir un escudo que proteja a una nave contra los impactos? IMPOSIBLE????

Offler

Piensa que si vas a 200,000km/s ….. cualquier mota de polvo en reposo “viene a hacia tí” a esa velocidad, y realmente veo muy difícil poder esquivarla. Ya no digo esquivar un pedrusco de 10m con 3 segundos de antelación, que has de poder detectarlo (y una señal de radio ya tardaría 2 segundos en rebotar y volver), y no creo que un escudo magnético ni físico te pudiera proteger a esas velocidades. Tu nave sería un colisionador de partículas con el casco desintegrándose a base de interacciones … digo

Excepto los neutrinos cualquier partícula interactúa con la materia, así que aún en el caso de que te “atravesara” un átomo de hidrógeno a esa velocidad podría hacer un destrozo en tu ADN

0xf40xf4

Después de oír por primera vez las modificaciones a la propuesta de Alcubierre, siempre me he preguntado si se podrían reducir aún más las necesidades energéticas planteando un modelo jerárquico o fractal del mismo, es decir, burbujas dentro de burbujas.
Por otra parte, ¿existe algún intento mínimamente plausible (entendiendo el término de la manera más laxa posible) de plantear cuál sería el mecanismo con el que conseguir la curvatura necesaria?

huevomaestrohuevomaestro

Tengo una duda, con el toroide de Alcubierre, independientemente de no modificarse el espacio tiempo en la propia nave, seguiria pasando el tiempo de manera diferente a como pasa en la tierra? Quiero decir, llegarían por ejemplo a X en 7 meses mientras que en la tierra han pasado 400 años o no se daría tal caso?
Me daría miedo un caso de “all my friends are dead” tipo futurama.

Marco García Baturan

Hola,

Por lo que se ve la forma más óptima de viaje interestelar dentro de los limites de la física, la ciencia y la logística son;
1. La nave sea una sonda.
2. La propulsión a vela es la más factible.
3. Velocidad inferior a C.
4. Un escudo de desgaste que acepte los impactos de partículas.
5. Una IA tripula la sonda y almacena material genético y cultural de forma digital.
6. Que sea en si misma una industria auto replicante
7. Que sea una cooperación internacional.

Conclusión; la solución esta ahí pero viendo la situación actual con proyecciones en el mejor de los casos no se enviará una máquina así hasta dentro de un siglo a la estrella más cercana. Y siendo optimistas.
Un saludo.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>