¿Puede la humanidad lograr el viaje interestelar?
He visto Interstellar tres veces una y otra vez. Todo el marco teórico de la película se basa en la relatividad y la teoría de los agujeros de gusano. Por fascinante que sea, aún siento que el nivel de tecnología que se muestra en la película (y en la sociedad real) es desesperadamente insuficiente. Sin el agujero de gusano que los humanos del futuro colocaron cerca de Saturno, no hay prácticamente ninguna posibilidad de que la humanidad vuele fuera del sistema solar con nuestras capacidades tecnológicas actuales.
La Voyager 1 es probablemente la máquina más rápida que la humanidad haya construido (actualmente supera la tercera velocidad cósmica de 16,7 km/s, aunque su velocidad exacta se desconoce). En 2013, la NASA anunció que la Voyager 1, lanzada en 1977, finalmente había salido de la heliosfera — la región influenciada por las partículas solares — y había entrado en el espacio interestelar. En ese momento, ingenuamente pensé que el sistema solar debía ser lo suficientemente pequeño como para cruzarlo en solo 35 años. En realidad, la distancia que la Voyager 1 recorrió en esos 35 años equivale a la graduación más pequeña de un micrómetro en comparación con la escala de todo el sistema solar.
¿Qué tan grande es realmente el sistema solar?
Cualquier cuerpo celeste o material que orbite el Sol está dentro de los límites del sistema solar. Además de los ocho planetas conocidos, hay al menos cinco planetas enanos, al menos 173 lunas y cientos de millones de cuerpos más pequeños. Más allá de Neptuno se encuentra el Cinturón de Kuiper, una región en forma de disco compuesta por numerosos planetesimales, que se extiende aproximadamente de 50 a 500 unidades astronómicas del Sol (una unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol). Más allá del Cinturón de Kuiper hay una nube esférica que envuelve el sistema solar llamada Nube de Oort, situada entre 50 000 y 100 000 unidades astronómicas del Sol, con un radio máximo de aproximadamente un año luz.
Solo después de atravesar la Nube de Oort puede la humanidad afirmar realmente que ha salido del sistema solar. Sin embargo, la Voyager 1 tardó 35 años en recorrer poco más de 120 unidades astronómicas — menos de 4 UA por año. Una simple división lo deja claro: incluso a la velocidad actual de la Voyager, la humanidad necesitaría al menos 20 000 años para salir del sistema solar.
La tecnología humana es seriamente decepcionante
A lo largo de los cientos de miles de años desde la aparición de la humanidad, cada salto tecnológico ha significado un aumento en nuestra velocidad de viaje, con las mejoras más dramáticas ocurriendo en los últimos 200 años. Desafortunadamente, la propulsión basada en propelente parece haber alcanzado su límite. Los cohetes de hoy no son fundamentalmente diferentes a los de hace 50 años. Según la equivalencia masa-energía E=mc², para alcanzar mayores velocidades necesitamos un mayor empuje inverso, lo que requiere llevar más energía y lograr velocidades de eyección más altas. Para un viaje corto a alta velocidad dentro del sistema solar, la masa de combustible y motor necesaria superaría con creces la de la propia nave tripulada.
Por lo tanto, el viaje interestelar mediante propulsión con propelente es simplemente imposible — a menos que tengamos decenas de miles de años o una fuente de energía prácticamente infinita para quemar.
Si dependemos únicamente de la tecnología que tenemos hoy, la humanidad estará para siempre jugando en el barro en el borde más interno del sistema solar.
¡Nuestro objetivo son las estrellas y el mar! La humanidad necesita un nuevo método de propulsión: la propulsión sin propelente.
Actualmente hay alrededor de una docena de conceptos de propulsión sin propelente: velas solares, propulsión electromagnética, propulsión por fusión nuclear, motores de curvatura y más.
Una vela solar funciona de manera muy similar a un barco de vela: se despliega una enorme película delgada en el espacio con una nave espacial arrastrándose detrás. Los fotones de la luz solar golpean la película, generando empuje inverso. Mientras la nave no desacelere, seguirá acelerando hasta alcanzar velocidades extraordinarias. El mayor inconveniente de las velas solares, sin embargo, es la desaceleración. Viajando de una estrella a otra de brillo comparable, se puede desacelerar a mitad del viaje usando la luz de la estrella objetivo. Pero si el destino es un cuerpo no luminoso, se necesitaría desaceleración con propelente o frenado gravitacional — ambas opciones complicadas en la práctica.
La propulsión electromagnética utiliza campos electromagnéticos para controlar la dirección de la eyección de partículas, dirigiendo las naves espaciales a lo largo de trayectorias predeterminadas. Es eficiente en energía y compacta, y algunos satélites ya usan esta tecnología para la estabilización de órbita.
La propulsión por fusión nuclear es otra forma de propulsión sin propelente. Se ha estimado que para acelerar 11 000 toneladas de masa (aproximadamente el peso de un pequeño buque naval) a la mitad de la velocidad de la luz, se necesitaría todo el helio-3 de la Luna para mantener una reacción de fusión controlada. Obviamente, eso no es factible — y ni siquiera hemos dominado completamente la fusión nuclear controlada aún. Pero usarla para viajes cortos al 1% o 10% de la velocidad de la luz sería bastante cómodo.
Cualquiera que haya leído El problema de los tres cuerpos o visto Star Trek seguramente está intrigado por el motor de curvatura. Un motor de curvatura podría acelerar una nave espacial a condiciones de velocidad de la luz casi instantáneamente sin alterar el tiempo relativo — un concepto de propulsión realmente avanzado. Pero un concepto es solo eso: hasta ahora, ninguna investigación científica ha podido probar su validez.
Está claro que la próxima generación de naves espaciales podría adoptar tecnología de propulsión electromagnética o de fusión nuclear. Hay innumerables desafíos que superar — y más allá de la física, la ciencia de materiales, la biología y muchas otras disciplinas requerirán el esfuerzo colectivo de toda la humanidad.