Cómo viajar a Alfa Centauri

Es oficial. Ya sabemos que existe al menos un planeta en Alfa Centauri, la estrella más cercana al Sol. Y, teniendo en cuenta que en realidad Alfa Centauri es un sistema formado por tres estrellas, lo más probable es que existan muchos más. Desde que conocimos la noticia del descubrimiento, son muchos los que se preguntan cuánto tardaríamos en viajar hasta Alfa Centauri para ver el nuevo planeta con nuestros propios ojos. O mejor dicho, con los ojos de nuestros emisarios robóticos.

Impresión artística del planeta Alfa Centauri Bb (ESO).

Me gustaría decir que es posible llevar a cabo una misión a la estrella más cercana con una duración de veinte o treinta años. Mucho tiempo, sí, pero inferior a la vida media de un ser humano. Me gustaría decirlo, pero estaría mintiendo. Lo siento, amigos, pero no hay atajos. El viaje interestelar es realmente difícil, una hazaña propia de especies realmente evolucionadas y no apta para pequeños simios agresivos con aires de grandeza. Ajo y agua. Aunque, pensándolo bien, quizás no esté todo perdido. Analicemos las opciones disponibles con más calma.

El abismo del espacio interestelar

El objeto humano más veloz que hemos lanzado fuera del Sistema Solar es la Voyager 1. Esta venerable sonda se aleja del Sol a una velocidad de 17,4 km/s, o sea, unos 540 millones de kilómetros al año. Pero Alfa Centauri está a 4,37 años luz -o 272 000 unidades astronómicas (UA)-, una cifra que se reduce a 4,24 años luz en el caso de la pequeña Próxima Centauri. A esta velocidad, la Voyager 1 tardaría unos 76000 años en llegar a Alfa Centauri, suponiendo que viajase hacia ella (que no lo hace). Huelga decir que la Voyager no es un vehículo interestelar muy adecuado.

La luna Pandora de la película Avatar giraba alrededor de Polífemo, un mundo en órbita de Alfa Centauri A. Aún no sabemos si hay mundos habitables en Alfa Centauri, pero la presencia de planetas de más de 10 masas terrestres parece descartada.

Con la tecnología disponible sería posible enviar una nave fuera del Sistema Solar cinco o diez veces más rápida que la Voyager 1. Las propuestas serias de la NASA para construir sondas ‘interestelares’ capaces de estudiar la Nube de Oort o la heliopausa prevén alcanzar una distancia de 150 000 millones de kilómetros en quince o treinta años. Bueno, parece que vamos progresando… hasta que nos damos cuenta que esa distancia no llega al 2% de un año luz. Seguimos igual que al principio.

Para llegar a Alfa Centauri dentro de un tiempo aceptable, las velocidades que tenemos que alcanzar deben superar los diez mil kilómetros por segundo. A esa velocidad llegaríamos en 130 años, lo que puede suponer algún engorro que otro teniendo en cuenta la mala costumbre que tenemos la mayoría de seres humanos de morirnos antes de los cien años. Si viajamos a 25 000 km/s, el tiempo de vuelo se reduce a 50 años. Medio siglo no está nada mal para un viaje interestelar, por lo que ésta debería ser la velocidad que debemos proponernos alcanzar, todo un reto si recordamos que la Voyager 1 se mueve a menos de 18 km/s.

Está claro que no nos queda más remedio que usar sistemas de propulsión distintos a los habituales, así que mejor nos vamos olvidando de la propulsión química convencional empleada por los cohetes corrientes. ¿Por qué? Pues porque si queremos alcanzar el 1% de la velocidad de la luz (3000 km/s) usando cohetes químicos convencionales necesitaríamos 1026 kg de combustible por cada kg de masa de la nave. O sea, muestra nave terminaría por tener cien veces la masa de la Tierra (!).

Por otro lado, si queremos viajar a Alfa Centauri en este siglo debemos hacer ciertos sacrificios. Por ejemplo, olvidémonos de naves tripuladas. Las sondas automáticas serán infinitamente más baratas y resistentes. Además, podemos concebir una misión que se limite a sobrevolar el sistema de Alfa Centauri sin necesidad de frenar y entrar en órbita alrededor de una de las dos estrellas principales, lo que supondría un gasto energético prohibitivo.

Bien, vayamos al grano, ¿qué sistemas de propulsión podemos usar? Basta con echar un vistazo a la Wikipedia para ver que es muy fácil encontrar decenas de sistemas de propulsión para llevar a cabo un viaje interestelar. Sin embargo, no todos son igual de viables, así que lo mejor será dividir las técnicas de viaje interestelar en ‘posibles’ (en principio realizables con las tecnologías existentes, aunque habría que desarrollarlas mucho más), ‘poco probables’ (prometedoras, pero con alguna pega grave) y ‘ciencia ficción’ (imposibles de llevar a cabo con la tecnología disponible a largo plazo). Por motivos obvios de espacio, nos limitaremos a esbozar las características principales de cada sistema.

Sistemas de propulsión posibles

Propulsión iónica y nuclear térmica

La propulsión eléctrica -iónica o de plasma- se usa actualmente en varias naves espaciales y permite alcanzar un impulso específico -eficiencia- de varios miles de segundos. La propulsión térmica nuclear le sigue un poco más atrás. Estos sistemas de propulsión no están nada mal para viajar por el Sistema Solar, pero tardaríamos 40 000 años en llegar a Alfa Centauri. No, mejor descartamos estas opciones.

VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)

Vamos a suponer que, a pesar de las quejas de muchos críticos, el VASIMR del ex astronauta Franklin Chang Díaz es viable. En ese caso, una nave con VASIMR tardaría ‘solamente’ 2200 años en llegar a Alfa Centauri. ¿Que es mucho? Vale, también descartamos este sistema.

Velas solares

Aquí ya empezamos a movernos en territorio interesante. Una vela solar en el lenguaje de los vuelos interestelares no es una simple vela fotónica como la Ikaros japonesa. El adjetivo ‘solar’ tiene un motivo. Una vela solar consiste en una enorme estructura con forma de paracaídas que, al igual que una vela fotónica, usaría la presión de radiación de la luz solar -y no la del viento solar como a veces se cree de forma errónea- para acelerar la nave hasta velocidades de escape del Sistema Solar. Pero para aprovechar este sistema es necesario desplegar la vela cerca del Sol. Mucho.

Suponiendo que en las próximas décadas seamos capaces de construir velas gigantes ultraligeras capaces de soportar más de 60 g de aceleración y miles de grados celsius, una vela solar podría viajar hasta Alfa Centauri en mil o dos mil años. Sigue siendo mucho, pero se puede combinar este sistema con otros para disminuir el tiempo de vuelo. Por ejemplo, la propuesta Medusa de los años 90 unía la propulsión nuclear por pulsos con una vela solar. Además, una vela solar podría ser usada por una nave interestelar para visitar Próxima Centauri y maniobrar después para viajar a Alfa Centauri A o Alfa Centauri B.

La vela fotónica japonesa Ikaros (JAXA).

Propulsión nuclear por pulsos

Popularizado por el Proyecto Orión de los años 60, este sistema parece una locura, pero lo cierto es que las tecnologías asociadas ya han sido probadas. Una nave nuclear por pulsos se mueve detonando artefactos nucleares a poca distancia del vehículo. La onda expansiva es absorbida por una placa especial con amortiguadores, la cual transfiere parte de la energía a la nave de tal forma que ésta acelera de forma constante. Orión era un vehículo muy prometedor para viajar por el Sistema Solar, pero para trayectos interestelares este sistema no resulta tan atractivo.

Para empezar, habría que usar cerca de 300 000 artefactos de fusión -y no de fisión como en la versión interplanetaria-, lo que muy posiblemente supere nuestras posibilidades tecnológicas. Una Orión interestelar tripulada debería tener una masa del orden de 400 000 toneladas (!) y una placa de cien metros de diámetro. E incluso con estas monstruosas dimensiones tardaría unos 150 años en llegar a Alfa Centauri. No está mal para una nave generacional, pero no parece ser lo más adecuado para una misión de reconocimiento automática. Aún así, es un sistema a tener en cuenta si lo unimos a otras formas de propulsión.

Una nave interplanetaria Orión (Joe Bergeron).

Velas láser

Las velas láser son un caso concreto de sistemas de propulsión mediante haces de energía. Básicamente, consisten en una vela fotónica gigante propulsada no por la luz del Sol, sino mediante un conjunto de rayos láser superpotentes situados en órbita terrestre o solar. Existen varias versiones de este sistema, algunas empleando máseres o haces de partículas en vez de láseres, o con velas de material fisible. Si dispusiéramos de un conjunto de láseres espaciales de 25 gigavatios de potencia podríamos mandar una nave de 100 kg (de los cuales 33 kg serían la carga útil y el resto la vela) hasta Alfa Centauri en solamente 40 años.

Los láseres deberían funcionar constantemente durante las cuatro décadas que duraría la misión y la vela se limitaría a sobrevolar el sistema, pero evidentemente estamos ante una forma de propulsión que está dentro de las posibilidades tecnológicas de nuestra civilización. Claro que 100 kg es muy poco, pero si usamos una nave un poco más masiva, el tiempo de vuelo se dispararía hasta los cien años si no incrementamos la potencia de los láseres. Aún así, es el método más prometedor a corto, medio y largo plazo. Y como bola extra, se pueden construir velas láseres por etapas -propuestas por Robert L- Forward- capaces de frenar antes de llegar a su objetivo, aunque en este caso las dificultades tecnológicas son considerables.

Una vela láser por etapas concebida por Robert L. Forward capaz de frenar antes de llegar a su destino (NASA).

Sistemas de propulsión poco probables

Naves de fusión nuclear

La fusión nuclear es uno de los sistemas de propulsión preferidos para los viajes interestelares, tanto en la realidad como en la ficción. Los famosos proyectos Daedalus e Icarus se basan en este sistema. Otras propuestas, como el Proyecto Longshot de los años 80, usan un diseño de nave de fusión junto con otros sistemas. No obstante, y por mucha fama que tengan, lo cierto es que nadie sabe cómo construir un motor de fusión operativo. Diseños hay muchos (motores de fusión continua, fusión por pulsos, fusión mediante haces láser o haces de electrones, fusión por confinamiento magnético, etc.), pero ninguno ha pasado la fase conceptual sobre el papel.

Al igual que la fusión controlada en reactores terrestres, los motores de fusión parecen estar a la vuelta de la esquina, pero nada indica que sea así. Para complicar las cosas, la eficiencia de un motor de fusión depende fuertemente del combustible usado: deuterio, tritio o helio-3. Las reacciones de deuterio con helio-3 son las más eficientes, pero el problema radica en que el helio-3 es un isótopo muy, pero que muy escaso. Extraer el helio-3 de Júpiter o la Luna, como se ha propuesto en repetidas ocasiones, no parece ser una opción práctica, ni tampoco barata.

Los reactores de fusión terrestres usan deuterio y tritio como combustible, pero esta reacción genera neutrones que no pueden ser dirigidos para propulsar un vehículo espacial, además de crear un serio problema de radiactividad inducida (las reacciones He3-deuterio generan protones, cuya carga eléctrica los hace más dóciles). En cualquier caso, una nave de fusión por etapas como Daedalus tardaría unos 30 años en llegar a Alfa Centauri (el objetivo inicial era la estrella de Barnard, por entonces -los años 70- la única estrella en la que se sospechaba que podían existir planetas).

Nave de fusión Daedalus (British Interplanetary Society).

Antimateria

La antimateria se aniquila con la materia ordinaria liberando radiación pura. La reacción es tan eficiente que unos pocos kilogramos de antimateria nos permitirían llegar a otras estrellas. Se puede crear un sistema de propulsión que aproveche directamente la luz y las partículas resultantes de la aniquilación -el llamado ‘cohete fotónico’- o bien para calentar un fluido propulsivo (agua, metano, hidrógeno, etc.). El gran inconveniente es que carecemos de la capacidad de producir grandes cantidades de antimateria y además nadie sabe cómo almacenarlas de forma segura durante décadas. Muchos lo consideran un sistema de propulsión de ciencia ficción, pero he preferido dejarlo en esta categoría porque lo cierto es que cada día se crea antimateria en varios aceleradores a lo largo del mundo, aunque sea en cantidades ínfimas. Además, ciertos conceptos de naves interestelares (AIMStar o ICAN-II) hacen un uso más racional de la antimateria, mezclándola con sistemas ‘normales’ de fusión o fisión.

Un cohete de antimateria (Wikipedia).

Sistemas de propulsión de ciencia ficción

Estatocolector interestelar de Bussard

El estatocolector de Bussard es sin duda la nave espacial más imponente concebida por la mente humana. Capaz de utilizar el hidrógeno interestelar como combustible inagotable para su motor de fusión, en principio no hay límites a lo que esta nave podría conseguir. ¡Incluso viajar al otro extremo del Universo! No es de extrañar que sea uno de los conceptos favoritos de los escritores de ciencia ficción (como en la mítica Tau Zero de Poul Anderson). Pero las dificultades asociadas también parecen ser de ciencia ficción. Tanto que son muchos los que creen que este sistema es simplemente una quimera. Otras versiones de estatocolector más modestas, como el Augmented Interstellar Rocket (RAIR), podrían ser viables para una civilización más avanzada como la nuestra, pero no para nosotros. El estatocolector de Bussard es una nave para dioses, no para simples mortales.

Estatocolector de Bussard (Wikipedia).

Star Trek

En esta categoría entran los agujeros de gusano, los sistemas de propulsión superlumínicos y todos los mecanismos de distorsión del espaciotiempo (o warp). Lo sentimos, pero hasta que se demuestre lo contrario, la relatividad de Einstein es sagrada.

Los carros de los dioses

Entonces, ¿cómo viajamos a Alfa Centauri? En principio, y hasta que los motores de fusión sean viables, una vela láser o una nave de pulsos nucleares tipo Orión parecen ser las únicas opciones realistas a corto plazo (y con ‘corto’ quiero decir ‘en este siglo’). Por supuesto, se pueden combinar varias de estas técnicas para obtener una misión aún más rápida, pero lo cierto es que la elección del sistema de propulsión definitivo depende de avances en muchas tecnologías claves que aún no han tenido lugar. Otro motivo más para ir empezando su desarrollo.

La nave Venture Star de la película Avatar usa una combinación de vela láser y motor de antimateria, además de hibernación para la tripulación.

Incluso si no descubrimos planetas -o lunas como Pandora- en la zona habitable de los astros del sistema de Alfa Centauri, un viaje a la estrella más cercana es un desafío de primera magnitud para la humanidad. Un desafío que nos permitiría entender mejor los procesos de formación planetaria en la Vía Láctea y, de paso, a nosotros mismos.

Como dijo Carl Sagan, para cuando seamos capaces de visitar otras estrellas, habremos cambiado. Solamente una especie madura y realmente inteligente será capaz de enfrentarse al enorme abismo del espacio interestelar y superarlo. Si queremos sobrevivir en la inmensidad del Universo y no caer en el olvido, la humanidad debe viajar a las estrellas. En nuestras manos está hacer realidad este sueño. ¿Seremos capaces de afrontar el desafío?

Referencias:

  • Deep Space Probes, Gregory Matloff (Springer, 2005).
  • Deep Space Propulsion: A Roadmap to Interstellar Flight, K. F. Long (Springer, 2012).

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Ramón Álvarez Medina Ramón Álvarez Medina

¿Estamos solos en la Galaxia?
No quiero plantear la pregunta en términos de si estamos solos en el Universo, que puede ser infinito, o al menos tan inmensamente grande que deja la pregunta carente de sentido, ya que la existencia de otra civilización a millones de años luz no nos sirve de ninguna compañía, aunque existiese, seguiríamos estando solos, ni siquiera sabríamos, nunca, de su existencia.
El tema me parece muy interesante, el optimismo de algunos comentarios es cuando menos enternecedoramente ingenuo. La afirmación “no estamos solos”, razonar que la galaxia es muy grande, que tiene miles de millones de estrellas y más planetas aún para concluir que debe haber innumerables civilizaciones, no es un razonamiento definitivamente convincente. Sí, la galaxia es muy grande, existe desde hace millones de años y el universo infinitamente más, claro, pues eso dificulta aún más la posibilidad de encontrar otra civilización, pues significa que la más próxima puede estar muy lejos.
La cantidad de casualidades y accidentes astronómicos, geológicos, biológicos, e históricos que nos han traído hasta aquí hacen muy improbable que el resultado se haya repetido con demasiada frecuencia, al menos no con tanta frecuencia como para que estadísticamente haya ocurrido cerca de nosotros. En cualquier punto de la historia del planeta, esta podía haber cambiado radicalmente su curso y conducirnos a casi infinitos desenlaces en la mayoría (por no decir, casi totalidad) de los cuales, no existiríamos; somos el producto de una cadena infinita de accidentes, accidentes que podían no haber ocurrido en el momento ni de la forma que ocurrieron.
¿Quién puede asegurar que haya un solo planeta en toda la galaxia en el que haya surgido una civilización tecnológica? Nadie puede negar esto, pero tampoco afirmarlo. ¿Existencia de vida en otros mundos? Nadie lo niega, seguramente habrá vida en muchos planetas, quizás, incluso, en otro tipo de ambientes no planetarios, vida unicelular, vida compleja, pero ¿civilizaciones? Eso es un invento humano, que posiblemente a nadie más le interese. La tecnología requiere de manos, inteligencia y de cierta afición. Puede haber vida que se desarrolle de otras maneras, ni siquiera la inteligencia es una cosa necesaria e importante para la vida. Así que puede haber distintos tipos de vida y a distintos niveles de desarrollo pero vida con inteligencia con manos (o algo que sirva para lo mismo que las manos) y con afición a construir cosas es más difícil.
En cuanto al resto del Universo… es tan inmenso, quizás infinito, que hasta los hechos más improbables pueden repetirse innumerables veces, pueden existir, no solo civilizaciones tecnológicas, si no, incluso, otros seres exactamente iguales a nosotros. Pero a efectos prácticos, estarán tan lejos los unos de los otros, que el contacto entre ellos y entre alguno de ellos y nosotros será casi imposible. Resultando que sí, que aunque haya alguien más, a efectos prácticos, estamos solos.
Otro de los pensamientos optimistas es la esperanza e ilusión por encontrar, o que nos encuentre, una civilización superior. En realidad, eso puede constituir el suceso más terrorífico de nuestra existencia, incluso nuestro fin, o el de nuestra civilización. Miren si no, que les ocurrió a las civilizaciones precolombinas cuando llegaron los europeos, o a las culturas celta e íbera cuando los romanos las conquistaron. Cuando dos civilizaciones se encuentran una de las dos puede desaparecer, absorbida o destruida por la otra.
Cuando vemos la cantidad de planetas diferentes a la Tierra que se han descubierto, en los que la vida tal y como la conocemos es imposible, se dice que puede haber formas de vida basadas en principios diferentes a los que se formaron en nuestro planeta. Si esto fuese así, y pudiese haber vida totalmente distinta a la basada en el carbono, totalmente diferente a la que conocemos, podría existir en cualquier planeta o luna del Sistema Solar, que son diferentes al nuestro. Aún es pronto para afirmarlo, pero de momento no sabemos de vida en la Luna, en Marte ni en ninguno de los mundos del Sistema Solar. Por otro lado, puede que no sepamos reconocer, aunque la tuviésemos delante de nuestros ojos, otros tipos de vida, en tal caso no nos sirve de compañía y seguiríamos estando solos.
¿Qué tal si existiese vida inteligente cercana a nosotros, pero que nos llevase de ventaja millones de años (es muy posible, pues al universo se le calculan decenas de miles de millones de años), su diferencia con nosotros sería la misma que la que hay entre el ser humano y las hormigas, o entre el ser humano y los peces? ¿Algún humano intenta comunicarse con las hormigas o con los peces? No, y por eso seguimos estando solos.
Buscar civilizaciones tecnológicas extraterrestres según parámetros que nosotros podamos reconocer, también es ingenuo, pero no tanto, si pensamos que civilizaciones tecnológicas cambiarían su entorno diferenciándose de lo que sería la naturaleza sin tecnología, no sabemos exactamente en que se diferenciaría, pero puede ser que pudiésemos notar algo. El hecho de que no hayamos notado nada, ya es significativo. Puede que no sepamos que estamos buscando, donde buscarlo ni como buscarlo. Pero si existiesen millones de civilizaciones diferentes, como afirman los más optimistas, algunas de esas civilizaciones, podría estar cerca, algunas de esas civilizaciones podría emitir en el tipo de radiación que nosotros esperamos, si hubiese tantas civilizaciones y desde hace tanto tiempo, alguna ya habría colonizado la galaxia, aunque fuese con naves de velocidad inferior a la de la luz, como las que esperamos construir en los próximos siglos, ya que son naves cuya tecnología podemos imaginar, igual que Julio Verne imaginó la tecnología del viaje a la Luna.
En fin, hasta que encontremos civilizaciones extraterrestres (si es que este nombre les puede ser aplicado a lo que podamos encontrar) o hayamos visitado la mayoría de estrellas de la galaxia, no podremos hacernos una idea de a que verdad nos estamos enfrentando cuando nos hacemos esta pregunta: ¿Estamos solos en la galaxia?
De momento, no solo no hemos encontrado civilizaciones extraterrestres, ni siquiera hemos encontrado vida extraterrestre. Por lo que no podemos conocer a que reglas generales obedecen su origen y desarrollo, ni que tipos de vida puede haber.

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