DE-STARLITE: una sonda con láseres para defender a la Tierra de los asteroides

Existen muchos métodos para proteger a la Tierra de los asteroides cercanos (NEAs), pero sin duda uno de los más llamativos es emplear un haz láser para desviar su órbita. Y ya tenemos varias propuestas de sondas para defendernos de los asteroides a fuerza de rayos láser. La última de ellas tiene un nombre: DE-STARLITE.

Propuesta DE-STARLITE para desviar asteroides con láseres (Lubin et al.).
Propuesta DE-STARLITE para desviar asteroides con láseres (Lubin et al.).

DE-STARLITE (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and exploRation LITE) es un proyecto de un grupo de astrofísicos apoyado por la NASA que quiere hacer realidad un sistema de defensa planetario basado en tecnología láser. En contra de lo que pudiera pensar más de uno, el objetivo no es vaporizar un asteroide —eso requeriría una cantidad astronómica de energía—, sino cambiar su órbita mediante el material expulsado por efecto de la alta temperatura superficial, una técnica que se conoce como ablación láser.

Ablación láser en un asteroide (Lubin et al.).
Ablación láser en un asteroide (Lubin et al.).

Según los cálculos de sus promotores, para asteroides de tamaño medio esta técnica es más eficiente que el tractor gravitatorio o haces de iones. El método del tractor gravitatorio es recomendable para asteroides de pequeño o medio tamaño si tenemos suficiente tiempo de antelación antes del posible impacto, pero lógicamente su efectividad se reduce cuanto mayor sea el asteroide. Por otro lado, los métodos con haces de partículas —iones— requieren una fuente de material que debe ser transportada por la propia sonda. En el caso de la ablación láser lo atractivo es que el propio asteroide aporta el material que sirve como masa propulsiva. Una sonda de tipo DE-STARLITE sería capaz de cambiar la órbita de un asteroide del tamaño de Apofis —o sea, de 325 metros de diámetro— en una misión que podría durar entre 1 y 15 años. Este margen tan enorme depende del diseño específico elegido para el sistema láser.

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Sonda DE-STARLITE en configuración básica con un diseño similar a la misión ARM de la NASA (Lubin et al.).
La sonda ARRM con su presa (NASA).
Sonda ARM de la NASA (NASA).

DE-STARLITE usaría un conjunto de láseres capaces de elevar la temperatura superficial en un punto del asteroide hasta los 3000 kelvin. En el diseño preliminar los láseres tendrían un diámetro de 1 metro de diámetro y podría concentrar la luz en una zona de la superficie del asteroide de unos 10 centímetros desde una distancia de 10 kilómetros. La sonda usaría el diseño de la misión ARM (Asteroid Redirect Mission) con el que la NASA quiere traer un trozo de asteroide hasta las cercanías de la Luna durante la próxima década.

Esta misión sería lanzada por un Atlas V o, si queremos reducir el tiempo de vuelo hasta el objetivo, por un SLS Block 1, capaz de situar en órbita baja 70 toneladas. Dispondría de dos grandes paneles MegaFlex de 15 metros de diámetro construidos por la empresa Orbital ATK que generarían 100 kilovatios de potencia eléctrica y servirían para alimentar tanto el sistema de propulsión eléctrica solar (SEP) con motores iónicos como el sistema láser. Dos enormes radiadores se encargarían para disipar el calor y mantener la temperatura de los sistemas de la nave por debajo de los 27º C. La potencia de los láseres dependería de la eficiencia de cada módulo, pero los creadores de la iniciativa estiman que cada haz podría alcanzar entre 1 a 3 kilovatios. El diseño básico llevaría 19 de estos módulos láser en una plataforma móvil para permitir que los rayos se concentren en el mismo punto del asteroide independientemente de la posición del vehículo.

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Paneles solares MegaFLex (Lubin et al.).

Evidentemente, resulta obvio que el talón de Aquiles del sistema es la baja potencia de los láseres, lo que provoca que sean necesarios muchos años de misión para desviar la órbita de forma sigificativa. Puesto que el empuje sería de tan solo 2,5 newton, se requerirían unos quince años para desviar la órbita de un asteroide de 325 metros (suponiendo una eficiencia de los láseres del 35%). Se podría aumentar la potencia usando paneles de 30 metros de diámetro y 450 kilovatios, pero en este caso sería obligatorio el empleo del cohete SLS. En todo caso, lo ideal sería alcanzar una potencia de un megavatio, ya que así se generaría un impulso de 20 newton y el tiempo de misión se reduciría a menos de cinco años (el tiempo exacto depende de la órbita y tamaños exactos, claro está).

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Potencia de la nave en función del diámetro de los paneles solares y distintas cofias de vehículos espaciales (Lubin et al.).
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Configuración DE-STARLITE de 450 kW (Lubin et al.).

Otros factores a tener en cuenta son el albedo y composición superficial del asteroide, que determinarán la eficiciencia de la técnica de ablación, así como el periodo y eje de rotación del mismo, que habrá que tener en cuenta para elegir la zona a iluminar. De hecho, si la rotación es un problema, el láser podría usarse para frenar o acelerar el giro del asteroide.

En definitiva, DE-STARLITE es un sistema prometedor de defensa contra asteroides, pero su éxito dependerá de la capacidad de crear láseres eficientes de gran potencia. Ahora bien, no se pude negar que el concepto parece sacado de una película de ciencia ficción.

Referencias:



35 Comentarios

  1. Concuerdo con Lle un peinazo nuclear en un asteroide de 325 metros, como que te lo devuelve derechito a la nube de Oort, si es que no te lo hace añicos

  2. Primero habria que localizarlos con tiempo suficiente. Hay algún proyecto para construir satelites de “vigilancia”?? Se que hay observatorios terrestres que buscan pero no se si bastan para que nos avisaran con tiempo…

    1. Eso es exactamente lo que estaba pensando. No tenemos infraestructura suficiente para detectar los pedruscos que hay ahí arriba ni mucha idea de cuantos son en realidad. Para mí la prioridad sería poner un observador de NEAs primero de todo y ponerse a catalogar y calcular órbitas. Luego si eso ya pensamos como derribarlos. El Starlite suena a un enésimo proyecto molón para justificar la existencia del SLS, sobretodo la parte de usar el mismo hardware de la misión ARM (que tampoco es que apasione a nadie). Pero molón lo es sin duda.

  3. Aunque una sonda no tenga mucha potencia, una vez desarrollada una, parece que podrían llevarse varias, si lo que se quiere es evitar una hecatombe, el problema es que la idea funcione, no el coste económico de replicarla ¿no?.

  4. Algunos ya han comentado la posibilidad de destruir el asteroide mediante un arma nuclear. Sin duda, si estamos hablando de que necesitamos 15 años para desviar la órbita de objeto, esto implica mucha previsión, ser capaces de detectar el asteroide con mucho tiempo. Lo cual hace que sea mejor destruirlo, más barato. No creo que un objeto de 325 m oponga resistencia a una “pequeña” bomba de 1 megatón. Y además, al destruirlo tan lejos de la Tierra, evitamos la caida de los restos a la superficie.

    El asunto de los satélites de defensa planetaria debería estar más enfocado a una defensa cercana, en la que no se puedan permitir errores. Para la defensa temprana, como ya he dicho, un arma nuclear es más eficaz.

    1. La idea de un dispositivo nuclear no es “destruir” el asteroide. Cuando el dispositivo detona cerca del asteroide una parte de la bomba es impulsada enforma de plasma contra la superficie del asteroide, impulsandolo, como se pretendia hacer con la nave del proyecto Orion (el de la decada de 1960) https://es.wikipedia.org/wiki/Propulsi%C3%B3n_nuclear_de_pulso

      Siempre que leo lo de destruir un asteroide me recuerda los errores garrafales de la pelicula Armagedon, donde los guionistas confundieron el dato del diametro del crater de impacto de un astroide con el tamaño del mismo ( pelicula: un asteroide del tamaño del estado de texas…)

  5. Hay un par de cosas que no entiendo.
    Dejando aparte el beneficio supuesto de desarrollar nuevas tecnologias por el camino.

    Dice que la mision duraria entre un año y quince, pero eso una vez en vuelo, hay que añadir el tiempo depreparacion, el lanzamiento la aproximacion… ¿Se puede detectar una amenaza con tanto tiempo y precision?
    Me parece que ni siquiera tenemos un programa de “alerta temprana” como lo llamarian los milicos.

    Luego, si el laser debe estar a diez kilometros del bicho y funcionado durante un tiempo bastante largo, primero habria que hacerlo navegar hasta las inmediaciones de ese cuerpo y luego tenerlo disparando durante todo ese tiempo con correciones muy delicadas de trayectoria y posicion.
    Dejando aparte el gasto de energia del “arma”, sujeto a multiples fallos en potencia, ¿no necesitaria una cantidad de combustible de maniobra enorme?
    SI añadimos que en un caso asi no se puede — o no se podria — esperar un par de años a que el aparato alcanzara su objetivo, aun haria falta mas comustible y propulsion.

    Osea que al final seria un cachivache descomunal, con enorme carga d ecombustible y un monton de sistema redundantes, — ¡Coño, que esta en juego al supervivencia! No se puede ser cicatero y arriesgarse a que fallen los volantes inerciales —, para el cual ni siquiera existe un lanzador ahora mismo.

    Todos estos proyectos, aparte de aprovecharse de la sicosis provocada por un cierto terrorismo informativo con los asteroides, me parecen tan solamente pogüerpoin con intencion de captar suvenciones para el desarrollo y vivir de ello hasta que se cancele en beneficio del proximo pogüerpoin molon

    Item mas. ¿De verdad tenemos que preocuparnos tanto por esta cuestion?
    La ultima vez que hubo, supuestamente, un “destructor” fue hace…, ¿cuanto? ¿1’5e8 años?
    Tungusca es otra cuestion, creo.
    La incertidumbre estadistica es innegable, pero me parece que es mas importante dedicar los recursos a otros proyectos y no marear la perdiz con la caza de asteroides.
    Esto es como montar en coche o en avion, podemos matarnos, si, pero eso no nos impide seguir adelante con otros asuntos mas urgente y no nos ponesmo casco o llevamos paracaidas.
    Tal como esta la cosa, no te cuento lo que pasaria si intentas subir a un avion con un paracidas puesto ypidiendo ir en al ventanilla de emergencia.
    Digo yo.

    Sinceramente me preocupa mucho mas que se desarrollen opciones para la continuidad de la EEI o para construir una sucesora en condiciones.

  6. ¿Podrían reutilizarse los potentes laseres construidos para dar propulsión a las mini-velas Breakthrough Starshot, precisamente en calentar asteroides para moverlos de su orbita, o incluso piezas grandes de basura espacial?

  7. Diaz, se ve que hay crisis en la industria del láser xD. Esto desde luego para escribir anuncios en la superficie de la Luna vale. Y qué anuncios. Vale reirse pero sólo en primera impresión, porque tiene telita la cosa.

    A mí lo que me llama la atención es todo aquello sobre lo que se pasa de puntillas asín como quien no quiere la cosa: la rotación, cómo esto podría afectarla y si el encausado tiene lunas que nos descuajaringuen el tema del momento (que se desintegre todo en un amasijo de cascoste que sigan teniendo capacidad de impacto, ni te cuento si caen en el océano, ahora ya totalmente inmanejables), el albedo, naturalmente, por supuesto el tipo de material superficial, etc. En realidad esto es la misma variante del sistema “te pego una hostia” (algo más sutil y refinado), todo muy otánico, pero me temo que no sólo poco práctico sino además totalmente inútil.

    A ver si se ponen en serio por lo menos a hacer un power point de una nave de verdad, que aterrice de verdad, que utilice materiales in situ para desviarlo como Dios manda, y que despliegue si es menester un campo de paneles solares del tamaño del Nou Camp. Seguro que en algunos despachos hoy por hoy esto no interesa, pero seguro que en otros que antes de lo que muchos piensan estarán monopolizando la actividad espacial, pues puede que sí.

    Por cierto, ¿qué fue de aquella idea de pintarlo -oscurecerlo- para lo mismo? Siempre será mejor diseñar motores que armas, digo yo. Total, las armas siempre las usamos para lo mismo: contra nosotros.

  8. Yo veo un problemilla: un láser de 100 Kw orbitando la Tierra es un arma. ¿Esto no contravendría los tratados vigentes para impedir la proliferación de armas en el espacio? ¿O éstos sólo incumben a las armas nucleares?

  9. A mi me parece una buena idea la de enfocar un láser a un asteroide del que se sepa que va a colisionar con la Tierra con meses o años de antelación, siempre que no tengamos que acercarle el láser. Por ejemplo construyendo el láser en la Luna con materiales de allí.
    Además de que la respuesta al peligro sería casi inmediata, creo que puede tener una ventaja que multiplicaría el impulso del láser, aunque debe ser difícil de calcular: Si el laser expulsa material del asteroide, parte de este material podría quedar orbitando alrededor del asteroide como una nube de polvo, ofreciendo mucha superficie a la radiación. Quizá esta nube, unida por gravedad al asteroide, actuaría como una vela solar que tendría mas efecto desviando el asteroide que el láser que la formó.

    1. ¿Con qué materiales de la Luna dices que vas a construir un laser? ¿Sabes mínimamente cómo se construye uno?

      Es una barbaridad enorme lo que has dicho.

  10. Aunque, teniendo tiempo, antes que un láser peligroso y carísimo, preferiría que se enviasen máquinas movidas por energía solar al asteroide para hacer lo mismo: extraer material y ponerlo en órbita con una centrifugadora.

  11. ¿No sería más sencillo liarse a pedradas con el meteorito? Hacerlo colisionar, sin explosión, con una masa que se incrustara en él, o se enredase, para desviarlo.

  12. Este proyecto se vendería mejor de cara al público si además este láser sirviera para pulverizar chatarra espacial de pequeño tamaño (que no sé si valdría para ello con esa potencia). Porque lo de que se estrelle en una zona poblada un asteroide de cientos de metros es una posibilidad muy remota…

  13. Creo, como otros foreros antes, que para este tipo de casos una bomba termonuclear haría la tarea más rápido y con menos riesgo.
    Además que un asteroide como ese puede causar daños pero no fatales. Para los grandes (hablo en km) es para los que habría que buscar defensa porque por mucha advertecia que se tenga, si viene a por la Tierra por ahora solo podemos darnos por jodidos.

    1. Es que esos gigantes de los que hablas son mas sencillos de encontrar, menores en numero y aunque pueden generar un evento catastrofico muy grande, estadisticamente se cree que cada 100 millones de años se presenta un cuerpo de ese tipo, por eso los mas peligrosos son estos de tamaño medio.

      1. Totalmente de acuerdo con lo que escribes, ¿cuanto tiempo ha pasado desde el ultimo exterminador?, pues igual si habria que tenerlo en cuenta. Por las estadisticas.

    1. Hay otra cuestion que a mi se me escapa, mi fisica no da para tanto, y es, en el caso de usar el laser basado en tierra, para propulsar, por ejemplo. ¿Tendria algun efecto sobre la atmosfera y el clima?
      A mi siempre me dio la impresion que los proyectos de estaciones solares orbitales que irradiaban por microondas su energia a estaciones en tierra podian a la larga tener un efecto sobre el clima local.
      Ya se que los valores son teoricamente seguros, pero, ¿No calentarian las nubes?, por ejemplo.

      Aparte de problemas de estabilidad de foco y demas.

      Con lo de la propulsion por laser supongo que hay un problema similar. ¿estoy equivocado?

      Y otra cosa, el laser puro no exite.

      El laser o cualquier otro “rayo” teoricamente debe ordenar las particulas y hacer el torrente coherente, todas paralelas ellas y muy ordenaditas. Pero en la practica no es asi. Cualquier haz se dispersa mas o menos en la trayectoria.— Y a traves de una atmosfera mas, supongo —.
      Supongo que por eso se habla de poner el aparato a diez kilometros del asteroide.
      Si se aumenta la distancia, el haz se dispersa y con el la energia por superficie, perdiendo su efectividad.
      Montar un cachivache en Luna solamente tendria efectividad(?) a una cierta distancia, reduciendo dramaticamente su efecto.

      ¿Seria factible montar un laser suficientemente potente para ser efectivo a un millon de kilomentros?

      No se, ya digo que se me escapa un poco la matematica del asuto, por falta de datos mas que nada, pero creo que para ese viaje acabamos antes con un petardo, como apuntan algunos.
      Ademas, que petardos tenemos de sobra.

      Saludos.

      P.D.: Por alusiones, Señor Griffin, no he entendido lo que queria decirme. Lo siento.

      1. Que estaba muy de acuerdo con lo que decía arriba y que daba un pasito más de mi cosecha: ya son dos proyectos en menos de 24 h para inyectar pasta en la industria del láser con claras aplicaciones militares. Porque claro, un láser para mandar sondas a Marte es algo que se puede testar en 1-2 años, a la viabilidad del concepto me refiero, al Quinto Coño podemos estar enterrando dinero indefinidamente sin dar cuentas a nadie, además “privadamente” (se ve que los pesebres del DoD se ponen la venda antes de la herida de las elecciones), con esto tres cuartos de lo mismo, nadie va a probar nada con asteroides en los pròximos 10 años (más, vamos), pero la pasta la vamos metiendo. Todos contentos. Y el señor ruso estuvo de currela en el BM, así que no hay mucho más que ver.

      2. Los láseres se caracterizan por ser luz coherente, es decir, que todas las ondas están en fase. Que gracias a esto sea muy fácil de enfocar en un punto es algo secundario, un láser con una apertura de 100º sigue siendo un láser aunque disperse muchísimo.

        Al mismo tiempo, los fotones que nos llegan de las estrellas van más paralelos y rectos que la mayor parte de láseres convencionales de la Tierra, y sin embargo no es luz láser, porque no es luz coherente.

  14. Usar bombas me parece MACHO [Mejor Algo Controlado que Horda Orbitando]. Como jugar al billar, dudo que los diferentes tipos de asteroides se vaporicen completamente y parte de sus restos serán atraídos por el Sol, más numerosos, más pequeños.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 14 abril, 2016
Categoría(s): ✓ Astronáutica • NASA • Sistema Solar