Posteado por: samuraiquark | octubre 7, 2007

Viaje Interestelar (I)

NX-01

Siendo fan de populares series televisivas como Star Trek o Stargate SG1 o de sagas cinematográficas como Star Wars y Alien, era inevitable para mi acabar tratando este tema. Cualquiera que comparta mi afición por la ciencia ficción seguramente ya se habrá dado cuenta de lo sencillo que resulta, en este fantástico Universo, el viaje interestelar. En Star Trek, el capitán Kirk tan solo tiene que indicarle el destino a su oficial de navegación y pedirle que pise a fondo, a máximo Warp (pues al parecer  en las autopistas intergalácticas no hay establecido ningún límite de velocidad), hasta alcanzarlo en cuestión de semanas, días e incluso horas. Viajan entre las estrellas como nosotros lo haríamos entre ciudades cercanas.

Pero aunque la ciencia ficción se basa en gran parte en los conocimientos científicos que posee la humanidad, sigue siendo un mundo de ficción alejado de la realidad que conocemos. Así pues, regresando al mundo real y con los conocimientos científicos que poseemos hoy en día, surge inevitablemente una pregunta: ¿Qué posibilidades reales tenemos de lograr el viaje interestelar? Para intentar responder a esta pregunta, analicemos primero algunos de los problemas que nos plantea el viaje interestelar.

El problema de las distancias

Uno de los principales escollos con que nos encontramos al planificar nuestro viaje interestelar es el de las enormes distancias que separan nuestro Sistema Solar de otras estrellas. La humanidad ya ha logrado algo que parecía increíble: Viajar a la Luna, y eso teniendo en cuenta que nuestro satélite se encuentra a una distancia aproximada de unos 384.000 Km. Y ya nos estamos planteando regresar allí e incluso viajar a otros planetas dentro del Sistema Solar, como Marte, cuya distancia con respecto a la Tierra puede variar entre 56 y 399 millones de kilómetros. Aún viajando a Marte cuando este se encuentra más próximo a nosotros, sigue tratándose de una distancia más que respetable que, con la tecnología actual de propulsión química, tardaríamos unos 10 meses en recorrer.

Si la distancia a Marte ya nos produce respeto, esta es insignificante si la comparamos con la distancia que nos separa de la estrella más próxima a nuestro Sistema Solar, Próxima Centauri, que es de 4,2 años luz. Para haceros una idea de lo que esta distancia significa, pensad que el tiempo que tarda la luz en recorrer la distancia entre el Sol y la Tierra, 150 millones de Km. aproximadamente, es de 8 minutos, mientras que la luz tarda 4,2 años en recorrer la distancia entre Próxima Centauri y nosotros.

Para realizar un viaje interestelar a Próxima Centauri necesitaríamos un sistema de propulsión que nos permitiese alcanzar al menos un 10% de la velocidad de la luz (a esta velocidad, un viaje de ida y vuelta nos llevaría unos 84 años), eso si queremos que la duración del viaje no supere a la de una vida humana. Aunque si pretendemos ir a estrellas más lejanas, un 10% de la velocidad de la luz es claramente insuficiente.

Para un viaje a estrellas más lejanas no nos quedan muchas opciones. Si el viaje se realiza a velocidad infralumínica, por fuerza, este tendrá una duración de lustros, siglos e incluso milenios, aún aprovechando el efecto de dilatación temporal relativista. La otra posibilidad es encontrar un modo de superar la barrera de la velocidad de la luz.

Viaje infralumínico, el problema del soporte vital

Con la física que conocemos hoy en día, esta podría parecer, en principio, la opción más asequible. Si logramos desplazarnos a una velocidad cercana a la de la luz, gracias al efecto de dilatación temporal relativista, para los integrantes de la tripulación de la nave el tiempo transcurrido será muy inferior al tiempo transcurrido para los habitantes de la Tierra. Esto puede resultar útil para viajar a estrellas cercanas, pero cuando las distancias aumentan, viajar por debajo de la velocidad de la luz es, sencillamente, ir a paso de tortuga.

En estas condiciones, una nave que deba realizar un viaje de cientos de años plantea varios problemas. Esta nave debe permitir que una comunidad humana prospere dentro de su entorno, de forma que los descendientes de los viajeros originales sean los que lleguen finalmente a su punto de destino. Para ello, la nave debe incorporar un ecosistema cerrado y autorregulado que les proporcione aire, agua y alimentos durante toda la duración del trayecto, lo que, desde luego, no es una tarea sencilla.

Por supuesto, teniendo en cuenta que los sistemas de la nave deben funcionar durante generaciones y que no sabemos de la existencia de talleres interestelares, resulta evidente que la nave debe llevar los repuestos necesarios para sustituir cualquier componente que pueda estropearse, y la ley de Murphy nos dice que si algo puede estropearse lo hará, o las herramientas necesarias para fabricarlos.

La nave también debe ofrecer una buena protección contra la radiación presente en el espacio, ya que este, está plagado de protones generados por las llamaradas solares, rayos gamma originados por los agujeros negros y rayos cósmicos provenientes de explosiones estelares que, sin la protección adecuada, pueden suponer un riesgo mortal para la vida. En la Tierra, la atmósfera nos protege de gran parte de esas radiaciones, pero fuera de su manto protector y en la inmensidad del espacio exterior, los rayos cósmicos, acelerados casi a la velocidad de la luz, atravesarían el casco de la nave y posteriormente nuestra piel, rompiendo las hebras de las moléculas de ADN, dañando los genes y matando nuestras células.

También debe protegernos, la nave, de las posibles colisiones con partículas u objetos presentes en el espacio, ya que, al viajar a velocidades superiores a un 10% de la velocidad de la luz, hasta la más insignificante partícula de polvo podría provocar un auténtico desastre y convertirnos en un queso gruyere uniformemente agujereado, o algo peor. A esas velocidades, incluso los átomos sueltos se convierten en una fuente de radiación muy peligrosa.

Por si todos estos inconvenientes no fuesen suficientes, la tripulación de la nave todavía debería enfrentarse a otros retos, quizá no tan graves, pero si lo suficientemente complejos: el aislamiento y la convivencia. A medida que la nave se aleje de la Tierra, la comunicación con el resto de la humanidad será cada vez más difícil. Si la nave se encontrase, por ejemplo, en Próxima Centauri, cualquier mensaje enviado hacia la Tierra tardaría 4,2 años en llegar, y cualquier respuesta enviada desde la Tierra, tardaría otros 4,2 años en regresar. Demasiado tiempo. En un entorno cerrado y aislado como el de esa nave, la convivencia de la comunidad puede degenerar a un ritmo increíble. Además cabe la posibilidad de que la comunidad que habita la nave, acabe desarrollando una cultura autóctona.

Podríamos resolver algunos de los inconvenientes planteados si, por ejemplo, la tripulación de la nave estuviese en hibernación durante todo el viaje. Podríamos ralentizar o incluso suspender el metabolismo de los tripulantes y reanimarlos al llegar a su destino. Esta es una posibilidad viable, pero tiene otras implicaciones: la nave debería entonces disponer de una Inteligencia Artificial de alto nivel, capaz de controlar todos los sistemas de la nave, capaz de repararlos y capaz de tomar decisiones ante situaciones críticas. De hecho sería una nave que no necesitaría tripulación humana y quizá a enviar naves que no necesitan tripulaciones humanas es nuestra mejor opción, debido a que el espacio resulta tan peligroso para nosotros, y los viajes tienen una duración tan elevada.

Viaje infralumínico, el problema de la propulsión y de la energía

Por si las distancias entre estrellas y el soporte vital aún no os parecen suficientes problemas, hay otra cuestión igualmente preocupante: el sistema de propulsión necesario para que la nave recorra esas distancias.

Actualmente las naves que enviamos al espacio utilizan un sistema de propulsión química. Estos sistemas requieren mucho combustible, más cuanto más lejos necesitas enviar la nave, y su rendimiento es muy ineficiente. Además, hay que tener en cuenta que es necesario guardar suficiente combustible para desacelerar la nave al llegar a destino. Aunque solo nos planteásemos un viaje de ida, no habría suficiente masa en todo el Universo para alimentar un cohete químico capaz de llevarnos a una estrella tan cercana como Próxima Centauri.

Podríamos utilizar motores nucleares, de fisión o de fusión, pero la cantidad de combustible necesario para llegar a la estrella más cercana sigue siendo prohibitiva. En el caso de cohetes de fisión necesitaríamos el equivalente a miles de millones de tanques de combustible y, generaríamos un problema adicional: la radiación. Para un cohete de fusión seguiríamos necesitando el equivalente a miles de tanques de combustible.

Aún recurriendo a otras formas de propulsión mucho más eficientes, como motores antimateria, seguimos necesitando una gran cantidad de combustible. La antimateria tiene algunas características diferentes a la materia normal, como la carga eléctrica opuesta, y al entrar aquella en contacto con esta se produce la completa aniquilación de ambas, razón por la que la nave debería transportar cantidades equivalentes de materia y antimateria en contenedores separados, y en el caso de la antimateria, contenida en campos eléctricos y magnéticos. La aniquilación de la materia con la antimateria produce radiación de alta energía, lo que nuevamente supone un problema adicional, más bien mortal, para la tripulación de la nave, por no hablar de sus elevadísimos costes de producción.

Para realizar este tipo de viaje es necesario un sistema de propulsión que consuma el mínimo combustible y genera un máximo de velocidad, o un sistema de propulsión que no consuma combustible alguno.

Y para acabar de rematarlo, si vamos a realizar un viaje por debajo de la velocidad de la luz a una estrella como Próxima Centauri, lo que nos llevaría cerca de 42 años, los sistemas de la nave deben funcionar durante todo ese tiempo y, eso, requiere de una gran cantidad de energía y de un sistema de producción de energía eficiente.

¿Viaje superlumínico?

La física que conocemos no nos permite, de momento, más que especular con esta posibilidad. Todos hemos oído hablar de la Teoría de la Relatividad, que nos dice que nada puede viajar más rápido que la luz, así que, en principio, un viaje supralumínico no sería posible. Bueno, en realidad, lo que nos dice la Teoría de la Relatividad es que no podemos acelerar un cuerpo que tenga Masa en reposo hasta la velocidad de la luz, ya que la cantidad de energía necesaria para ello es… infinita. Aunque quizá alguno de vosotros haya oído hablar de los Taquiones, esas partículas de masa imaginaria que se mueven más rápido que la luz, pero se trata de partículas hipotéticas cuya existencia no ha sido demostrada, así que seguimos en el terreno de la especulación. Pero tal vez haya otras formas de superar la velocidad de la luz, quién sabe.

Lo que esta claro es que si realmente queremos conquistar el espacio, la frontera final, explorar extraños nuevos mundos, buscar nuevas formas de vida y nuevas civilizaciones, viajando temerariamente a donde nadie ha llegado antes, necesitaremos resolver todos estos problemas.

En el próximo artículo analizaremos algunas de las propuestas que se ha planteado la ciencia para el viaje interestelar, algunas de las cuales, quizá nos permitan seguir soñando.

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Responses

  1. Estimado (a) Samurai :
    El tema que tratas es verdaderamente muy interesante . Emociona a todos los que de una forma u otra creemos en la real posibilidad de que un dia el humano pueda alcanzar distancias estelares que hoy nos son pugnitivas y que parecen mas bien cuentos inalcanzables .
    Un dia se me ocurrio una idea e hice un cuento de Ciencia -Ficcion y lleve a mis viajeros a un sistema gactico que se encuentra a 40 mil millones de años luz de nosotros en la estrella Nerc que es una estrella septupla .
    En mi cuento desarrollo sistemas de propulsion que se relacionan con energia producida por rayos de luces . Que no son otra cosa que rayos de fuerzas hoy por hoy imposibles en la ciencia que conocemos . Son emisiones de protones y particulas luminicas cargadas de energia que alimentan reactores luminicos y desarrollan velocidades supraluminicas y que ademas no solo usan el espacio-tiempo para trasladarse sino diferentes tipos de dimensiones que conviven a nuestro lado y que comunican diferentes universos de forma Instantanea .En fin Yo creo que EL HOMBRE como especie desarrollara sistema de propulsion que nos permitan viajar por los diferentes universos como hoy lo hacemos entre nuestras ciudades . No solo usaremos energia como propulsion sino materia oscura que esta en el mismo universo y que forman las cuerdas por donde se desplazan los cuerpos estelares .

  2. Hola Noel. Bienvenido.

    Yo, al igual que tú, también creo que la humanidad logrará, algún día, viajar a otros Sistemas Estelares. Es una de las razones que me impulsan a tratar este tema.
    Para ello tendrá que desarrollar sistemas de propulsión que hoy por hoy parecen más propios de la ciencia ficción que de la ciencia real, y una nueva ciencia…

    Saludos.

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  5. Hola Amigos:
    Me llamo Carlos, también soy un apasionado de los viajes espaciales, desde chico leí cuanta publicación había de Atronomía, Astronáutica y Ciencia Ficción, actualmente con el milagro de internet todo es mas facil y mas rápido, hasta encontrar gente de otros lugares para hablar de estos temas. Creo que la Humanidad llegará algún día a las estrellas, es una meta, un fin, en el sentido de objetivo, en estos pocos años hemos enviado algunas pequeñas sondas al espacio, en una de ellas va un mensaje a otros posibles habitantes del universo con nuestra apariencia,ubicación y otros datos, para que ellos puedan contactarnos, pero, y perdon por el atrevimiento, recuerdo al Dr. Carl Sagan
    cuando escribió en “La Conexión Cósmica” que ese mensaje es también para la propia Humanidad un desafío, para que cuando llegue ese momento no se encuentren con un planeta arrasado, contaminado y una humanidad extinta que diga desde sus ruinas ¡Aqui estuvimos!, sino con una civilización avanzada
    que diga ¡ Aquí estamos !, para ello creo que es
    nuestro deber actual cuidar la Unica nave que tenemos, Nuestro querido planeta Tierra. Esto no significa olvidar a las estrellas, porque alli estará el futuro de la Humanidad.
    Además al igual que Noel, desde hace mucho tiempo también dibujo y escribo algunas historias espaciales en las que las naves son propulsadas por energía magnética, aprovechando los campos gravitacionales de las estrellas como atracción y repulsión alternativamente cambiando la polaridad del propio campo de la nave, como los imanes que se repelen mutuamente al acercar los polos del mismo signo. Está claro que habría que solucionar algunos problemas de Física, Matemätica e ingeniería para fabricar el convertidor/supergenerador que equipa mis naves para crear esos campos magnéticos, se me ocurre que replanteando la teoría del campo unificado del Dr. Einstein podríamos estar en camino. (leer Thin Air, un buen libro al respecto).
    Bueno amigos, hasta pronto espero vuestra respuesta. Saludos. Carlos.

  6. Hola Carlos,

    espero que te agraden los artículos que he dedicado al viaje interestelar.

    Saludos.


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