mar

02

abr

2013

Un viaje tripulado hacia otros soles

¿Es posible llevar a cabo en la actualidad, un viaje tripulado hacia otros soles? Sólo con la tecnología actual, y suponinedo que no hubiera límite presupuestario, el ser humano podría enviar una nave espacial tripulada hacia otro sistema solar, tal vez el de las estrellas Próxima Centauri o sus dos hermanas (Alfa Centaury A y B), situadas a 4,3 años luz de distancia. Pero, ¿qué haría falta?... vamos a soñar un poquito...

El trío de estrellas de Próxima y Alfa Centaury, forman el mundo extrasolar más cercano a nuestro sistema. Menos de 5 años luz de distancia nos separan de nuestras vecinas, o dicho en kilómetros, nada menos que 41 billones!!

El trío de estrella Centauri

 

No es muy difícil calcular cuánto tardaría una nave espacial en recorrer los 41 billones de kilómetros que nos separan de nuestras vecinas, teniendo en cuenta que la nave más rápida construida hasta la fecha (Sonda Helios) ha alcanzado poco menos de 250.000 km/h (aunque con trampa, utilizando el tirón gravitacional del Sol), nuestra nave interestelar podría tardar:

Pues qué decepción!! 18.721 años para llegar a la estrella más cercana a nuestro Sol !!

No hay otra forma para acortar esta "distancia": Tenemos que aumentar la velocidad... pero mucho, mucho. En realidad, sin salirnos de la ciencia pura, los 250.000 km/h que alcanzó la sonda Helios, podríamos multiplicarlos por 200 veces, incluso hoy en día. La tecnología ya existe y se llama "Propulsión iónica", un tipo de motor muy eficaz que genera una potencia muy estable con un ridículo consumo de combustible. La propulsión iónica ha sido usada en las sondas GOCE, AYABUSA, DEEP SPACE1, etc...

Multiplicar la velocidad por 200, implica reducir el tiempo del viaje 200 veces, esto es, que los 18.721 años se convertirían en "sólo" 94 años !!

 

 

PROBLEMA 1: CÓMO AUMENTAR LA VELOCIDAD 200 VECES ?

Sencillo: para aumentar una velocidad gradualmente, hay que ACELERAR la nave. Y para acelerar la nave, hay que aplicarle una fuerza de empuje constante. No es necesario que dicha fuerza sea muy grande, porque en el espacio no hay rozamiento: toda fuerza que se aplique a una nave, siempre que supere la fuerza necesaria para vencer su masa inercial, será bastante para provocar en el vehículo una aceleración. Dicha aceleración será constante, mientras actúe la fuerza de empuje. Y, a medida que vaya transcurriendo el tiempo, esa pequeña fuerza constante provocará un aumento constante de la velocidad.

 

Este efecto lo podemos comprobar empujando un objeto pesado (por ejemplo, un coche o una moto): Al principio, nuestra fuerza apenas será capaz de mover un poco el objeto, y éste avanzará muy lentamente. Pero si seguimos empujando con la misma intensidad, veremos cómo la velocidad del coche va aumentando gradualmente. Tanto es así, que habrá un momento en el que el objeto parezca que no quiere ya detenerse y entonces podríamos tener problemas para tratar de frenarlo. Así que, si disponemos de una fuerza constante, por muy pequeña que sea, la velocidad irá en aumento: sólo es cuestión de tiempo

Ya tenemos nuestro propulsor iónico. Ahora tenemos que hacer que funcione durante mucho tiempo...meses, o incluso años, hasta conseguir nuestra velocidad deseada, 250.000 x 200 = 5 millones de kilómetros por hora

Motor Iónico de la sonda Deep Space I de la NASA

¿CUÁNTO COMBUSTIBLE NECESITAMOS? 

 

Un viaje de 94 años... una nave de miles de toneladas...veamos, 2x2=4, me llevo 8, entre 5 igual a 36, más raíz cudrada de cero elevado a la "pi"... eso nos da exactamenete: !! UN MONTÓN DE COMBUSTIBLE!!

 

La energía que utilizará la nave para su propio funcionamiento (sin contar la propulsión), es decir, los sistemas eléctricos y el mantenimiento de la vida, sólo puede obtenerse de la energía nuclear. No puede usarse un generador térmico de gasóleo ni carbón, porque se agotaría todo el oxígeno de la nave en unos pocos días (y su almacenamiento resultaría prohibitivo). Tampoco es posible usar paneles fotovoltáicos, porque cada vez estaríamos más lejos del Sol. La opción nuclear es la única posible (hoy en día), y ya se usa en barcos y submarinos militares. Una pequeña cantidad de combustible nuclear podría mantener en funcionamiento todos los sistemas vitales de la nave durante decenios

Pero el mayor problema está en el combustible para la propulsión. Aunque los propulsores iónicos consumen muy poco combustible (normalmente son gases nobles como el Xenón), es necesario disponer del suficiente gas como para alimentar las máquinas durante un siglo, lo que convertiría toda la nave en un gigantesco tanque de combustible. Además, estos motores imprimen muy poco empuje (crean una aceleración mil veces inferior a la terrestre). Por eso, lo ideal sería un sistema híbrido:

 

A- Durante los primeros meses (mientras se sale del sistema solar), la nave podría ir acoplada a unos propulsores "desechables" (una especie de cargueros externos), los cuáles se encargarían de imprimir la mayor velocidad posible al vehículo, antes de que los motores iónicos entren en funcionamiento.

En este caso, los propulsores desechables usarían propelente químico (como el de los transbordadores) y supondrían nada menos que el 90% de la masa total de la nave.

 

B- Cuando estos propulsores agoten sus reservas de combustible, serían desconectados del casco de la nave, quien seguiría su marcha sólo con los motores iónicos.

PROPULSORES DESECHABLES 

 

Una nave generacional de estas características, debería tener el tamaño de un portaaviones. Para llevar una nave así de pesada hasta la órbita y más allá, resultaría imposible hacerlo con un único propulsor, por eso, la mejor manera sería llevarla a la órbita a piezas. Esto nos permitiría usar cientos de pequeños propulsores que transportarían las piezas de la nave hasta un lugar donde no fuera necesario vencer la velocidad de escape: en vez de un gigantesco tanque de combustible, podríamos usar varios de un tamaño menor.

Una vez ensamblada la nave en la órbita terrestre, su propulsor principal la alejaría de la Tierra hasta las órbitas de los demás planetas, a los que debería aproximarse lo justo para forzar un aceleramiento gravitacional aprovechando dicha fuerza para ir aumentando la velocidad paso a paso.

Una vez abandonadas las órbitas de todos los planetas, cuando la nave se encuentre en el límite exterior del sistema solar, más allá de Plutón (Heliopausa), y gastado ya todo el combustible del propulsor principal, nos encontraríamos con un nuevo propulsor secundario que habría sido colocado allí unos años antes (mientras se construía y emsamblaba la nave). Este propulsor secundario, cargado de combustible, esperaría pacientemente la llegada de la nave para proporcionarle un último y definitivo empuje. Tras agotarse el propulsor secundario, la nave encendería sus propulsores iónicos, con los que debería obtener finalmente la velocidad deseada: 5 millones de kilómetros por hora.

* Nota: el propulsor secundario debería estar moviéndose a la misma velocidad a la que llegaría la nave a su encuentro. De otra forma nunca podrían ser ensamblados.

 

UN VIAJE DE 94 AÑOS?

 

Así es, 94 años viajando por el espacio profundo. Obviamente, que nadie piense en regresar: el viaje es sólo de ida. Incluso, es demasiado tiempo para una sóla generación.

Si nuestros tripulantes contaran con unos 30 años de edad en el momento de la partida, sus hijos no llegarían al destino... incluso los nietos de los tripulantes originales tendrían nada menos que 60 años cuando la nave llegara a Próxima Centaury. Tres generaciones, como mínimo, para alcanzar la frontera soñada !!  

En tres generaciones, pueden pasar muchas cosas: desde problemas mentales, hasta motines y epidemias, pero los dos más graves (descartando fallos mecánicos graves), serían estos:

 

FALTA DE GRAVEDAD: La ausencia de gravedad "mata" poco a poco. De momento, la ciencia sólo conoce una manera de simularla: Por medio de una aceleración (la fuerza centrífuga es la mejor candidata).

Así que la zona "vital" de la nave, debería consistir en una gran centrifugadora, cuyo giro constante generase una gravedad artifical (visto en 2001, Una Odisea en el Espacio).

No es muy difícil calcular la velocidad a la que debe girar esta centrifugadora para que la fuerza centrífuga sea igual que el peso de una persona en la Tierra. Si mi masa es de unos 100 Kg, y el radio de la "zona vital" (la centrifugadora) es de 50 metros, para obtener un peso de 981 Newtons (= 100 Kp), sólo debo aplicar esta fórmula:

Completando cada uno de los valores, el resultado sería que la "rueda" debe girar a unos 22 metros por segundo (unos 80 km/h). Aquí hay una calculadora online que facilita mucho este cálculo.

(*Notas: Aquí no se tienen en cuenta ni la diferencia del peso aparente de la cabeza de un tripulante, ni la fuerza de Coriolis, conceptos ambos que habría que valorar, por su gran importancia. No obstante, ambos efectos adversos podrían eliminarse un poco, si la zona vital tuviera un radio mayor que los 50 metros indicados. En realidad, dividir el Peso en la Tierra, entre la Masa, da como resultado "g", aceleración gravitatoria de la Tierra, luego, no importa el Peso de los objetos, porque la velocidad a la que debe girar la rueda siempre es igual a la raíz de "g" por el radio de giro. Con velocidad lineal nos referimos a la velocidad tangencial, o los metros que un punto de la superficie se desplaza cada segundol)

COLISIONES CON PARTÍCULAS DEL ESPACIO

Este es el segundo GRAN problema. En las inmediaciones del Sol, las partículas atómicas (radiación y polvo solar) provocan grandes destrozos en los satélites artificiales de la Tierra, y eso que son más pequeñas que un átomo. En el espacio interestelar, ese polvo solar resultaría inofensivo por la distancia. Ahora bien, bastaría que la nave chocara con un simple grano de polvo cósmico para que las consecuencias fueran devastadoras (recordemos que la nave viaja a 5 millones de kilómetros por hora).

Supongamos que, en la trayectoria de la nave, nos encontramos con un minúsculo grano de arena de un miligramo de masa = 0.000001 kg). Como la nave se aproxima al granito de arena a una velocidad de 5 millones de kilómetros por hora ( 1.389.000 m/s). La Energía Cinética de la colisión sería:

Y, a qué equivalen esos 964.506 Julios de potencia? Pues nada más y nada menos, que a 10 u 11 misiles antibúnquer del tipo AGM-130 de 1.323 kg con una ojiva de explosivo químico BLU-116 de907 kg, que se desplaza a 0.85 mach (unos 290m/s), cuya energía total es de 90.000 Julios.

 

Debemos tener en cuenta que si un sólo grano de arena puede generar una explosión similar a la de 10 misiles antibúnker, capaces de perforar muchos metros de hormigón armado, nuestra nave no puede permitirse viajar por el espacio estelar sin un escudo inmenso, tal vez hecho con planchas de acero de varios metros de espesor. Incluso el impacto de un sólo átomo podría causar desperfectos considerables en el casco de la nave, y si además, tenemos en cuenta que la nave estará viajando más de 90 años, las probabilidades de sufrir colisiones, son muy grandes.

 

CURIOSIDADES

 

PROPULSIÓN NUCLEAR: La alternativa más eficaz a los motores iónicos, es la nuclear: pequeñas explosiones nucleares controladas en una especie de tobera, en la parte trasera de la nave. Los problemas son numerosos, pero esta posibilidad ya se barajaba a mediados del siglo pasado.

 

PROBLEMAS GENÉTICOS: La tripulación original debería ser bastante numerosa para evitar que las 3 generaciones previstas padecieran problemas de deriva genética, emparejándose familiares consanguíneos. Cada hombre debería tener asignada una mujer, y los hijos y nietos de éstos no podrían tener descendencias comunes.

 

PROBLEMAS SOCIOLÓGICOS: Tres generaciones conviviendo en un espacio reducido, pueden generar problemas de convivencia, desde enfrentamientos graves, hasta auténticos motines. Se haría necesario un programa estricto de educación y control, y quizá, el más conveniente no sería la democracia. Imagino que se tendría que instaurar algo parecido a un gobierno tribal (más propio de humanos primitivos), con sus correspondientes "machos/hembras alfa"

 

INCOMUNICACIÓN: Hay que tener en cuenta que la Tierra no recibirá ninguna noticia de la nave, una vez llegue a su destino, hasta que pasen 4 años... y los tripulantes deberán también esperar 4 años para recibir contestación. De todas formas, lo más probable es que, después de 90 años de singladura, ninguno de los humanos que asistieron al lanzamiento de la nave, sabrán lo que fué de ella. Tampoco quedará vivo ninguno que los tripulantes originales y tal vez, después de un siglo de incomunicación, sean los propios tripulantes quienes se sientan desvinculados de sus congéneres de la Tierra.

 

PANDEMIAS: Cualquier infección podría ser el final de la aventura. No sólo en lo referente a infecciones humanas, sino también animales y agrícolas

 

BIOSFERA 2: Fue un enorme "invernadero" construido en Arizona (USA), en 1987. Su objetivo era comprobar la posibilidad de vida autosustentable en un ecosistema cerrado. En su interior vivieron y trabajaron unas 8 personas, en diversos hábitats aislados que deberían autosustentarse sin intervención exterior. En 2007, el proyecto finalizó.

 

INICIATIVAS: La idea del viaje estelar se baraja desde mucho tiempo atrás (Star trek empezó la moda). Hoy existen organismos, concursos, simposiums y conferencias que tratan sobre este asunto, tanto desde el punto de vista técnico, como el social.

 

EL MÁXIMO DESEO: Sin duda, el máximo deseo sería que la tripulación llegase a localizar y colonizar un planeta habitable tipo "Tierra", donde se crearía un asentamiento. Sus consecuencias quedan para la fantasía

 

 

Y LA PREGUNTA FINAL: ¿CUÁNDO SERÁ POSIBLE TODO ESTO?

mmm... habrá que preguntárselo a K PAX

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Comentarios: 9
  • #1

    George (viernes, 12 abril 2013 00:46)

    A lo mejor tienes que rehacer los cálculos para los cohetes de fusión:
    http://www.theinquirer.es/2013/04/08/el-cohete-de-fusion-que-podria-llevar-al-hombre-a-marte-en-30-dias.html

  • #2

    canaldeciencias (viernes, 12 abril 2013 02:03)

    Así es, George. Leí la noticia hace un par de días y ya se han hecho las primeras pruebas (bastante satisfactorias). Gracias

  • #3

    Todo-Es (sábado, 15 junio 2013 07:15)

    Leer esto me recordo mucho a "2001: Odisea del espacio", realmente es muy bonito soñar :)

  • #4

    Er Turri (jueves, 31 octubre 2013 10:07)

    Pos yo recomiendo "Mundo Anillo"
    http://es.wikipedia.org/wiki/Mundo_Anillo

  • #5

    Cándido (domingo, 07 diciembre 2014 09:30)

    Me permito corregidos un pequeño error. Al multiplicar por 200 los 250000 km/ h. iniciales no son 5 millones, sino 50 millones de km/h!! Así que el impacto contra la nave de esa pequeña partícula de un miligramo sería todavía 100 veces más mortífero. Uff, yo no mandaría ni a la suegra...




  • #6

    Fernando Iduma (miércoles, 10 diciembre 2014 13:54)

    según Miguel Alcubierre en esta década se espera descubrir dónde hay un agujero de gusano. puede resultar más rápido

  • #7

    cartier replica sale (martes, 14 abril 2015 10:56)

    This type possesses changed extremely in recent times, a whole lot so that the recent type isn't going to have almost any similarity towards first Seamaster. It offers however succeeded with safe guarding it is center quality.

  • #8

    Luis Alberto (sábado, 25 junio 2016 16:38)

    Sería interesante que "desglosaras" el proyecto Hawking-Milner para llegar a Alfa Centauri, mediante (una o múltiples) micro-naves provistas de una vela solar.

  • #9

    Rachel Wynkoop (jueves, 02 febrero 2017 21:15)


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