* Viajes interestelares

SEPARANDO FANTASÍA DE REALIDAD: VIAJES INTERESTELARES

* Interstellar travel

Muchas películas de ciencia ficción muestran a la Galaxia colonizada, con naves paseando por ella. Las estrellas están increíblemente lejos, pero hay gente que no duda que en el futuro llegaremos a ellas. Intentemos separar fantasía de realidad.

Viajar a las estrellas no es lo mismo que viajar a los planetas. Los vehículos actuales necesitan 3 días para llegar a la Luna, unos 10 meses para Marte y 15 años para Plutón, pero 80 000 años para el sistema estelar más próximo. Pero veamos otras posibilidades.

A LA VELOCIDAD DE LA LUZ O MÁS RÁPIDO TODAVÍA

El viaje al sistema estelar más próximo duraría horas o días. Pero a la velocidad de la luz (mil millones de km/h) el tiempo para y la masa se vuelve infinita; habría que usar energía infinita. La “barrera de la luz”, diferente de la del sonido, no se puede romper.

Por eso en 1988 Michael Morris, Kip Thorne y Ulvi Yurtsever propusieron intentar salir del Universo por un lugar y volver a entrar por otro muy distante, como en un “agujero de gusano”. Y en 1994 Miguel Alcubierre propuso crear una “dobladura del espacio-tiempo”, comprimiendo terreno delante de la nave para acercarla al objetivo. 

O se podría viajar a la velocidad de la luz en ondas de radio: el tele-transporte. Lo que viajaría sería la información para reconstruir átomo por átomo otro astronauta igual en el lugar de destino. Recargarle sus memorias, personalidad e identidad, así como qué hacer con el original, son cuestiones a resolver. En 1993 Charles Bennett y otros propusieron manipular determinadas partículas muy pequeñas para transmitir información más rápido que la luz. Se realizaron diversos experimentos, pero todavía no se consiguió tele-transportar un átomo completo. 

Todo lo expuesto arriba continúa siendo total fantasía.

CASI A LA VELOCIDAD DE LA LUZ

Llegaríamos en algunos años. A estas velocidades el tiempo dentro de la nave pasa más despacio: a 90% de la velocidad de la luz 1 año en la nave equivale a 2,3 años en la Tierra, a 99,9 % equivale a 22 años y a 99,999 999 999 % a 223 609 años. 

Acelerando sin presionar más de lo que nos presiona la gravedad de la Tierra estaríamos a casi la velocidad de la luz después de un año. Acelerando hasta la mitad del camino y luego desacelerando, en 20 años (tiempo de la nave) recorreríamos 28 000 años-luz (distancia que puede andar la luz en 28 000 años), alcanzando el centro de nuestra Galaxia la Vía Láctea; en 30 años 2 800 000 años-luz, lo suficiente como para alcanzar nuestra galaxia vecina la Galaxia de Andrómeda; y en 44 años se llegaría al borde del Universo observable. Luego, un año más hasta parar.

Pero el transbordador espacial estadounidense, para llegar a apenas 400 km de altura, debía llevar un tanque externo con 730 toneladas de hidrógeno y oxígeno que quemaba en 8 minutos. Aun usando el combustible perfecto, antimateria, si viajásemos en una nave grande como la Estación Espacial Internacional necesitaríamos 1274 tanques externos para llegar a 99,9% de la velocidad de la luz, 1 249 292 tanques para llegar al centro de nuestra galaxia y 5 552 407 932 tanques hasta la galaxia de Andrómeda. Como diría el Premio Nobel Edward Purcell, si esto le suena absurdo, usted está correcto.

Entre 1996 y 2002 la NASA investigó sistemas que no necesiten combustible. Marc Millis publicó que sería necesario cosas exóticas, como un remolcador de gravedad negativa, o un remolcador gravitacional no remolcable, o crear gravedad sin masa, o distorsionar un campo gravitacional. También se pueden imaginar veleros espaciales que sean soplados por fenómenos exóticos, como los llamados pares virtuales, o la energía del vacío, o “materia oscura”. Todo esto sigue siendo fantasía. Lo que sin embargo es compatible con la ciencia conocida son hipotéticas velas impulsadas por la radiación de microondas sobrante de la gran explosión de la cual surgió el Universo.

A UNA FRACCIÓN DE LA VELOCIDAD DE LA LUZ

Viajaríamos por décadas o siglos. A 90 % de la velocidad de la luz llegaríamos en 3,2 años (5,7 años en la Tierra), a 70 % en 5,3 años (6,9 en la Tierra) y a 50 % en 8 años (9,1 en la Tierra). A 90 % de la velocidad de la luz usaríamos sólo 11,6 tanques externos de antimateria, 3,1 tanques a 70% y 1,4 tanque a 50 % de la velocidad de la luz. En este tipo de cohete, la antimateria (átomos “invertidos”, con protones negativos y electrones positivos) se aniquila al contacto con materia normal produciendo un torrente de rayos gama capaz de acelerar la nave a más de 90 % de la velocidad de la luz. Es compatible con la ciencia conocida, aunque el precio actual de la antimateria, producida en laboratorios, es de muchos millones de dólares… el microgramo. 

En 1960 Robert Bussard propuso otro tipo de cohete, con una aspiradora electromagnética para capturar átomos de hidrógeno presentes en el espacio para combustible; el producto de su fusión nuclear (uniendo los átomos para formar átomos mayores, proceso que libera enormes cantidades de energía), escapando en un chorro controlado, podría acelerar la nave hasta 70 % de la velocidad de la luz. Si no se puede construir el gigantesco embudo se podría llevar todo el combustible a bordo, alcanzándose 30 % de la velocidad de la luz. 

Otros sistemas usarían fotones (luz) de un gigantesco laser para empujar una vela espacial; la propuesta en 1984 por Robert L. Forward, de 1000 km de diámetro, alcanzaría 20 % de la velocidad de la luz, aunque el laser requeriría la electricidad de más de 570 represas hidroeléctricas de Itaipú, la más poderosa del mundo. Un año después Forward (luego de una conversación con Freeman Dyson) propuso un sistema que requeriría menos energía, usando microondas en vez de laser. 

Freeman Dyson cree (comunicación personal, 24 de enero de 2013) que el desarrollo de la nanotecnología podría resultar en una reducción radical de la masa de la carga útil, facilitando la aceleración.     

Todas estas propuestas son compatibles con la ciencia conocida.

Algunos proyectos para alcanzar 10% de la velocidad de la luz ya son compatibles con la tecnología conocida. La nave Daedalus, de 50 000 toneladas, propuesta en 1978 por Alan Bond y colegas de la British Interplanetary Society, usaría microcargas explosivas de fusión nuclear (250 por segundo) para avanzar. Son similares el proyecto Orion de 1965, liderado por Freeman Dyson, y el Longshot, publicado por la Marina de EUA y la NASA en 1988. Por otro lado, un reactor nuclear podría calentar gas y lanzar un potente chorro; se podría llegar a 1% de la velocidad de la luz, pero sólo si está a más 10 000 grados C, con lo que el reactor se vaporiza. Sin embargo, es compatible con la ciencia conocida.

Si bien ya sabemos como construir una nave tipo Daedalus, podrían pasar dos siglos antes de que la comunidad de ingenieros espaciales dispongan del dinero necesario. Lo que nos recuerda lo dicho por Chris Kraft, ex-director del Centro Espacial Johnson de la NASA: “si yo tuviera un cheque en blanco iría para [la estrella vecina] Alfa Centauri”. (difundido probablemente en la serie "Journey through the Solar System", episodio: "Uranus, Neptune, Pluto and beyond", Lewis Research Center Educational Services Office, NASA, Cleveland, Ohio, 1984).

MUCHO MÁS DESPACIO QUE LA VELOCIDAD DE LA LUZ

Es nuestra capacidad actual. Con ella se tarda miles o millones de años para viajar a las estrellas. Un motor de plasma usa electromagnetismo para calentar e impulsar un gas; tiene muy poco empuje, pero usa poco combustible, con lo que se evitan pesados tanques. El cohete de iones es parecido, pero no se calienta el gas, sólo se lo empuja con fuerzas electrostáticas (negativo repele negativo, etc.); podría llegar a la estrella más próxima en 8000 años. Esta tecnología ya se probó en la sonda Deep Space One. Un reactor nuclear a temperatura más normal (sólido) puede calentar y empujar un chorro de gases con el doble de eficiencia que los motores químicos del transbordador espacial. Una vela que sólo use los fotones del Sol puede ser unas 4 veces más rápida que las sondas actuales. Todas estas tecnologías ya existen.

Se podrían construir naves arcas del tamaño de ciudades, como las propuestas por Gerard O’Neill en 1974, que viajen por el espacio lentamente con toda su población dentro; serían los descendientes los que lleguen a destino. El problema sería el tamaño y la dificultad de mantener todo un ecosistema dentro, sin recursos externos, ni siquiera la luz del Sol. Sería menos complicado mandar sólo computadoras, pero deberán durar 80 000 años. A pesar de todo, estos proyectos son compatibles con la ciencia conocida.

Finalmente, está la sonda estilo “botella lanzada al océano con un mensaje dentro”: en 1972 y 1974 fueron lanzadas las Pioneer 10 y 11 con unas placas de identificación, contando en lenguaje científico su planeta y año de lanzamiento. En 1977 las Voyager 1 y 2 partieron con discos con imágenes y sonidos de la Tierra. En 2006 New Horizons partió apuntando a los Objetos del Cinturón de Kuiper Plutón y, eventualmente, 485968 Arrokoth, el objeto más lejano visitado hasta ahora. Aunque dentro de poco dejarán de operar, seguirán vagando por el espacio con suficiente impulso para llegar a las estrellas. Estas son las primeras sondas interestelares de la raza humana.

CONCLUSIÓN

Los viajes interestelares de horas o días son una fantasía. Los de años son compatibles con la ciencia conocida. Los viajes interestelares de décadas o siglos ya son compatibles con la tecnología conocida. Los de miles o millones de años ya son una realidad, no tripulados, por el momento. Si bien llegar a las estrellas es sumamente difícil, no es imposible. No será como en las series de televisión, en donde los héroes visitan un sistema estelar diferente cada semana. Será más bien como los grandes viajes de siglos pasados: la tripulación de Magallanes tardó 3 años para dar la vuelta al mundo, la expedición de Darwin duró 5 años, y Marco Polo tardó 25 años para ir y volver entre Venecia y China, a pie. Una nave como la Daedalus llegaría a Alfa Centauri en cuatro décadas. El ser humano puede conseguirlo.

CONTRIBUCIONES DE LAS CIENCIAS BIOLÓGICAS

La criogenía, o criónica, que es la conservación de cuerpos a temperaturas bajo cero, se practica desde 1967. Ya están congeladas unas 150 personas y hay otras 1000 en lista de espera, con la esperanza que la medicina del futuro los devuelva a la vida. Pero no se sabe si esto es posible; sigue siendo fantasía. Por otro lado, en 1998 Matthew Andrews descubrió que los seres humanos también tienen los genes que controlan la hibernación, natural en muchos mamíferos. Si se consigue activarlos, este tipo de sueño podría prolongar la vida humana varios siglos, facilitando misiones como la de la Daedalus.

COLONIZACIÓN DE LA GALAXIA

Si bien que la tecnología de la Daedalus aun sería muy lenta, no impediría que algún día los seres humanos colonicen la galaxia entera, como se ve en las películas. Porque como decía Lao-Tzu en el siglo VI B. C. E., un largo viaje comienza con el primer paso.

A. L.

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Basado en una charla dada en la USP, el 21 de junio de 2003. Publicado originalmente en ABC Color, el 29 de mayo de 2006. Fotografía: La nave espacial Pioneer F (después rebautizada Pioneer 10), destinada a ser el primer objeto hecho por el ser humano en escapar del Sistema Solar al espacio interestelar, lleva esta placa pictórica, así como su hermana la Pioneer G (Pioneer 11). Está diseñada para mostrar a habitantes científicamente educados de algún otro sistema estelar, quienes podrían interceptarla millones de años a partir de ahora, cuándo la Pioneer fue lanzada, desde dónde, y por qué tipo de seres. (Con suerte, cualesquiera alienígenas que lean la placa no usarán este conocimiento para invadir inmediatamente  la Tierra.) El dibujo está gravado en una placa de aluminio anodizado con oro de 0,15 m por 0,23 m, sujeta a los brazos de soporte de la antena parabólica principal de la nave espacial, en una posición que ayudará a cubrirla de la erosión por el polvo interestelar. Las líneas radiantes a la izquierda representan la posición de 14 pulsares, una fuente cósmica de energía de radio, dispuestas para indicar nuestro Sol como la estrella hogar de nuestra civilización. Hay unos símbolos "1-" al final de las líneas, los cuales son números binarios que representan las frecuencias de estos pulsares al tiempo del lanzamiento de la Pioneer F, en relación a aquella junto al átomo de hidrógeno mostrado arriba a la izquierda, que lleva un símbolo de unidad "1". El átomo de hidrógeno es así usado como un "reloj universal", y la regular disminución de las frecuencias de los pulsares permitirá a otra civilización determinar el tiempo que ha transcurrido desde que la Pioneer F fue lanzada. El hidrógeno es también usado como un "metro universal", para medir las figuras humanas y el esbozo de la nave espacial mostrado a la derecha. La longitud de onda del hidrógeno, de cerca de 0,21 m, multiplicado por un número binario representando "8", oculto al lado de la mujer, da la estatura de ésta, 1,68 m. Las figuras representan el tipo de criaturas que crearon a la Pioneer. La mano del hombre está levantada en un gesto de buena voluntad. A lo largo de la parte de abajo están los planetas, yendo uno hacia afuera a partir del Sol (oculto a la izquierda), con la trayectoria de la nave espacial arqueándose al alejarse de la Tierra, pasando por Marte, y voleando por júpiter. Crédito: Colección "Grandes imágenes de la NASA".