Una nueva era de exploración / Exploración espacial

Increíblemente lejos

¿Emprenderemos alguna vez la locura de viajar a las estrellas?

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Exploración espacial

Un sueño del siglo XXII: una sonda no tripulada propulsada por fusión nuclear explora un nuevo sistema solar tras viajar durante decenios desde la Tierra a 160 millones de kilómetros por hora.

www.martiniere.com

Ilustración: Stephan Martiniere

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Exploración espacial

Miles de colonos podrían vivir en este Mayflower interestelar, en un viaje que duraría varias generaciones. La nave tiene un ecosistema propio y gravedad artificial, producida por la rotación de su casco cilíndrico. Al otro lado de la gigantesca ventana se distingue una nave hermana. 

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Ilustración: Stephan Martiniere

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Una manera de propulsar una nave interestelar, dice el físico de la NASA Les Johnson, sería utilizar una vela capaz de aprovechar la tenue presión de la luz solar o de un láser. La vela debería ser tan fina como un cabello y muy reflectante. Además, debería tener el tamaño de los estados de Alabama y Mississippi juntos. 

Foto: Michael A. Schwarz

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Esta vela solar de Mylar de 315 metros cuadrados fue probada en 2005 en una cámara de vacío de la Estación Plum Brook de la NASA, en Sandusky, Ohio. La NASA tiene previsto lanzar en 2014 la Sunjammer, una sonda impulsada por una vela cuatro veces más grande, en un viaje de un año en dirección al Sol. 

Foto: Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA

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Exploración espacial

Ir a Saturno, y más allá, impulsados por una serie de bombas nucleares que estallarían por detrás de la nave era el plan del Proyecto Orión. Pero el vehículo espacial no pasó de esta maqueta de dos metros, bautizada Hot Rod, que hoy se conserva en un almacén de la Smithsonian Institution en Maryland.  

Foto: Mark Thiessen, NGM.

15 de febrero de 2013

En las afueras de un aparcamiento del Centro de Vuelo Espacial Marshall, en Huntsville, Alabama, hay una reliquia de una época en la que nuestro futuro como especie navegante del espacio parecía inevitable, obvio, y tan espléndido como un cohete en ascenso sobre Cabo Cañaveral.

«No es una réplica –dice Les Johnson, físico de la NASA, mientras contemplamos el montaje de diez metros de altura de tubos y toberas, con su escudo protector–. Es un auténtico y genuino motor nuclear para cohete.» Hace mucho tiempo, la NASA se propuso enviar a Marte una docena de astronautas a bordo de dos naves es­­paciales, cada una de ellas propulsada por tres de estos motores. Wernher von Braun, entonces director del Marshall, presentó el plan en agosto de 1969, apenas dos semanas después de que su cohete Saturn V llevara a los primeros astronautas a la Luna. Sugirió el 12 de noviembre de 1981 como fecha del despegue hacia Marte. Los motores nucleares habían superado todas las pruebas en tierra y estaban listos para volar.

Treinta años después del viaje a Marte que nunca se produjo, en una húmeda mañana de junio, Johnson contempla con nostalgia el mo­­tor de 18 toneladas que hay frente a nosotros. Dirige un pequeño equipo encargado de evaluar la viabilidad de «conceptos avanzados» en tecnología espacial, y el NERVA, el viejo motor nuclear, podría entrar en esa categoría. «Si queremos enviar seres humanos a Marte, tendríamos que reconsiderar este motor –dice Johnson–. Consume la mitad que uno convencional.» Ahora la NASA está diseñando un cohete convencional para sustituir el Saturn V, que fue retirado en 1973, poco después del último vuelo tripulado a la Luna. No se ha de­­cidido adónde irá el nuevo cohete. El proyecto NERVA también finalizó en 1973, sin una prueba de vuelo. Desde entonces, durante la era del transbordador espacial, ningún ser humano ha estado a más de 600 kilómetros de la Tierra.

Teniendo en cuenta todos esos antecedentes, la pregunta que Johnson y yo llevamos toda la mañana debatiendo (¿viajará el ser humano a las estrellas?) suena un poco fuera de lugar.

¿Por qué parecía más razonable hace medio siglo? «Desde luego, en cierto modo estábamos locos», reconoce el físico Freeman Dyson, del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. A finales de la década de 1950 Dyson trabajó en el Proyecto Orión, cuyo propósito era construir una nave tripulada que pudiera viajar a Marte y a las lunas de Saturno. En lugar de usar reactores nucleares que expulsaran hidrógeno supercaliente, como hacía el NERVA, la nave Orión sería impulsada por una serie de explosiones de pequeñas bombas atómicas expulsadas por la cola cada cuarto de segundo más o menos. «Habría sido enormemente arriesgado –conviene Dyson, quien pensaba ir personalmente a Saturno–, pero estábamos preparados. La actitud era completamente distinta entonces. La idea de una aventura sin riesgos no tenía sentido.» Unos años después del fin del Orión, Dyson explicó en la revista Physics Today cómo una nave espacial impulsada por bombas atómicas podía viajar a las estrellas.

En la actualidad es más fácil explicar por qué no iremos nunca. Las estrellas están demasiado lejos y no tenemos dinero. Las razones por las que tal vez vayamos a pesar de todo son menos evidentes, pero están ganando peso. Los astrónomos han detectado planetas alrededor de muchas estrellas cercanas. Pronto descubrirán uno semejante a la Tierra, situado a la distancia justa de su estrella para que haya vida, y en ese instante habremos encontrado un destino poderosamente atractivo. Además, nuestra tecnología ha avanzado desde los años sesenta. Aquella mañana en su despacho, Les Johnson me mostró algo que parecía un pedazo de telarañas entrete­jidas. En realidad era una muestra de un tejido de fibra de carbono para la vela gigantesca de una nave espacial, una nave capaz de llevar una sonda más allá de Plutón impulsada por la ra­­diación solar o por un láser. «Tenga cuidado –me dijo–. Este material podría ayudarnos a llegar.»

Para llegar a las estrellas necesitaremos mu­­chos materiales y motores nuevos, pero también parte de la actitud de los exploradores científicos del pasado, que no se ha desvanecido del todo. De hecho, parece estar resurgiendo en el espacio de la imaginación que dejó libre el transbordador espacial, cuando en 2011 pasó a ser una pieza de museo junto al Saturn V. En la conversación de algunos soñadores, sobre todo fuera de la NASA, se oyen ecos de la antigua aspiración y el afán de aventuras, de la vieja pasión por el espacio.

La primavera pasada, tres semanas antes de reunirme con Johnson, SpaceX, una empresa privada radicada cerca de Los Ángeles, utilizó uno de sus cohetes para lanzar una cápsula no tripulada que se acopló a la Estación Espacial Internacional. SpaceX va a la cabeza de las compañías que compiten por sustituir el transbordador como vehículo de abastecimiento de la estación espacial. Un mes antes Planetary Re­­sources, empresa respaldada por inversores mul­timillonarios como Larry Page y Eric Schmidt, de Google, anunció sus planes de usar naves espaciales robóticas para extraer metales preciosos de los asteroides. «Esperamos identificar nuestros objetivos iniciales y empezar las prospecciones antes de que acabe esta década», dice Peter Diamandis, cofundador de la empresa.

«Cuando miremos atrás, veremos esta década como el amanecer de la era del comercio espacial –afirma Mason Peck, jefe de tecnología de la NASA–. Todo tipo de empresas, grandes y pe­­queñas, están intentando encontrar maneras de hacer negocio con el espacio. El espíritu emprendedor que hay ahora (la motivación económica para ir al espacio) no lo había antes.»

La economía ha sido durante mucho tiempo el estímulo para la exploración en la Tierra. Los mercaderes de la Edad Media desafiaban todos los peligros de la Ruta de la Seda para llegar a los mercados de China, y en el siglo XV las carabelas portuguesas navegaron más allá de los límites del mundo conocido, no tanto en pos de conocimientos como en busca de oro y especias. «Históricamente, el motor para abrir nuevas fronteras siempre ha sido la búsqueda de recursos –dice Diamandis–. La ciencia y la curiosidad son motores débiles comparados con la generación de riqueza. La única manera de abrir realmente el espacio es crear un motor económico, y ese motor es la extracción de recursos.»

Uno de los recursos que él y Eric Anderson, cofundador de la empresa, tienen en mente es el platino, un elemento químico tan escaso en la Tierra que actualmente cuesta 1.560 dólares la onza (unos 43 euros el gramo). Para enviar a más de un millón de kilómetros de distancia robots capaces de extraer mineral de un asteroide y refinarlo en un entorno de gravedad próxima a cero, o de remolcar el asteroide hasta las inmediaciones de la Tierra, se necesitará una tecnología que todavía no existe. «Hay probabilidades significativas de que fracasemos –reconoció Anderson en una rueda de prensa en abril de 2012–. Pero creemos que intentarlo y apuntar hacia el espacio es importante. Por supuesto, esperamos ganar un montón de dinero.»

Elon Musk, de 41 años y fundador de PayPal, Tesla Motors y SpaceX, ya ha ganado un montón de dinero y está dedicando una parte importante de esa fortuna a su programa espacial. Según dice, el nuevo cohete que está desarrollando SpaceX, el Falcon Heavy, podrá transportar el doble de carga que el transbordador espacial, a la quinta parte del precio aproximadamente. El objetivo de Musk es reducir los costes del lanzamiento mediante el desarrollo de los primeros cohetes completamente reutilizables. «Es algo extremadamente difícil. La mayoría de la gente cree que es imposible, pero yo no», asegura.

Para él ese esfuerzo forma parte de un plan mucho más ambicioso: establecer una colonia permanente en Marte. La NASA ha tenido un gran éxito con los vehículos robóticos enviados a Marte, entre ellos el Curiosity, pero ha aplazado en repetidas ocasiones una misión tripulada. Musk cree que SpaceX podría llevar astronautas a Marte en un plazo de 20 años, y seguir llevándolos durante decenios a partir de entonces.

«Lo que de verdad se necesita no es enviar una pequeña misión a Marte –afirma–, sino llevar millones de personas y millones de toneladas de equipamiento para desarrollar en el planeta una sociedad autosuficiente. Sería la tarea más difícil que la humanidad haya llevado a cabo en su historia, y no es en absoluto seguro que suceda. Debo insistir en que la idea no es huir de la Tierra, sino conseguir que la vida sea multiplanetaria. Se trata de salir al espacio y explorar las estrellas.»

La nave más rápida jamás construida (la sonda Helios 2, lanzada en 1976 para estudiar el Sol) alcanzó una velocidad máxima de 253.000 kilómetros por hora. A esa velocidad, una nave dirigida a Próxima Centauri, la estrella más cercana, tardaría más de 17.000 años en completar el tra­yecto de 40 billones de kilómetros. Esos hechos ineludibles llevan incluso a los más acérrimos defensores de los vuelos espaciales a la conclusión de que los viajes interestelares, a excepción de las sondas robóticas, se quedarán para siempre en el ámbito de la ciencia ficción.

Sin embargo, para algunos científicos la perspectiva del confinamiento eterno en dos pequeños planetas de una galaxia enorme resulta deprimente. «Si empezamos ahora, y ya hemos empezado, creo que podríamos alcanzar alguna forma de exploración interestelar en los próximos cien años», dice Andreas Tziolas, físico y exinvestigador de la NASA. Actualmente es director de Icarus Interstellar, una organización sin ánimo de lucro cuyo propósito es «hacer realidad los viajes interestelares antes de 2100».

Tziolas cree que podríamos desarrollar un motor para viajes interestelares que aprovechara la fusión nuclear, que es la fuente de energía de las estrellas y de las bombas de hidrógeno. Cuando se fusionan los núcleos de átomos pequeños como los de hidrógeno, liberan una cantidad enorme de energía, muchísimo mayor que la liberada por la fisión nuclear de átomos grandes como los de uranio, que son la fuente de energía de las centrales nucleares y del antiguo NERVA. Los físicos han construido reactores de fusión, pero aún no han logrado hacer uno que genere más energía de la que consume. «Tengo fe en nuestro ingenio», dice Tziolas. Solo transcurrieron 70 años entre el descubrimiento de las partículas subatómicas y la fabricación del NERVA, señala. En su opinión, antes de 2100 deberíamos estar en condiciones de construir un motor de fusión capaz de propulsar una nave interestelar que alcance entre el 15 y el 20 % de la velocidad de la luz.

A esa velocidad una nave podría llegar a la estrella más cercana en unos decenios, si la ma­­quinaria durara lo suficiente. Y según dice Les Johnson, «no es posible responder por el funcionamiento correcto de una nave espacial más allá de los 20 años.» La NASA le encargó que estudiara una posible misión de 20 años de duración hasta el borde del espacio interestelar, la región conocida como heliopausa. «No podíamos considerar un viaje a la estrella más cercana –dice Johnson–, que está a más de cuatro años luz.» Su tarea era planificar una misión realista con tecnologías que estuvieran próximas a existir: un primer pequeño paso hacia las estrellas.

En este momento, los motores de fusión ni siquiera están próximos a existir; un motor nuclear como el NERVA sería demasiado caro, y los cohetes químicos podrían llegar a la heliopausa, pero no podrían cargar suficiente combustible para alcanzar una estrella en un plazo de tiempo razonable. (Si la sonda Voyager viajara en esa dirección, llegaría a Próxima Centauri en 74.000 años.) Al final el equipo de Johnson se decantó por la tecnología más romántica: una vela solar. La luz del Sol, como toda luz, consiste en partículas llamadas fotones, que ejercen presión sobre todo lo que tocan. A la distancia que se encuentra la Tierra del Sol, la presión de la luz es solo de unos tres gramos extendidos sobre una superficie igual a un campo de fútbol. Pero una lámina fina y extensa de tejido reflectante, desplegada en el vacío del espacio, se llenaría de esa fuerza sutil y lentamente iría acelerando.

La NASA lanzó en 2010 una vela de nueve metros cuadrados que sobrevivió varios meses en órbita terrestre baja, y espera lanzar en 2014 otra que mide unos 1.000 metros cuadrados y pesa 30 kilos. Unas veletas móviles en las esquinas permitirán maniobrar desde el control en tierra la nave, llamada Sunjammer, que en su misión de un año de duración navegará más de tres millones de kilómetros «a contraviento» en dirección al Sol. Una misión de 26.000 millones de kilómetros hasta la heliopausa requeriría una vela discoidal de 450 metros de diámetro. Al cabo de un año o dos de navegación, la nave superaría los 150.000 kilómetros por hora.

Próxima Centauri se encuentra 1.500 veces más lejos que la heliopausa. «Para ir a otra estrella –dice Johnson–, necesitaremos una vela del tamaño de Alabama y Mississippi juntos. Aún no sabemos cómo fabricarla.» Y la radiación solar por sí sola no podría impulsarla hasta una estrella en el plazo de una vida humana, ni de varias vidas humanas. Para eso se necesitarían potentes láseres instalados en el espacio. «Si concentramos toda la producción de energía de la humanidad en un láser montado en un satélite –prosigue–, podríamos reducir el tiempo de viaje a Próxima Centauri a unos cuantos decenios.»

¿Y qué hay de la posibilidad de enviar humanos? «Cuando empezamos a pensar en todo lo necesario para mantener a una tripulación –responde–, en el tamaño que debería tener la nave y en la cantidad de energía que consumiría, en­­tramos en el terreno de la ciencia ficción.»

Para fabricar una nave interestelar, lo primero es construir un futuro que convierta la ficción en realidad, y eso es mucho más complicado que proyectar un cohete. Ahora mismo la tarea no es encontrar la manera de construir una nave interestelar, sino seguir desarrollando la civilización que algún día logrará construirla. Presentada de esa forma, la idea empieza a parecer menos imposible. Pero es un proyecto para los próximos 100 años, o tal vez 500, según el nivel de locura del que lo emprenda. El nivel de Johnson no es muy alto.

«Yo ignoro cómo será el mundo dentro de 500 años –dice–. Si tenemos centrales de fusión nuclear y paneles solares en el espacio que envíen energía a la Tierra, y si además explotamos los recursos minerales de la Luna y tenemos una base industrial en órbita terrestre baja, quizá podamos hacerlo. Tendremos que ser una civilización que pueda abarcar el sistema solar antes de pensar siquiera en un viaje interestelar.»