El sueño de viajar a otro sistema estelar, y tal vez incluso encontrar mundos poblados allí, es uno que ha preocupado a la humanidad durante muchas generaciones. Pero no fue hasta la era de la exploración espacial que los científicos pudieron investigar varios métodos para realizar un viaje interestelar. Si bien se han propuesto muchos diseños teóricos a lo largo de los años, Últimamente se ha prestado mucha atención a las sondas interestelares impulsadas por láser.

El primer estudio de diseño conceptual, conocido como Proyecto Libélula fue organizado por la Iniciativa de Estudios Interestelares (i4iiS) en 2013. El concepto requería el uso de láseres para acelerar una vela ligera y una nave espacial al 5 por ciento de la velocidad de la luz. llegando así a Alpha Centauri en aproximadamente un siglo. En un artículo reciente, Uno de los equipos que participó en el concurso de diseño evaluó la viabilidad de su propuesta de vela ligera y vela magnética.

El papel, titulado "Proyecto Libélula:Navega hacia las estrellas, "fue publicado recientemente en la revista científica Astra Astronautica . El estudio fue dirigido por Tobias Häfner, Graduado de la Université Paul Sabatier (UPS) Toulouse y actual ingeniero de sistemas en Open Cosmos Ltd. A él se unieron miembros de Oxford Space Systems, la Universidad de Postgrado de Estudios Avanzados (SOKENDAI), y AKKA Technologies.

Cuando se trata de conceptos de misiones interestelares, Uno de los mayores obstáculos siempre ha sido el tiempo de viaje involucrado. Como mostramos en un artículo anterior, tomaría entre 1, 000 a 81, 000 años usando la tecnología actual para llegar a Alpha Centauri. Si bien existen varios métodos teóricos que podrían ofrecer tiempos de viaje más cortos, o involucran física que aún no se ha probado o serían prohibitivamente costosos.

De ahí el atractivo de una vela ligera, que aprovecha los desarrollos recientes en miniaturización para crear una nave espacial más pequeña y menos costosa. Otra ventaja, al menos teóricamente, es que tal nave espacial podría acelerarse a una fracción de la velocidad de la luz, y, por lo tanto, podría cubrir la gran distancia entre nuestro sistema solar y la estrella más cercana en unas pocas décadas o un solo siglo.

Como se ha señalado, El i4iS, una organización de voluntarios que se dedica a hacer realidad los viajes espaciales interestelares en un futuro cercano, lanzó el primer estudio de diseño conceptual para velas de luz en 2013. Esto fue seguido en 2014 con un concurso para diseñar una nave espacial que fuera capaz de llegar a Alpha Centauri en 100 años utilizando tecnologías existentes o de corto plazo.

Los cuatro finalistas presentaron sus diseños en un taller celebrado en la Sociedad Interplanetaria Británica en julio de 2015. El concepto presentado por el equipo de la Universidad Técnica de Múnich ganó, quienes luego lanzaron una campaña de Kickstarter para recaudar dinero para su diseño. El diseño presentado por el equipo de la Universidad de California, San Diego, posteriormente ha evolucionado en el diseño de Breakthrough Starshot de Breakthrough Initiatives.

El autor principal Hafner y sus colegas formaron parte del equipo CranSEDS, que estaba formado por ingenieros y científicos de la Universidad de Cranfield en el Reino Unido, el Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo (Skoltech) en Rusia, y UPS en Francia. En este último estudio, él y algunos de los ex miembros de su equipo presentaron su concepto de misión como parte de un estudio de viabilidad.

Por el bien de este estudio, consideraron todos los aspectos de la arquitectura de la misión de una vela ligera. Esto varió desde el tamaño de la vela, los materiales utilizados para construirlo, el tamaño de la apertura del láser, el posicionamiento del láser, el peso de la nave espacial, y el método utilizado por la nave espacial para desacelerar una vez que se acerca a su destino.

En el final, La arquitectura de la misión que idearon requería el uso de 100 GW de potencia láser para acelerar una nave espacial de 2750 kg (~ 6000 libras) al 5 por ciento de la velocidad de la luz, lo que resultó en un tiempo de viaje de aproximadamente un siglo a Alpha Centauri. La vela estaría compuesta por una monocapa de grafeno de 29,4 km de diámetro (18,26 millas), por lo que requiere un láser con una apertura de 29,4 km (18,26 millas) de diámetro.

Este láser se colocaría en las proximidades del sol (ya sea en el punto de Lagrange L1 Tierra-sol o en la órbita cislunar) y estaría alimentado por paneles solares masivos. Para desacelerar, la nave espacial arrojaría la vela ligera y desplegaría una vela magnética que constaba de cables metálicos. Esta vela formaría una estructura en bucle de aproximadamente 35 km (22 millas) de diámetro y un peso de 1000 kg (2200 libras).

Una vez desplegado, la vela magnética interceptaría el plasma del medio interestelar y el viento solar de Alpha Centauri para desacelerar y entrar en el sistema. Esta arquitectura, ellos concluyen, lograría un equilibrio entre masa y velocidad, permitir que la misión llegue a Alpha Centauri en poco más de 100 años, y permitirle realizar operaciones científicas a su llegada.

Como indican en su estudio, este tipo de arquitectura de misión ofrece muchas ventajas, no menos importante es el hecho de que una nave espacial más grande podría transportar más instrumentos y recopilar más datos científicos que una nave espacial a escala de gramo (como con el StarChip de Breakthrough Starshot). Como concluyeron:

"Tanto [las velas láser como las magnéticas] tienen la ventaja de que no es necesario transportar ningún propulsor en la nave espacial ... La misión se basa en tecnologías que están actualmente disponibles o en desarrollo, pero necesitaría grandes mejoras para construir realmente la infraestructura espacial requerida ... Con una línea de base de misión de múltiples naves espaciales, el sistema láser se utiliza durante un período de tiempo razonable. Las lecciones aprendidas y los datos recopilados de la primera nave espacial podrían usarse para mejorar las siguientes ".

También reconocen los desafíos que implicaría dicha misión, que incluyen la necesidad de estructuras del tamaño de un kilómetro en el espacio. Tales estructuras tendrían que construirse en órbita, lo que requeriría primero el desarrollo de instalaciones de fabricación orbital. Y por supuesto, el láser y otros sistemas cruciales necesitarán un mayor perfeccionamiento y desarrollo. Sin embargo, el concepto, según su estudio, es factible y técnicamente sólido.

Algunos, sin embargo, tienen sus dudas. Por ejemplo, está el Dr. Claudius Gros, físico teórico del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe de Frankfurt. Gros es un defensor de larga data del uso de la tecnología de velas láser con el fin de construir una nave espacial interestelar, y ha realizado un trabajo teórico sobre el uso de velas magnéticas para reducir la velocidad de dicha nave espacial.

También es el fundador de Project Genesis, una propuesta para enviar naves espaciales impulsadas por velas láser equipadas con fábricas de genes o cápsulas criogénicas a otros sistemas estelares, donde distribuirían vida microbiana a "exoplanetas habitables transitoriamente, es decir, planetas capaces de albergar vida, pero no es probable que lo provoquen por sí mismos. Como expresó a Universe Today por correo electrónico:

"En cuanto a la desaceleración con un campo magnético, eso en realidad no es posible dentro de los parámetros asumidos. Se necesitaría una vela magnética que pesa varios cientos de toneladas para hacer el trabajo cuando la nave navega al 5 por ciento de la velocidad de la luz y cuando tiene que detenerse en 20 años. como se supone en el presente documento. Para acelerar una nave tan pesada, se necesitarían sistemas de lanzamiento mucho más fuertes ".

El concepto de utilizar láseres o velas solares para realizar misiones interestelares tiene raíces profundas. Sin embargo, Solo ha sido en los últimos años que los esfuerzos para crear tales naves espaciales se han unido realmente. En el presente, hay muchos conceptos que ofrecen diferentes arquitecturas de misiones, todos los cuales tienen su parte de desafíos y ventajas.

Con múltiples propuestas ahora en desarrollo, que incluye la propuesta de Haefner y su colega, El concepto Dragonfly de ii4S y Breakthrough Starshot:será muy interesante ver cuál (si alguno) de los conceptos actuales de vela ligera intentará hacer el viaje a Alpha Centauri en las próximas décadas.

¿Será uno que llegue allí dentro de nuestras vidas? ¿O uno que sea capaz de devolver más datos científicos? ¿O podría ser una combinación de los dos? ¿Una especie de trato a corto o largo plazo? Difícil de decir. La cuestión es, El sueño de montar una misión interestelar puede que no siga siendo un sueño por mucho más tiempo.