¿Qué pasaría si pudiéramos tomar una fotografía de un planeta similar a la Tierra alrededor de otra estrella que fuera lo suficientemente nítida como para ver continentes? océanos y nubes?

Ahora, es imposible. Desde nuestro punto de vista, los exoplanetas (planetas que orbitan alrededor de otras estrellas) parecen luciérnagas al lado de los focos. En las pocas imágenes que logramos tomar de ellos, los exoplanetas son meros puntos. Incluso cuando la próxima generación de telescopios espaciales entra en línea, esto no cambiará:necesitaría un telescopio de 90 kilómetros de ancho para ver las características de la superficie en un planeta a 100 años luz de distancia.

Un grupo de investigadores tiene un plan audaz para superar estas dificultades. Implica el uso de naves espaciales de vela solar, posiblemente una flota completa de ellas, para volar más rápido y más lejos de la Tierra que cualquier sonda espacial anterior. Giro de vuelta, y use la gravedad de nuestro Sol distante como una lupa gigante. Si funciona, Capturaremos una imagen de un exoplaneta tan nítida que podremos ver características de solo 10 kilómetros de diámetro.

El proyecto, llamado Lente de Gravedad Solar, o SGL, suena como algo sacado directamente de la ciencia ficción. NASA y una colección de universidades, participan empresas aeroespaciales y otras organizaciones, así como el cofundador de Planetary Society, Lou Friedman, el gurú de la navegación solar original.

"Siempre estoy emocionado de intentar hacer que suceda algo que no puede suceder de otra manera, "dijo Friedman, consultor del proyecto SGL que dirigió un esfuerzo de la NASA en la década de 1970 para enviar una nave espacial de vela solar al cometa Halley. "La única razón por la que comenzamos con la navegación solar en The Planetary Society fue porque nos permitió dar los primeros pasos hacia la exploración interestelar. Nuestro LightSail funcionó muy bien, y su éxito da confianza y credibilidad a la idea de navegar a través del sistema solar ".

El plan tiene muchos obstáculos, pero la recompensa sería increíble, dijo Slava Turyshev, un físico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que encabeza el proyecto de Lentes de Gravedad Solar.

"Dentro de nuestro vecindario solar, que clasificamos dentro de los 100 años luz, hemos identificado varios exoplanetas que pueden estar en la zona habitable de su estrella, "dijo Turyshev, refiriéndose a lo que no es demasiado caliente, región no demasiado fría alrededor de una estrella en la que podría existir agua líquida. "Y ahora tenemos la pregunta, ¿Qué haríamos si encontráramos algo que indique la presencia de vida en un exoplaneta? ¿Podríamos viajar allí? o al menos verlo? "

Cómo funciona

Albert Einstein predijo hace más de un siglo la idea de que la gravedad puede doblar y magnificar la luz, un concepto conocido como lente gravitacional. Desde el punto de vista de un observador, la luz de un objeto distante que pasa cerca de un objeto masivo en primer plano se distorsiona y aumenta, siempre que el observador esté en el lugar correcto, conocido como el punto focal. Es similar a la forma en que puedes enfocar una cámara encontrando la distancia correcta de tu objetivo, en lugar de ajustar el enfoque de la cámara.

El telescopio espacial Hubble y otros observatorios han visto este fenómeno:arcos y anillos tenues de galaxias distantes, distorsionada y magnificada por la gravedad de galaxias más cercanas.

Los investigadores detrás del proyecto SGL dicen que podemos hacer lo mismo con los exoplanetas, solo necesitamos viajar al punto focal. Para un exoplaneta a 100 años luz de distancia, el punto focal está a 97 mil millones de kilómetros (60 mil millones de millas) de distancia, 16 veces más lejos del Sol que Plutón. Voyager 1, que se ha aventurado más lejos en el espacio que cualquier otro objeto hecho por el hombre, solo ha viajado alrededor de 20 mil millones de kilómetros (13 mil millones de millas), y la nave espacial tardó 40 años en llegar allí.

¿La solución para llegar más rápido? Navegación solar.

Las velas solares capturan el impulso de la luz del Sol y utilizan ese impulso como propulsión. Usando esta tecnología, una nave espacial SGL volaría cerca del Sol, coger velocidad y lanzarse hacia los confines de nuestro sistema solar, haciendo el viaje en solo 25 años.

En lugar de lo grande naves espaciales pesadas utilizadas en el pasado, los investigadores visualizan pequeños, sondas resistentes que podrían atrapar viajes en cohetes al espacio con otras misiones para reducir los costos de lanzamiento. Una posibilidad es utilizar enjambres de CubeSats del tamaño de una barra de pan, similar a LightSail 2, que podría ensamblarse para crear un mayor sistema óptico único. Si las naves espaciales son lo suficientemente baratas, Se podrían enviar misiones a los puntos focales de múltiples exoplanetas.

En la región focal, la luz del exoplaneta se esparciría en un círculo conocido como anillo de Einstein. El anillo contendría 2 partes. Una parte vendría de una sola, Una porción de 10 por 10 kilómetros del exoplaneta y produce solo un píxel en la imagen final. La parte contendría luz del resto del exoplaneta. A medida que la nave espacial acelera a través de la región focal, necesitaría moverse usando propulsores de iones en miniatura (la luz solar sería demasiado débil para navegar a esta distancia) para cambiar la parte del exoplaneta en foco.

Con la óptica adecuada, Tomar 1 millón de fotografías de los anillos desde diferentes ubicaciones podría producir una imagen similar a la tomada desde la Luna por los astronautas del Apolo 8 en 1968. y capturar características de la superficie tan pequeñas como 10 kilómetros de diámetro.

¿Es factible?

Los desafíos tecnológicos para SGL son abrumadores, por decir lo menos. Para principiantes, está la cuestión de la navegación precisa, comunicaciones a largas distancias, y la necesidad de una sombrilla para evitar que la luz de nuestro propio Sol entre en el telescopio. También se necesitaría un coronógrafo para bloquear la luz de la estrella del exoplaneta padre.

La NASA cree en el concepto lo suficiente como para haberle otorgado recientemente una subvención de $ 2 millones de su programa NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). NIAC, que existe desde 1998, proporciona capital inicial para ayudar a que las ideas innovadoras salgan de la mesa de dibujo. SGL es solo el tercer estudio en la historia del programa que llega a la tercera fase del proyecto.

El éxito del proyecto puede estar en su equipo diverso, un enfoque único para proyectos CANI. El esfuerzo cooperativo incluye varios investigadores de JPL y múltiples universidades, incluyendo UCLA, la Universidad de Arizona, y Wesleyan University. Las empresas espaciales The Aerospace Corporation y NXTRAC Inc. están involucradas, ambos se especializan en diseño de misiones y análisis técnicos. Este esfuerzo de múltiples organizaciones reúne las últimas innovaciones tecnológicas, como tecnologías de vanguardia en velas solares, inteligencia artificial, nanosatélites, y vuelo en formación.

"Una misión como SGL puede llevar a una transformación en la forma en que exploramos el espacio, "dijo Thomas Heinsheimer, el codirector técnico de la misión SGLF de la corporación aeroespacial asociada, "pasando de las grandes y costosas naves espaciales que nos han servido bien en el pasado, a enjambres de pequeñas embarcaciones, trabajando juntos, para hacer nuevos descubrimientos lejos de la Tierra. SGL crea una arquitectura de exploración para que muchas organizaciones espaciales trabajen juntas y respondan a una pregunta inspiradora:"¿Estamos solos en el universo?"

Turyshev cree que la generación actual puede responder a esta pregunta, con SGL sirviendo como un 'punto focal' para ayudar a transformar la industria espacial en una empresa más cooperativa.

"SGL podría proporcionar ese punto para múltiples esfuerzos tecnológicos que realmente nos impulsen a dar ese primer paso fuera del sistema solar, ", dijo." Las tecnologías necesarias ya existen, pero el desafío es cómo hacer uso de esa tecnología, cómo acelerar su desarrollo, y luego cuál es la mejor manera de ponerlos en práctica. Creo que estamos al comienzo de un período emocionante en la industria espacial, donde llegar a SGL sería práctico, y científicamente emocionante ".