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Viajando al futuro a una velocidad cercana a la de la luz

Vimos hace un tiempo una teoría real para realizar un viaje en el tiempo al futuro, la llamada dilatación temporal por velocidad. Se trata de un fenómeno por el cual, al viajar a una velocidad cercana a la de la luz, el tiempo para el sujeto en movimiento pasa más despacio que para la gente que no se mueve, envejeciendo y notando sólo unos pocos meses de viaje mientras que en la Tierra, relativamente estacionaria, pasan décadas. El viajero viaja décadas al futuro en unos pocos meses. Parte en 2015, regresa un año después y resulta que en la Tierra es el año 2085 (ver más sobre esta teoría).

Pero vimos también que, pese a ser una teoría totalmente válida y demostrada, había un gran impedimento para viajar al futuro: no podemos viajar a una velocidad tan elevada. Eso sí, no podemos con la tecnología actual.

Actualmente, utilizamos para viajar al espacio cohetes de propulsión química. Estos cohetes pueden alcanzar una velocidad de 70.000 kilómetros por hora (y no durante mucho tiempo). Sin duda, es una velocidad impresionante. Los cazas que superan la velocidad del sonido hasta tres veces consiguen volar a 3.675 kilómetros por hora (más de un kilómetro por segundo). Así, los 70.000 kilómetros por hora de nuestros cohetes representan, sin duda, una velocidad considerable.

Pero lo que necesitamos para hacer viajes interestelares, poder notar la dilatación temporal y viajar al futuro es alcanzar una velocidad cercana a la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo). La verdad es que alcanzar un tercio de esta velocidad ya nos serviría para hacer un salto realmente perceptible al futuro (aunque no especialmente grande). Pero la cuestión es que un tercio de la velocidad de la luz, expresado en kilómetros por hora, ya serían unos 36 millones de kilómetros por hora. Sí, algo lejos de los 70.000 que podemos alcanzar actualmente.

Es necesaria una nave de funcionamiento totalmente distinto y con un combustible nuevo. Hoy veremos varias ideas que han desarrollado los científicos para poder hacer viajes estelares a gran velocidad y poder, efectivamente, viajar al futuro. Algunos ya se han probado y desestimado (aunque eso no quiere decir que no se pueda volver a ellos) y otros aún son sólo proyectos.

[Este post está basado en el capítulo ‘Naves estelares’ del recomendable libro ‘Física de lo imposible’, del físico Michio Kaku. No soy un experto, si digo algo incorrecto, agradeceré las correcciones).


Cohete de fisión nuclear

800px-Kiwi-A_Prime_Atomic_Reactor_-_GPN-2002-000141

El fracaso del reactor Kiwi B1B a principios de los 60 hizo perder la esperanza en este método. Fuente: http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000141.html

Una opción es el cohete nuclear de fisión. Básicamente, el reactor de fisión nuclear calentaría gases como el hidrógeno a temperaturas extremas y utilizaría los gases producidos para impulsar el cohete.

En los años 50, la Comisión de Energía Atómica ya empezó a plantearse este tipo de cohetes y en los 60 se construyeron los primeros. Pero tenían serios problemas. Las vibraciones del motor nuclear agrietaban los depósitos y rompían la nave (por no hablar de la corrosión de la combustión de hidrógeno). Además, estos cohetes atómicos tienen el riesgo de descontrolarse y ser pequeñas (o no tan pequeñas) bombas atómicas.

El principal problema de estos cohetes es la seguridad, por lo que estos proyectos han sido intentados y abandonados varias veces. Se estima que un cohete de este tipo podría alcanzar un porcentaje bastante elevado de la velocidad de la luz, posibilitando el viaje interestelar… y al futuro.


Cohete de propulsión nuclear de pulso

Siguiendo con la fuerza nuclear como propulsión (una obsesión de los científicos de los años 50), la NASA se llegó a plantear usar una serie de minibombas atómicas para impulsar una nave espacial, aprovechando las ondas de choque creadas para avanzar.

Se calculó a finales de los 50 que la nave pesaría unos 8 millones de toneladas, tendría un diámetro de 400 metros y necesitaría unas 1.000 bombas de hidrógeno. La idea se recuperó en el Proyecto Daedalus en 1978 y esa nave pesaría 54.000 toneladas (casi todo el peso en combustible). La idea es que usara bombas de deuterio/helio 3 encendidas por haces de electrones. El problema, además de la seguridad, siempre fue la contaminación nuclear que podría provocar. De nuevo, este sistema, aunque factible, no acabó de convencer por sus problemas de seguridad.

Además, la velocidad que podría alcanzar esta nave sería de alrededor de un 10% de la velocidad de la luz en el mejor de los casos. Sin duda, es una velocidad considerable, pero del todo insuficiente. 8 años viajando a esa velocidad supondría que en la Tierra, durante ese viaje, hubieran pasado sólo 8,04 años. Vamos, un salto temporal de unas tres horas y media. Poco, sin duda.


Veleros solares

Proyectos más actuales parecen tener más futuro en esta empresa. Este otro tipo de nave desplegaría una enorme ‘vela’ que recibiría la propia luz solar para ser propulsada. Así como el viento empuja las velas de los barcos, los fotones solares empujarían esta vela. Y si la luz solar no fuera suficiente, se podría propulsar disparando hacia la vela intensos haces de luz láser.

Representación de la NanoSail-D, desplegada con éxito por la NASA en enero de 2011. Fuente: http://www.nasa.gov/images/content/475897main_080421-Earth%2BSail_3023x2006.jpg

Representación de la NanoSail-D, desplegada con éxito por la NASA en enero de 2011.
Fuente: http://www.nasa.gov/images/content/475897main_080421-Earth%2BSail_3023x2006.jpg

Este sistema de propulsión no requiere descubrir nuevas leyes físicas para funcionar. Sin embargo, un gran problema es construir esas velas solares. Y es que sería necesario que esas velas (que no serían de tela, claro) tuvieran cientos de kilómetros. Construir esta estructura en la Tierra es muy complicado. Hacerlo en el espacio suprime el problema que nos da la fuerza de la gravedad, pero también tiene enormes problemas de ingeniería. Problemas que también aparecen al tener que construir esos aparatos para disparar los haces láser. Quizá necesitaremos otro siglo más de avances tecnológicos para poder llevar a cabo esta construcción. Pero los estudios dicen que es factible.

Según los cálculos, uno de estos veleros podría alcanzar la mitad de la velocidad de luz, suficiente para hacer un salto considerable hacia el futuro. 8 años viajando a esta velocidad supondría que en la Tierra hubieran pasado 9,2 años, lo que supone un salto temporal al futuro de 1,2 años. Es un salto considerable, pero hay que pensar que el viajero ha ‘perdido’ 8 años de su vida viajando por el espacio para conseguirlo.


Estatorreactor de fusión

El sistema de propulsión del estatorreactor de fusión sería el hidrógeno. Esta nave tendría una ‘pala’ que recogería y acumularía hidrógeno que se encuentra en el universo en abundancia. El motor de fusión calentaría este hidrógeno hasta millones de grados hasta que llegara a fusionarse y liberara la energía de una reacción termonuclear.

Ya en 1960, este motor fue propuesto por el físico Robert W. Bussard, y Carl Sagan fue el encargado de popularizarlo. Eso sí, haría falta una ‘pala’ de unos 160 kilómetros de diámetro que presenta los mismos problemas de construcción que la vela solar. Asimismo, hace falta dominar mejor la fusión protón-protón, ya que el tipo de hidrógeno más abundante en el espacio exterior consiste en un sólo protón rodeado por un electrón.

Pero este motor (de unas 1.000 toneladas de peso) con esta ‘pala’ podría mantener un empuje constante de 1g de fuerza de forma indefinida. Y, según los cálculos, si el motor mantuviera esa aceleración durante un año la nave lograría alcanzar una velocidad del 77% de la velocidad de la luz. Por tanto, 8 años viajando a esa velocidad supondría que en la Tierra hubieran pasado unos 12 años y medio. Por tanto, el salto temporal para el viajero sería de 4 años y medio. Nada mal, pero siguen siendo 8 años de vida en el espacio para conseguirlo.

ramjet

Representación del Bussard Ramjet, que proponía este método de propulsión.

Muy difícil y todavía insuficiente

Estos son los métodos que más se acercan a lograr el viaje estelar a gran velocidad (según Kaku en su obra). Aún así, podéis ver que los saltos temporales no son muy grandes, ya que aunque estas naves alcanzarían un gran porcentaje de la velocidad de la luz no se acercarían lo bastante al límite. Y es que el efecto de la dilatación temporal aumenta de manera exponencial cuanto más nos acercamos a la velocidad de la luz. Así, 8 años a un 95% nos permitiría un salto de 17 años. Y al 99%, un salto de 48 años. Y a partir de ahí, si aún se acelera más, a un 99,99%, el salto temporal sería de 557 años. Sin embargo, debido al aumento de masa de la nave por la velocidad sería increíblemente difícil acelerar tanto para llegar a esta velocidad tan ajustada con la velocidad de la luz. El salto al futuro es posible, pero aún muy difícil.

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  1. Aún no hay comentarios.
  1. 7 octubre 2016 en 9:31

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