El año pasado, Stephen Hawking y el millonario Yuri Milner elaboraron un ambicioso plan para enviar una sonda al sistema estelar de Alpha Centauri, el más próximo a la Tierra. Un par de científicos europeos acaban de solucionar uno de los problemas más importantes que plantea el reto.

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Viajando a un 20% de la velocidad, los investigadores no estaban del todo seguros cómo la sonda iba a frenar una vez llegase a su destino, o cómo podría hacerlo. En un paper publicado en The Astrophysical Journal Letters, el físico René Heller del Max Planck Institute junto al científico informático Michael Hippke han mostrado que la radiación y la gravedad de las estrellas de Alpha Centauri pueden ser usadas para declarar una sonda. Así que en lugar de pasarse de largo, la nave podría activar los frenos, reduciendo la velocidad lo suficiente para explorar el trío de estrellas e incluso Proxima b, un planeta muy similar a la Tierra.

Como parte de la iniciativa Breakthrough Starshot, el billonario Yuri Milner planea invertir $100 millones en un esfuerzo para desarrollar velas autónomas ultraligeras que puedan ser aceleradas hasta 1/5 de la velocidad de la luz (60.000 km/s). A una velocidad tan ridícula, la sonda robótica impulsada por velas podría alcanzar Alpha Centauri - el sistema estelar más próximo a la Tierra - en “sólo” 20 años. Con los sistemas de propulsión química tradicionales tardaríamos 100.000 años.

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La propuesta original incluye una pequeña sonda que se monta sobre una vela ultra ligera de aproximadamente un metro que se aleja de la Tierra usando un conjunto de láseres. La energía producida por los láseres podría, teóricamente, acelerar un objeto miles de veces más rápido que la nave más rápida que disponemos hoy en día.

Una recreación de la tecnología de velas ultra ligeras que se ha propuesto (Imagen: Breakthrough Starshot Initiative)

No es el único sistema que se está teniendo en consideración. Con el plan de Heller y de Hippke, una vela mucho más grande “fotónica” reemplazaría a los láseres. La cápsula en sí mediría solo unas pulgadas y pesaría unos gramos (no se admiten pasajeros, lo sentimos). Para impulsarla por el espacio interestelar, el dispositivo estaría unido a unas velas más grandes y cuadradas. Además de ser grandes, las velas necesitarían ser excepcionalmente ligeras y por tanto muy finas. La radiación que emana el sol empujaría a la sonda en la dirección de Alpha Centauri. Una vez se haya adquirido suficiente inercia gravitacional, la sonda retraería sus velas para el largo viaje.

La pega es que con este sistema se tardaría unos 95 años a un 4,6% de la velocidad de la luz en llegar a Alpha Centauri. Es casi cinco veces más que la propuesta original de Milner pero por contra podría ser capaz de parar al llegar.

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Los viajes interestelares a Alpha Centauri se harán a velocidades que implican una fracción de la velocidad de la luz para que la duración se quede en menos de 1000 o, mejor aun, 100, años” dice Heller a Gizmodo A esa velocidad, sin embargo, una vela necesitaría cantidades de energía extremadamente altas para reducir la velocidad y entrar en órbita” Añadir combustible para la deceleración, continúa, solo lo haría peor “Si la nave tiene el combustible necesario a bordo, sería entonces muy pesado, incrementando sus necesidades para conseguir aun más combustible en un círculo vicioso”.

Dada esta limitación, y sin una solución, se asumió que la sonda pasaría a toda velocidad por Alpha Centauri del mismo modo que la sonda New Horizons pasó al lado de Plutón. El problema aquí es que a tales velocidades, la sonda probablemente experimentaría grandes dificultades para poder tomar medidas y muestras del sistema estelar en sí. Por suerte, sin embargo, podría haber una solución, una que implicaría no solo decelerar la sonda sino además permitir a los científicos estudiar Alpha Centauri en gran detalle.

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Hemos encontrado un método para reducir la velocidad usando las velas y la energía que emiten las estrellas” dice Heller “Usamos la energía de las partículas estelares para reducir la velocidad. Por tanto, la sonda no necesitaría combustible, algo que encaja bien en un escenario de una nave interestelar extremadamente ligera, el plan que alimenta la Breakthrough Starshot Initiative.

Para que este plan funcione, la sonda probablemente despliegue de nuevo las velas en el momento de la llegada, aprovechando la radiación proveniente de las estrellas en Alpha Centauri. Usando una simulación con computadoras, Heller y Hippke basaron sus cálculos en una sonda de 100 gramos y unas vela de 100.000 metros cuadrados, más o menos el tamaño de unos 14 campos de fútbol. Conforme se acerca progresivamente al sistema estelar, la fuerza de frenado aumenta.

Al llegar, en lugar de usar los fotones solares como fuerza de propulsión, la vela “atrapa” la radiación solar de Alpha Centauri, decelerando el vehículo progresivamente. Irónicamente, las mismas fuerzas físicas que alejan la sonda en primer lugar de nuestro sistema solar son las la frenan a su llegada.

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Durante la fase de deceleración, la sonda minúscula necesitará aproximarse a la estrella Alpha Centauri en 5 radios estelares (es decir, la distancia igual a cinco veces el ancho de la estrella) o unos 4 millones de kilómetros para ser capturada en su órbita. Llegados a este punto, la nave habría reducido su velocidad hasta un 2,5% la velocidad de la luz. Si se fallase en decelerar desde la velocidad máxima de crucero (4,6% de la velocidad de la luz) la sonda se volvería a ser impulsada hacia el espacio exterior.

Todo viaje comienza con un mapa. Este muestra las maniobras que la nave autónomapara decelerar en Alpha Centauri A, de ahí tiene un viaje rápido de 4 días a Alpha Centauri B para después partir en uno de 46 años hasta Proxima Centauri, donde se encuentra el planeta que es muy similar a la Tierra.

Una vez en Alpha Centauri A, la gravedad de la estrella puede usarse para maniobrar con la sonda, de modo similar a las maniobras de “tirachinas” que se usaban para dirigir sondas como la Voyager 1 y Voyager 2 alrededor del Sistema Solar. Teóricamente, la sonda puede fijarse al a órbita de Centauri A y explorar sus plantes. Heller y Hippke también han diseñado un plan para visitar las otras estrellas, Alpha Centauri B (la compañera binaria de A) y Proxima Centauri (una estrella distante más lejana a unos 0,22 años luz, 1,93 billones de kilómetros). Con este plan se tardaría un siglo más menos en llegar a Alpha Centauri A, unos 4 días en llegar a Centauri B y otros 46 años en llegar a Próxima Centauri.

El viaje extra merecería la pena. En uno de los descubrimientos científicos más señalados de 2016, los astrónomos descubrieron que Proxima Centauri aloja un planeta muy similar a la Tierra. Es uno de los objetos más interesantes a una distancia “razonable” en términos espaciales y por fin tenemos algo parecido a un plan para observarlo de cerca. Los datos recogidos tardarían unos cuatro años en llegar al a Tierra (dada la magnitud de las distancias implicadas vamos a tener que ser muy pacientes y acostumbrarnos a pensar en el largo plazo). Un sistema para enviar los datos de vuelta todavía necesita desarrollarse.

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De hecho hay toda una batería de detalles técnicos que necesitan ser sorteados o arreglados antes de lanzar a misión, pero los investigadores son optimistas. Por ejemplo, uno de los materiales ultra ligeros requeridos par ala misión ya ha sido producido en el laboratorio. “Puede que necesitamos una o dos décadas para construir una vela de este tipo” dice Heller a Gizmodo. Añade que la superficie de la vela necesitaría reflejar muy bien el espectro rojo al azul.

Lo siguiente que planean Heller y Hippke es presentar su estudio en detalle a la iniciativa Breakthrough Starshot en una conferencia que tendrá lugar en Abril en Palo Alto, California.

“Estamos muy interesados en su feedback, porque estas personas son los mayores expertos mundiales en el campo emergente de la investigación interestelar ligera” afirma “Entonces, Michael [Hippke] y yo trabajamos en ideas para un viaje interestelar a nuestras estrellas más cercanas, pero es un trabajo aun en progreso y confidencial entre los dos”.

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Hasta entonces, celebremos el hecho de que estamos un paso más cerca de embarcar a la humanidad en su primera misión espacial interestelar. [vía The Astrophysical Journal Letters]