El motor EmDrive es el centro de un enconado debate científico desde hace más de 15 años. Hasta ahora, ninguna de las pruebas de este revolucionario propulsor espacial que no necesita combustible ha sido concluyente, pero hay una nueva teoría sobre el tablero que podría explicar su funcionamiento.

El motor EmDrive o propulsor de cavidad resonante RF es el invento de un ingeniero aeroespacial llamado Roger Shawyer, que lo propuso por primera vez en el año 2000. En esencia, consiste en un dispositivo que convierte energía eléctrica en propulsión al hacer rebotar microondas en un espacio cerrado con forma de cono truncado

La paradoja hecha motor

El problema está en que el propulsor no utiliza ningún tipo de combustible ni tiene partes móviles. En ese sentido sería sencillamente perfecto para la exploración espacial si no fuera porque su funcionamiento contradice las leyes de la física, concretamente la ley de conservación del momento lineal.

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Ni siquiera el propio Shawyer ha sido capaz de explicar los principios físicos de su motor. Sucesivos experimentos realizados a lo largo y ancho del planeta tratando de probar el EmDrive han llegado a la misma conclusión: Hay algo que produce un pequeño empuje, solo que no saben qué es.

El motor que diseñó Shawyer

En 2012, un grupo de investigadores chinos aseguraron haber detectado este empuje, pero no está claro si es producto de que el propulsor funciona como Shawyer dice o simplemente es una consecuencia del calentamiento del aire alrededor del cono. El año pasado, el Laboratorio de Conceptos Avanzados de la NASA realizó un experimento en el que usaron una copia del EmDrive, y aseguran que “funcionó” en vacío. Poco después matizaron que los experimentos no pueden considerarse una prueba de su viabilidad ni mucho menos.

Ninguno de los experimentos ha podido aportar pruebas concluyentes, y todos los impulsos detectados pueden explicarse por defectos en el procedimiento, o malinterpretaciones de efectos casuales que engañan las mediciones.

Una cámara de vacío de la NASA donde se prueban dispositivos como el EmDrive.

La radiación de Unruh y la inercia

Llegamos a 2016 y seguimos sin encontrar una teoría que explique cómo es posible que el EmDrive genere empuje (si es que realmente lo genera y no es un error en las mediciones) violando alegremente la ley de conservación del movimiento. El último investigador que ha desarrollado una teoría que podría explicar esta paradoja se llama Mike McCulloch y es físico en la Universidad de Plymouth. Según McCulloch, el propulsor de cavidad resonante RF podría explicarse relacionando la inercia en vacío con un fenómeno físico hipotético llamado efecto Unruh. El efecto Unruh asegura que un objeto acelerado en el vacío debería experimentar un baño térmico de partículas que incrementa la temperatura.

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Comencemos por la inercia. La inercia es una propiedad de la materia que hace que los objetos tiendan a permanecer en un estado de reposo relativo o movimiento relativo. En otras palabras, es la resistencia que opone la materia a modificar su estado de movimiento, bien sea introduciendo cambios en su velocidad o su dirección.

Lo interesante de la inercia es que la ciencia tampoco ha encontrado una explicación completa a su existencia. Todo lo que hay son interpretaciones. Las más conservadoras consideran la inercia como una manifestación de la masa, pero hay otras hipótesis que atribuyen la inercia a otras fuerzas. Mike McCulloch asegura haber encontrado indicios de que la inercia no es otra cosa que la presión ejercida por la radiación de cuerpo negro o radiación de Unruh.

Carambola triple de hipótesis

El efecto Unruh es una predicción de la física, pero nunca se ha podido demostrar. Eso ya da una idea de lo fino que es el hielo sobre el que camina la hipótesis de McCulloch. Según este investigador, el motor emDrive es precisamente la demostración de que la radiación de Unruh existe.

El efecto Unruh es imposible de probar con aceleraciones de objetos normales en la Tierra, pero la cosa cambia con aceleraciones muy pequeñas, porque implican frecuencias mayores de la radiación de Unruh. McCulloch explica que si los fotones tienen algún tipo de masa inercial, podrían estar experimentando inercia al moverse y rebotar dentro del cono truncado. Para poder conservar el movimiento, los fotones deben ejercer diferente radiación de Unruh en la parte delantera del cono que en la trasera, generando el impulso registrado en diferentes experimentos.

Boceto de una variante del EmDrive que utiliza láseres en lugar de microondas. Vía Monomorphic en Reddit

En definitiva, supone asumir que en el interior del EmDrive los fotones puedan tener cierta masa y que la luz se mueva a diferentes velocidades. Son dos ideas difíciles de tragar para cualquier físico.

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McCulloch asegura haber hecho cálculos de este impulso que coinciden con el registrado en los experimentos con el EmDrive. Es más, asegura que hay dos formas de probar si su teoría es correcta. Si lo es, introducir un sistema dieléctrico en el interior del cono debería aumentar el impulso. Asimismo, modificar las dimensiones del cono o la frecuencia de los fotones debería servir para invertir el impulso.

La hipótesis de este investigador, en definitiva, no solo serviría para probar el efecto Unruh, sino que reconciliaría el funcionamiento del EmDrive con los principios de la física, y de paso explicaría los extraños cambios de movimiento que se registran en las sondas espaciales cuando pasan por la Tierra para obtener impulso hacia otros planetas. Es una triple carambola demasiado bonita para ser cierta. Mientras la hipótesis de McCulloch se somete a análisis por parte de la comunidad científica tan solo podemos cruzar los dedos para que sea cierta. [Testing quantised inertia on the emdrive vía MIT Technology Review]


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