Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California encontró cómo medir las delgadas membranas de una vela que usa luz como propulsor, ayudando a demostrar un concepto de viajes futuristas que imaginó Johannes Kepler hace ya más de 400 años.
El trabajo de este equipo se publicó este mes en Nature Photonics y describe una lightsail en miniatura, en entorno de laboratorio. Los investigadores midieron la presión de radiación de un rayo láser sobre la vela, revelando cómo reaccionaba el material ante el rayo láser. En última instancia, los hallazgos ayudarán a desarrollar lightsails para viajes espaciales, uno de los vehículos más prometedores para los viajes interestelares porque dependen de una fuente de energía que esencialmente es ilimitada: la luz.
“Hay muchos desafíos en el desarrollo de una membrana que pudiera usarse como vela propulsada a luz, una lightsail. Tiene que resistir el calor, mantener su forma bajo presión, y avanzar de manera estable a lo largo del eje de un rayo láser”, afirmó en un comunicado del Caltech Harry Atwater, físico del Caltech y uno de los autores del trabajo.
“Queríamos saber si podíamos determinar la fuerza que se ejerce sobre una membrana con solo medir sus movimientos”, añadió Atwater. “Y resulta que podemos”.
¡Se movió! Y pudieron medirlo
En el trabajo el equipo usó una lightsail en miniatura – de solo 40 micrones por 40 micrones de superficie – hecha de nitruro de silicio. Usaron un láser de argón a largos de onda visibles que apuntaron hacia la vela aferrada para ver cómo se movía y reaccionaba ante el calor generado por el láser. El equipo midió los movimientos de la vela con un picómetro, a la billonésima parte de un metro.
“No solo evitamos los indeseados efectos del calor sino que usamos lo que aprendimos de la conducta del dispositivo para crear una nueva forma de medir la fuerza de la luz”, dijo Lior Michaeli, físico del Caltech y coautor del trabajo.
El equipo informó mediciones de movimientos de lado a lado y rotación de la vela, una capacidad importante para cuando el dispositivo propulsa a un vehículo por el espacio. El espacio podrá ser un vacío pero tiene muchas cosas que flotan allí, desde micrometeoritos a ráfagas de viento solar. Son fenómenos externos que pueden tener impacto en el rendimiento y desempeño de una vela a luz, y potencialmente podrían poner en riesgo una misión.
Las velas a luz, o lightsails, podrían ser el futuro de los vuelos espaciales. El año pasado Gizmodo premió a la Lightsail 2 de la Sociedad Planetaria en la Feria de Ciencias de Gizmodo por la prueba del experimento de factibilidad de los fotones como medio de propulsión de satélites. La vela de 32 metros cuadrados propulsó una pequeña nave espacial en un viaje que finalmente recorrió 8 millones de kilómetros y que abarcó 18.000 órbitas.
La propuesta: años atrás
En 2016 el grupo Breakthrough Initiatives propuso una flota de naves espaciales propulsadas con velas lightsail, que podían acelerarse al 20% de la velocidad de la luz, y eso es muy, muy rápido. A esas velocidades la nave espacial podría llegar a Alpha Centauri, la estrella más cercana a la Tierra además del sol, en tan solo un par de décadas. El advenimiento de las naves espaciales propulsadas a velas de luz lightsail podría hacer que los años luz de distancia fueran un obstáculo no tan insalvable en los viajes espaciales.
Aunque el experimento reciente fue en un laboratorio, brinda pasos pequeños pero importantes para avanzar hacia las velas a luz que sean funcionales y sirvan para propulsar naves espaciales que recorran las distancias del espacio
