En la reciente película de ciencia ficción Pasajeros, una enorme nave espacial vuela a la mitad de la velocidad de la luz en un viaje de 120 años hacia el lejano planeta Homestead II, donde sus 5000 pasajeros van a establecer un nuevo hogar. Este sueño esimposible de realizar en el estado actual de la tecnología. "Con la tecnología actual, incluso una pequeña sonda tendría que viajar casi 100,000 años para llegar a su destino", dice René Heller.
A pesar de los desafíos técnicos, Heller y su colega Michael Hippke se preguntaron: "¿Cómo podrían optimizar el rendimiento científico de este tipo de misión?" Una sonda tan rápida cubriría la distancia de la Tierra a la Luna en solo seis segundos.por lo tanto, pasaría velozmente por las estrellas y los planetas del sistema Alpha Centauri en un instante.
La solución es que la vela de la sonda se vuelva a desplegar a su llegada para que la nave espacial se desacelere de manera óptima por la radiación entrante de las estrellas en el sistema Alpha Centauri. René Heller, un astrofísico que trabaja en los preparativos para la próxima misión Exoplaneta PLATO,encontró un espíritu agradable en el especialista en TI Michael Hippke, quien configuró las simulaciones por computadora.
Los dos científicos basaron sus cálculos en una sonda espacial que pesaba menos de 100 gramos en total, que está montada en una vela de 100,000 metros cuadrados, equivalente al área de 14 campos de fútbol. Durante el acercamiento a Alpha Centauri, el frenadola fuerza aumentaría. Cuanto más fuerte sea la fuerza de frenado, más efectivamente se puede reducir la velocidad de la nave espacial a la llegada. Viceversa, la misma física podría usarse para acelerar la vela al salir del sistema solar, usando el sol como un cañón de fotones.
La pequeña nave espacial primero necesitaría acercarse a la estrella Alpha Centauri A a una distancia de alrededor de cuatro millones de kilómetros, que corresponde a cinco radios estelares, a una velocidad máxima de 13,800 kilómetros por segundo 4.6 por ciento de la velocidad de la luz.incluso a velocidades más altas, la sonda simplemente sobrepasaría la estrella.
Durante su encuentro estelar, la sonda no solo sería repelida por la radiación estelar, sino que también sería atraída por el campo gravitacional de la estrella. Este efecto podría usarse para desviarla alrededor de la estrella. Estas maniobras giratorias tienenlas sondas espaciales de nuestro sistema solar lo realizaron varias veces ". En nuestro escenario de misión nominal, la sonda tardaría un poco menos de 100 años, o aproximadamente el doble de tiempo que las sondas Voyager ahora han estado viajando. Y estas máquinas de la década de 1970todavía están operativos ", dice Michael Hippke.
Teóricamente, la vela ligera autónoma y activa propuesta por Heller e Hippke podría establecerse en una órbita limitada alrededor de Alpha Centauri A y posiblemente explorar sus planetas. Sin embargo, los dos científicos piensan aún más grande. Alpha Centauri es un sistema estelar triple.dos estrellas binarias A y B giran alrededor de su centro de masa común en una órbita relativamente cercana, mientras que la tercera estrella, Proxima Centauri, está a 0.22 años luz de distancia, más de 12,500 veces la distancia entre el Sol y la Tierra.
La vela podría configurarse de modo que la presión estelar de la estrella A frene y desvíe la sonda hacia Alpha Centauri B, donde llegaría después de unos pocos días. La vela se desacelera nuevamente y se catapulta hacia Proxima Centauri, dondellegaría después de otros 46 años, unos 140 años después de su lanzamiento desde la Tierra.
Proxima Centauri causó sensación en agosto de 2016 cuando los astrónomos del Observatorio Europeo Austral ESO descubrieron un compañero de exoplanetas que es tan masivo como la Tierra y que orbita la estrella en su llamada zona habitable. Esto teóricamente lo hace posible paraque exista agua líquida en su superficie; el agua es un requisito previo clave para la vida en la Tierra.
"Este hallazgo nos llevó a pensar en la posibilidad de detener una vela de luz interestelar de alta velocidad en Proxima Centauri y su planeta", dice René Heller. El investigador de Max Planck y su colega proponen otro cambio en la estrategia para el proyecto Starshot:en lugar de un enorme láser que consume mucha energía, la radiación del Sol podría usarse para acelerar una nanopresta más allá del sistema solar. "Tendría que acercarse al Sol dentro de unos cinco radios solares para adquirir el impulso necesario", dice Heller.
Los dos astrónomos ahora están discutiendo su concepto con los miembros de la Iniciativa Breakthrough Starshot, a quienes deben la inspiración para su estudio. "Nuestro nuevo concepto de misión podría producir un alto rendimiento científico, pero solo los nietos de nuestros nietos recibiríanStarshot, por otro lado, funciona en una escala de tiempo de décadas y podría realizarse en una generación. Por lo tanto, podríamos haber identificado un concepto de seguimiento a largo plazo para Starshot ", dice Heller.
Aunque el nuevo escenario se basa en un estudio matemático y simulaciones por computadora, el hardware propuesto para la vela ya se está desarrollando en los laboratorios de hoy: "La vela podría estar hecha de grafeno, una película de carbono extremadamente delgada y liviana pero mega resistente", Dice René Heller. La película tendría que estar cubierta por una cubierta altamente reflectante para soportar las duras condiciones del espacio profundo y el calor cerca de la estrella de destino".
Los sistemas ópticos y electrónicos tendrían que ser pequeños. Pero si eliminara todos los componentes innecesarios de un teléfono inteligente moderno, "solo quedarían unos pocos gramos de tecnología funcional". Además, la nave espacial ligera tendría que navegar de forma independientey transmitir sus datos a la Tierra por láser. Para hacerlo, necesitaría energía, que podría aprovechar de la radiación estelar.
Breakthrough Starshot, por lo tanto, plantea desafíos desalentadores que hasta ahora solo se han resuelto teóricamente. Sin embargo, "muchas grandes visiones en la historia de la humanidad tuvieron que luchar con obstáculos aparentemente insuperables", dice Heller. "Pronto podríamos estar entrando en una era en la quelos humanos pueden dejar su propio sistema estelar para explorar exoplanetas usando misiones de vuelo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar Max-Planck-Institut fur Aeronomie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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