Los seres humanos han soñado con viajar a otros sistemas estelares y poner un pie en mundos extraños durante generaciones. Por decirlo suavemente, la exploración interestelar es una tarea de enormes proporciones.
Como Universe Today exploró en un Publicación anterior, se necesitarían entre 19.000 y 81.000 años para que una nave espacial llegara a Próxima Centauri utilizando propulsión convencional (o aquellas que sean factibles con la tecnología actual). Además de eso, existen numerosos riesgos al viajar a través del medio interestelar (ISM), de los cuales no todos se comprenden bien.
Dadas las circunstancias, las naves espaciales de escala de gramos que dependen de la propulsión de energía dirigida (también conocidas como láseres) parecen ser la única opción viable para llegar a estrellas vecinas en este siglo.
Los conceptos propuestos incluyen el Enjambre de Próxima Centauriun esfuerzo colaborativo entre Iniciativas espaciales Inc. y el Iniciativa para estudios interestelares (i4is) dirigido por el científico jefe de la Iniciativa Espacial Marshall Eubanks. El concepto fue seleccionado recientemente para Desarrollo de la fase I como parte de este año Conceptos avanzados innovadores de la NASA (CANI).
Según Eubanks, viajar a través del espacio interestelar es una cuestión de distancia, energía y velocidad. A una distancia de 4,25 años luz (40 billones de kilómetros; 25 billones de millas) del Sistema Solar, incluso Próxima Centauri está insondablemente lejos.
Para ponerlo en perspectiva, el récord de la distancia más larga jamás recorrida por una nave espacial es del
En resumen, viajar a una velocidad inferior a la relativista (una fracción de la velocidad de la luz) hará que los tránsitos interestelares sean increíblemente largos y totalmente imprácticos. Teniendo en cuenta los requisitos energéticos que esto requiere, es factible cualquier cosa que no sean pequeñas naves espaciales con una masa máxima de unos pocos gramos. Como Eubanks le dijo a Universe Today por correo electrónico:
“Por supuesto, los cohetes son una forma común de ir rápido. Los cohetes funcionan lanzando “cosas” (típicamente gas caliente) por la parte trasera, y el impulso de las cosas que van hacia atrás es igual al del aumento de velocidad del vehículo en la dirección de avance. La esencia de los cohetes es que sólo son realmente eficientes si la velocidad del objeto que va hacia atrás es comparable a la velocidad que quieres ganar hacia adelante. Si no lo es, si es mucho más pequeño, simplemente no puedes transportarlo. suficientes cosas para ganar la velocidad que deseas.
“El problema es que no tenemos ninguna tecnología – ninguna fuente de energía – que nos permita arrojar muchas cosas a una velocidad aproximada de 60.000 km/s, por lo que los cohetes no funcionarán. Es posible que la antimateria permita esto, pero simplemente “No entiendo la antimateria lo suficientemente bien (y no puedo ni siquiera acercarme a ella) para hacer de esta una solución, probablemente durante muchas décadas por venir”.
Por el contrario, conceptos como Breakthrough Starshot y Proxima Swarm consisten en “invertir el cohete”, es decir, en lugar de arrojar cosas, se arrojan cosas a la nave espacial. En lugar del propulsor pesado, que constituye la mayoría de los cohetes convencionales, la fuente de energía de una vela luminosa son las fotografías (que no tienen masa y se mueven a la velocidad de la luz).
Pero como indicó Eubanks, esto no soluciona el problema de la energía, por lo que es aún más importante que la nave espacial sea lo más pequeña posible.
“Hacer rebotar fotones en una vela láser resuelve el problema de la velocidad de las cosas”, dijo.
“Pero el problema es que no hay mucho impulso en un fotón, por lo que necesitamos una lote de ellos. Y dada la potencia que probablemente tendremos disponible, incluso dentro de un par de décadas, el empuje será débil, por lo que la masa de las sondas debe ser muy pequeña: gramos, no toneladas”.
Su propuesta exige un rayo láser de 100 gigavatios (GW) que impulse miles de sondas espaciales a escala de gramos con velas láser a una velocidad relativista (~10-20 por ciento de la luz). También propusieron una serie de cubos de luz terrestres que miden un kilómetro cuadrado (0,386 millas).2) de diámetro para captar las señales luminosas de las sondas una vez que estén en camino de llegar a Proxima Centauri (y las comunicaciones se vuelven más difíciles).
Según sus estimaciones, este concepto de misión podría estar listo para su desarrollo a mediados de siglo y podría llegar a Próxima Centauri y su exoplaneta similar a la Tierra (Próxima b
en un documento anteriorEubanks y sus colegas demostraron cómo una flota de mil naves espaciales podría superar las dificultades impuestas por los viajes interestelares y mantener las comunicaciones con la Tierra mediante dinámicas de enjambre.
“Al elevar el área de recolección a una distancia factible de 1 km2 y al tener muchas sondas coordinando su envío, podemos obtener una tasa de bits razonable (aunque menor)”, añadió.
Sin embargo, el retraso de ocho años en las comunicaciones impuesto por las distancias interestelares y la Relatividad General hace imposible controlar las sondas de forma remota desde la Tierra.
Como tal, el enjambre debe poseer un extraordinario grado de autonomía a la hora de navegar (coordinar mil sondas) y decidir qué datos se devuelven a la Tierra. Si bien estas estrategias abordan la distancia, la energía y la velocidad (al menos por el momento), todavía existe la cuestión de cuánto costará crear el enjambre y la infraestructura asociada.
El mayor gasto será el propio conjunto de láseres, mientras que la producción de la nave a escala de gramos será razonablemente barata. Como dijo Eubanks a Universe Today en un Artículo anteriorsu propuesta puede desarrollarse con un presupuesto de 100 mil millones de dólares.
Pero como Eubanks enfatizó (entonces y ahora), los beneficios de la arquitectura de la misión que han imaginado son innumerables, y la recompensa de enviar un enjambre de sondas a Próxima Centauri sería astronómica:
“El simple hecho es que el costo de una misión interestelar propulsada por láser, con sondas livianas y un enorme sistema láser para impulsarlas a las estrellas, estará dominado por los costos de capital: los costos del sistema láser”.
“Las sondas en sí serán bastante baratas en comparación. Así que, si puedes enviar una, deberías enviar muchas. Claramente, enviar muchas sondas trae la ventaja de la redundancia”.
“Los viajes espaciales son riesgosos, y los viajes interestelares probablemente sean especialmente riesgosos, por lo que si enviamos muchas sondas, podemos tolerar una alta tasa de pérdidas. Pero podemos hacer mucho más”.
“Queremos buscar señales biológicas e incluso tecnológicas, por lo que sería bueno acercar sondas al planeta para obtener buenas imágenes y espectros de la superficie y la atmósfera”.
“Esto será difícil para una sola sonda, ya que no sabemos muy bien dónde estará el planeta dentro de 24 años o más. Al enviar un montón de sondas en una dispersión, al menos algunas deberían acercarse al planeta. , dándonos la vista de primer plano que queremos”.
Más allá de eso, Eubanks y sus colegas esperan que el desarrollo de un enjambre coherente de sondas robóticas tenga aplicaciones más cercanas. La robótica de enjambres es un campo de investigación candente en la actualidad y se está investigando como un posible medio de explorando el océano interior de Europa, excavando ciudades subterráneas en Marte, ensamblando grandes estructuras en el espacio y proporcionando seguimiento de condiciones climáticas extremas desde la órbita de la Tierra.
Más allá de la exploración espacial y la observación de la Tierra, la robótica de enjambres también tiene aplicaciones en medicamentofabricación aditiva, Estudios ambientales, posicionamiento global y navegación, búsqueda y rescatey más.
Si bien podrían pasar muchas décadas antes de que una misión interestelar esté lista para viajar a Alpha Centauri, Eubanks y sus colegas se sienten honrados y entusiasmados de estar entre los seleccionados de la NASA para el programa NIAC 2024. Para ellos, la investigación llevó muchos años, pero está más cerca que nunca de realizarse.
“Ha pasado mucho tiempo – casi una década – y nos sentimos honrados de haber sido seleccionados”, dijo Eubanks. “Ahora comienza el verdadero trabajo”.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.