Los cohetes convencionales están atrapados en una paradoja. Necesitas combustible para moverte. El combustible tiene peso. El peso necesita más combustible para levantarse. Es un ciclo que nos limita al sistema solar interior y hace que los viajes interestelares parezcan ciencia ficción.
Pero ¿qué pasaría si no tuvieras que llevar tu propio impulso?
Una nueva revisión publicada en Acta Astronautica analiza las tecnologías de viajes espaciales sin propulsor que ignoran esta limitación. En lugar de quemar productos químicos, estas naves espaciales roban impulso de su entorno. Planetas. Luz del sol. Partículas cargadas. No llevan el fuego. Simplemente surfean.
Así es como podríamos dejar la Tierra atrás sin tener que cargar tanques de hidracina al vacío.
Asistencia por gravedad: cambio de tiempo por combustible
Ya sabemos cómo engañar a la ecuación del cohete. Se llama asistencia por gravedad.
Los ingenieros envían una sonda sobrevolando un planeta en un ángulo preciso. La nave espacial se sumerge en el pozo gravitacional del planeta y gira a su alrededor. Afecta una pequeña parte de la velocidad orbital del planeta. El planeta pierde energía insignificante. La investigación recibe un gran impulso.
Las Voyager 1 y 2 hicieron esto. Golpearon a Júpiter. Luego Saturno. Urano. Neptuno. No se quemó combustible para esas importantes ganancias de velocidad. Sólo física y sincronización.
¿El problema? Los planetas no se alinean para ti.
Las asistencias por gravedad son un trato único. Necesitas una ventana específica. Si te pierdes la fecha de lanzamiento, te perderás el impulso. No puedes simplemente apuntar una nave asistida por gravedad hacia donde quieras. Las rutas son rígidas. Extraño. Restrictivo.
Velas solares: empujadas por fotones
Si la gravedad es demasiado exigente, pruebe con la luz del sol.
La propulsión de naves espaciales sin propulsor utilizando velas solares ha pasado de la teoría a la realidad. La misión IKAROS de Japón en 2010 lo demostró. La sonda desplegó una membrana masiva. La luz del sol lo golpeó. Fotones reflejados. El reflejo creó presión. Empujar.
No es mucho empujón. Es continuo. Sin consumo de combustible. IKAROS llegó a Venus.
Sin embargo, las velas solares tienen defectos. El material es enorme y delgado. Piensa en una gasa. El impacto de un micrometeorito podría provocar un agujero en el motor. Y hay otro problema: la distancia. La luz del sol se desvanece con el cuadrado de la distancia desde la fuente. Aléjate lo suficiente y tu vela se convertirá en una cometa en un abrir y cerrar de ojos. El empuje se desvanece.
Velas magnéticas: desviando el viento solar
Los fotones son débiles. ¿Qué pasa con las partículas?
El Sol expulsa una corriente de plasma cargado llamada viento solar. Las velas magnéticas planean captar eso. En lugar de un espejo físico, utilizan un bucle superconductor para crear una burbuja magnética. Las partículas cargadas del viento golpean la burbuja. Se desvían. La conservación del impulso le da un empujón a la vela.
Esto suena mejor que las velas solares. No se basa en la reflexión. No se degradará de la misma manera por el daño de los rayos UV o el impacto del polvo. En teoría, funciona más lejos del Sol.
Entonces, ¿por qué no hemos construido uno?
El tamaño. El bucle superconductor necesitaría un radio de hasta 50 kilómetros. Cincuenta kilómetros. De alambre superconductor. Eso debe permanecer congelado a temperaturas criogénicas en el espacio. No podemos fabricar eso. No podemos implementarlo. No podemos enfriarlo.
Velas eléctricas: la opción magnética más barata
Los campos magnéticos son pesados y caros. La carga es más ligera.
Una vela eléctrica (E-sail) utiliza cables largos y cargados. Normalmente decenas de kilómetros de ataduras. Los cables repelen los protones del viento solar. Es como un modelo de electricidad estática de una vela magnética.
La ventaja es la masa. No necesitas bucles superconductores pesados. Sólo necesitas un cable conductor de luz.
La desventaja es el poder y la fragilidad. Se necesita suficiente voltaje para mantener el campo eléctrico a lo largo de esas decenas de kilómetros. Los cables son frágiles. Una colisión con desechos espaciales los rompe. Si el circuito se rompe, dejas de moverte.
Cada tecnología intercambia complejidad de ingeniería por acceso a energía gratuita en el vacío.
¿Qué método de propulsión es el adecuado para usted?
Aquí no hay ningún ganador. Todavía.
La elección depende de la misión. ¿Necesita un viaje rápido a Marte utilizando la tecnología existente? Utilice cohetes químicos con asistencia de gravedad. ¿Quieres un viaje barato y estable a un objeto del cinturón de asteroides? Quizás una vela solar, si puedes construir el espejo.
¿Mirando más lejos? El sistema solar exterior es oscuro y frío. Puesto de velas solares. Necesitas el viento solar. Pero las velas magnéticas requieren tecnología que no hemos inventado. Las velas eléctricas son posibles, pero no se han probado a escala.
Conceptos de vuelos espaciales sin propulsor desafían la suposición de que debes quemar para volar. Obligan a los ingenieros a pensar en las estructuras como sistemas de propulsión. Enorme. Frágil. Elegante.
La revisión sugiere que las consideremos no como alternativas, sino como un conjunto de herramientas. Utilice la gravedad para levantar objetos pesados. Velas para el cabotaje.
Las estrellas aún están lejos. Pero tal vez no necesitemos más combustible para llegar allí. Sólo necesitamos redes más grandes para captar la luz.
O el viento.
¿Quién sabe? Todavía estamos en el terreno.
