Un nuevo trabajo analiza métodos de propulsión que permitirían el viaje espacial sin combustible. Algo que resulta muy intrigante porque, durante más de un siglo, la propulsión de cohetes ha seguido un principio de lo más sencillo: consumir combustible y expulsarlo en una dirección, para movernos en la otra…
El viaje espacial sin combustible tendría sus ventajas
La tercera ley de Newton dice que, al ejercer una fuerza en un sentido, habrá otra en sentido contrario como reacción. En el año 1903, Konstantin Tsiolkovsky escribió la ecuación del cohete. Desde entonces, las naves espaciales han llevado consigo combustible, limitando la capacidad de la misión por las proporciones de masa. Cuanto más combustible lleves, más pesado es el cohete. Lo que, a su vez, obliga a usar incluso más combustible para empujar ese cohete. Es un círculo vicioso que hace que el viaje interestelar parezca ficción.
Pero, ¿y si no fuese necesario llevar combustible? Esta es la intrigante posibilidad que se ha explorado en un trabajo que examina diferentes métodos de propulsión sin combustible para el viaje espacial. Estos sistemas se basan en las fuerzas de la naturaleza y las fuentes de energía externas, en lugar de la combustión química. Algo que permitiría realizar misiones que serían completamente imposibles con cohetes convencionales. La técnica más sencilla para el viaje espacial sin combustible se usa desde hace décadas: es la asistencia gravitacional.
Al medir cuidadosamente el acercamiento a un planeta, los ingenieros pueden robar una pequeña fracción del momento orbital de ese mundo, aumentando la velocidad de la nave sin consumir combustible. Las sondas Voyager, por ejemplo, utilizaron esta maniobra para visitar los cuatro planetas gigantes del Sistema Solar. La técnica funciona muy bien, pero es necesario tener planetas en los lugares adecuados. Por lo que las oportunidades para aprovecharlas en misiones son muy pocas, y las trayectorias no tienen ninguna flexibilidad.
Los métodos que ya se utilizan
Las velas solares ofrecen una propulsión más conveniente y continua, aprovechando la presión de radiación del sol. Estas membranas gigantes reflejan los fotones procedentes de nuestra estrella y generan impulso. Es una aceleración lenta pero muy persistente que no necesita combustible. En 2010, la sonda IKAROS de Japón permitió demostrar la tecnología, viajando con éxito a Venus solo con el impulso solar. Sin embargo, las velas solares requieren materiales muy finos y grandes superficies que deben sobrevivir a las duras condiciones del espacio durante años.
Su rendimiento, además, cae dramáticamente con la distancia al Sol. Otra opción son las velas magnéticas, que utilizan una estrategia diferente. Utilizan bucles superconductores para generar campos magnéticos potentes que desvían el viento solar. Es decir, la corriente cargada de partículas que fluyen constantemente desde nuestra estrella. Al empujar contra este plasma, las velas magnéticas también generan impulso sin combustible. Potencialmente, ofrecerían mejor aceleración que las velas solares y no se degradarían tanto con el paso del tiempo.
¿El problema? Crear el campo magnético necesario requiere enormes bobinas superconductoras. Estructuras de unos 50 kilómetros de radio, que deberían mantenerse en temperaturas criogénicas. La tecnología para construir y desplegar este tipo de estructuras, naturalmente, no existe. Las velas eléctricas representan una nueva variante, utilizando cuerdas cargadas en lugar de campos magnéticos para rechazar los protones del viento solar. Estos sistemas prometen naves espaciales más ligeras que las velas magnéticas.
El viaje espacial sin combustible todavía es solo una idea
¿El problema? Este sistema también depende de desplegar cables ligeros, extremadamente largos, y necesitan una cantidad importante de energía eléctrica para mantener la carga necesaria. Por tanto, cada método sin combustible para el viaje espacial tiene ventajas únicas. Pero cada uno se enfrenta a diferentes obstáculos desde el punto de vista de la ingeniería. La asistencia gravitacional funciona pero necesita alineaciones planetarias muy precisas. Las velas solares proporcionan un impulso constante, pero necesita estructuras delicadas y masivas.
Las velas magnéticas y eléctricas evitan la degradación de material, pero necesitan tecnologías que todavía están en desarrollo. El análisis deja claro que no hay una única estrategia que sea capaz de resolver todos los obstáculos. Conjuntamente, estos métodos podrían transformar fundamentalmente la forma en que exploramos el sistema solar y, quizá, incluso destinos más lejanos. Para tener misiones realmente ambiciosas al espacio interestelar, es muy posible que conseguir dejar atrás el uso de combustible sea un paso completamente imprescindible.
Por ahora, sin embargo, estamos limitados al uso de la tecnología convencional. Mientras tanto, todo lo que podemos hacer es plantear misiones de larga duración para visitar destinos remotos de nuestro propio sistema, lugares como Urano o Neptuno siguen estando a muchos años de viaje. El uso de sistemas de propulsión más rápidos también permitiría cubrir grandes distancias en mucho menos tiempo. El viaje espacial sin combustible, con un método que pueda alcanzar suficiente velocidad, haría que los confines del Sistema Solar sean muy accesibles.
Estudio
El estudio es R. Kezerashvili; «Propellantless space exploration». Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
