Uno de los grandes descubrimientos de 2016 fue el de Proxima b. Un pequeño mundo rocoso alrededor de Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sistema Solar. A pesar de su cercanía, nuestra tecnología no es lo suficientemente rápida. ¿Cómo podríamos llegar a Proxima b y entrar en su órbita para estudiar ese planeta?

Un problema de velocidades

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Concepto artístico de una vela autónoma acercándose a Proxima b.
Crédito: Planetary Habitability Laboratory

El espacio es muy grande. Es irracionalmente grande, nos cuesta imaginar las distancias que nos separan de otros lugares. Por eso, parece lógico pensar que cuánto más rápido podamos viajar, mejor. La sonda Voyager tardó 12 años en llegar a Neptuno, y tardó 35 en llegar a la heliopausa. Para cruzar los 4,22 años-luz que nos separan de Próxima Centauri, necesitaría 75.000 años de viaje. Sus 17 km/s no son suficientes para viajar en un tiempo razonable. Pero, ¿a qué velocidad podríamos esperar alcanzar de manera realista?

Supongamos que Breakthrough Starshot, el ambicioso proyecto para visitar Alfa Centauri en sólo unas décadas, sale adelante. Los investigadores planean enviar sondas microscópicas al 20% de la velocidad de la luz. A esa velocidad, un buen porcentaje de las sondas enviadas debería sobrevivir al trayecto. Llegaríamos a Próxima Centauri en sólo 20 años, pero tendríamos que enfrentarnos a otro problema. Las sondas recorrerían el sistema en sólo unas horas. De hecho, al 20% de la velocidad de la luz, estas sondas recorrerían la distancia entre la Tierra y la Luna en seis segundos.

¿Cómo podemos explorar otro sistema interestelar?

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Esta ilustración muestra la nanonave de Breakthrough Starshot, desvelada en una rueda de prensa el 12 de abril de 2016.
Crédito: Breakthrough Prize Foundation

Un nuevo estudio de René Heller (del Instituto Max Planck para la investigación del Sistema Solar), en colaboración con el alemán Michael Hippke, nos ofrece otro punto de vista. Hasta cierto punto, podría decirse que su planteamiento es una evolución de lo planteado en Breakthrough Starshot. Los dos investigadores creen que una nave más lenta podría llegar a Proxima Centauri y, además, entrar en órbita alrededor de Proxima b.

La idea principal reside en algo que los investigadores llaman balanceos fotogravitacionales, que se utilizan para desacelerar una sonda y desviarla. Estas maniobras, según Heller y Hippke, podrían incluso permitirnos sobrevolar Alfa Centauri A y B de camino a Proxima. Como ambas estrellas tienen un brillo muy superior al de Proxima Centauri, una enana roja, Alfa Centauri A y B actúan como parachoques de fotones. Es decir, se utiliza su luz para frenar a la nave, reduciendo su velocidad de 13.800 km/s a 1.280 km/s.

En el lanzamiento desde el Sistema Solar sólo participan los fotones del Sol (obviamente). Según los cálculos de los investigadores, una vela de grafeno podría llegar a alcanzar un 4,6% de la velocidad de la luz en nuestro sistema. Hecha de grafeno, el tamaño de la vela sería de 316 metros y tardaría 95 años en llegar hasta Alfa Centauri A. Allí, usaría la presión de fotones y la influencia gravitacional de la estrella para frenar. Un segundo encuentro con Alfa Centauri B reduciría su velocidad a 1280 km/s para poder entrar en órbita de Proxima Centauri. Finalmente, de ahí podría transferirse a órbita planetaria de Proxima b.

Una misión más larga que la vida de un investigador

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Concepto artístico del planeta, Próxima b, orbitando alrededor de su estrella, con Alfa Centauri A y B al fondo.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser

El estudio calcula que el viaje de Alfa Centauri AB a Proxima Centauri duraría 46 años. Es decir, en total estamos hablando de un tiempo de viaje de 141 años (bastante más que los 20 de Breakthrough Starshot). Es mucho más que la vida de un investigador. Por raro que parezca, es lo que se suele usar como duración aceptable para una misión en el espacio profundo. Pero, si olvidamos que no podríamos llevarla a cabo en una sola generación, las ventajas son innegables.

Como se plantea en el propio estudio, una nave de estas características podría entrar en órbita alrededor de Proxima b. Nos plantea muchas ventajas, como hacer misiones de retorno de material de sistemas estelares distantes; evitar la necesidad de construir un sistema de lanzamiento gigantesco en la Tierra; limitar la aceleración a unas 1.000 veces la fuerza de la gravedad (en vez de 10.000).

Son ventajas importantes, especialmente si no es necesario construir una base de láseres en la Tierra que actúe de sistema de lanzamiento (como en el caso de Breakthrough Starshot). Aunque también es cierto que ese sistema de lanzamiento tendría muchos otros usos. En cualquier caso, lo planteado en este estudio nos permitiría tener una plataforma en otro sistema estelar. La podríamos utilizar para obtener datos durante años de observaciones.

Eso sí, no hay que olvidar que todavía estamos lejos de poder construir una vela de grafeno como la planteada. Aunque no es nada que no pueda resolverse en las próximas décadas de desarrollo tecnológico. No es descartable que ese material se convierta en el elegido para muchas misiones espaciales.

Las dificultades de una nave de grafeno

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Concepto artístico de la superficie de Próxima b. En el horizonte se puede ver a Próxima Centauri y, en la lejanía, al sistema binario que forman Alfa Centauri A y B.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser

El estudio también destaca que la máxima velocidad para alcanzar Alfa Centauri A para realizar un traslado fotogravitacional a Alfa Centauri B, y posteriormente a Proxima Centauri, depende de la relación superficie-masa de la vela. La idea es maximizar el empuje de la fuerza de fotones para lograr la máxima desaceleración. La pregunta es, ¿el grafeno puede soportar las condiciones a las que una sonda así se vería expuesta?

Los investigadores lo han analizado en su estudio. Comentan que los encuentros con otras estrellas presentan riesgo de impactos con partículas de alta energía y de sobrecalentamiento. Los choques con partículas de alta energía podrían dañar seriamente la nave. Desde la vela, pasando por los instrumentos científicos, los de comunicación, o los de navegación. Sin embargo, si esos impactos pudiesen ser absorbidos, podrían incluso ayudar a desacelerar. El sobrecalentamiento provocado por la radiación estelar no debería ser problemático, aunque es posible que la sonda necesite una protección adicional.

Alineación estelar y lanzamiento

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Alfa Centauri A y B se orbitan mutuamente a 4,3 años-luz de la Tierra.
Crédito: ESA/NASA

Hay otro escollo que haría falta superar, el de la alineación estelar. El análisis de Heller y Hippke también comenta cuáles son las condiciones óptimas para que funcione la asistencia fotogravitacional en Alfa Centauri A. Simplemente, es necesario que las tres estrellas estén en el mismo plano que la sonda. Así, se reduce el ángulo necesario para desviar la sonda hasta la próxima estrella. También se maximiza la velocidad posible hasta el primer encuentro, permitiendo que el trayecto desde la Tierra sea el más rápido posible. Proxima Centauri no está en el plano orbital de Alfa Centauri A y B, aunque para un observador distante, las tres se alinean cada 79,91 años (el período orbital de Alfa Centauri A y B). La próxima tendrá lugar el 24 de junio de 2035.

Así que podríamos tener una ventana de lanzamiento en función de la posición de las estrellas. La próxima tendrá lugar en 2035, demasiado pronto. La siguiente será en 2115, a la que tampoco podemos llegar porque habría que lanzar en 2020. La nave propuesta, que tendría un peso de 86 gramos, tendría que esperar a finales de siglo para poder partir. Una nave más ligera, de sólo 57 gramos, sin embargo, viajaría más rápido y podría partir en sólo 25 años.

Es interesante ver cómo, poco a poco, comienzan a surgir estudios en los que el punto de mira no está puesto en otros lugares del Sistema Solar. Alfa Centauri está destinado a ser el primer sistema que reciba una visita de una nave humana. La única pregunta, a la vista de los proyectos que están surgiendo, es si sucederá en este siglo… ¿vosotros que creéis?

El estudio es Heller, R., y Hippke, M. (2017), “Deceleration of high-velocity interstellar photon sails into bound orbits at α Centauri,”, publicado en The Astrophysical Journal Letters. Puede consultarse en arXiv.

Referencias: Centauri Dreams