La dificultad de un programa espacial extraterrestre

En la Tierra, desde que arrancase la era espacial hemos utilizado cohetes químicos para viajar al espacio. Las cosas no nos han ido mal. Pero, para un programa espacial extraterrestre, ¿las cosas serían igual de fáciles? Dos estudios se hacen esa misma pregunta…

Un programa espacial extraterrestre sería… difícil

La dificultad de un programa espacial extraterrestre

Recreación artística de Kepler-16b y su sistema estelar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

Salir al espacio, desde la Tierra, es más complicado de lo que parece. Aunque es cierto que los cohetes químicos son un método efectivo. También es caro y necesita una cantidad considerable de recursos. Por lo que no es sorprendente que se estén intentando abaratar los costes. Es el objetivo de empresas como SpaceX, que recientemente lanzó su Falcon Heavy. Pero, si nosotros tenemos estos retos, es de suponer que lo mismo le pasará a otras posibles civilizaciones extraterrestres.

Además, cada planeta tiene condiciones diferentes. Por lo que, ¿sería posible usar los mismo métodos en un programa espacial extraterrestre? Abraham Loeb y MIchael Hippke, dos investigadores conocidos en este campo, han publicado dos estudios al respecto. Abraham Loeb se centra en las dificultades que tendría el programa espacial extraterrestre de una civilización que viviese en Próxima b. Es decir, cerca de una enana roja.

Michael Hippke, por su parte, se pregunta si los alienígenas que vivan en una supertierra podrían alcanzar el espacio. Las dos son preguntas realmente interesantes. Las enanas rojas son las estrellas más comunes del universo. Sus planetas están mucho más cerca que los del Sistema Solar del Sol. Las supertierras, por su parte, parecen planetas bastante abundantes. Tienen una gravedad mayor que la de nuestro planeta, lo que dificulta las cosas.

Viajar al espacio en el sistema de una enana roja

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

Comencemos por el estudio de Abraham Loeb. El investigador considera que tenemos cierta fortuna en la Tierra. Porque es un planeta desde el que es razonablemente fácil hacer un lanzamiento al espacio. Para viajar al espacio, el cohete necesita alcanzar una velocidad de 11,18 km/s. Eso, si queremos escapar de la superficie. Si queremos escapar de la órbita de la Tierra, hay que alcanzar los 42 km/s.

Según explica Abraham Loeb, la velocidad de escape de la órbita de la Tierra está, más o menos, cerca del límite de lo que se puede conseguir con un sistema de propulsión químico. La cantidad de masa necesaria para escapar aumenta exponencialmente con la velocidad de escape. Por lo que los planetas en la zona habitable de enanas rojas lo tienen más complicado. Al estar más cerca de sus estrellas, tienen una velocidad de escape mayor.

La velocidad de escape aumenta con la raíz cuadrada de la masa de la estrella y la distancia del planeta al astro. En el caso de un planeta como la Tierra, en la zona habitable de una enana amarilla de tipo G (como el Sol), funciona bien. Pero no sucede lo mismo con los planetas rocosos en torno a las enanas rojas. Al estar mucho más cerca de su estrella, su velocidad de escape es superior a la nuestra.

Un programa espacial extraterrestre en Próxima b

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

Con esa idea en mente, Loeb se centra en Próxima Centauri. Allí se encuentra Próxima b, el exoplaneta más cercano al Sistema Solar. Allí, sería mucho más difícil escapar de la superficie con un sistema de propulsión químico. A pesar de que la estrella solo tiene un 12% de la masa del Sol. Por la cercanía del planeta, su velocidad de escape es un 50% mayor que desde la órbita de la Tierra alrededor del Sol.

Así que para una civilización allí, su programa espacial extraterrestre podría ser muy breve. Escapar al espacio interestelar, con cohetes que utilicen propulsión química, sería muy complicado. En cualquier caso, el estudio es solo una hipótesis sobre la dificultad de viajar al espacio en según qué escenarios. No hay señales de que Próxima b pueda estar habitado. De hecho, se cree que podría ser un mundo yermo, asolado por las llamaradas de su estrella.

Abraham Loeb no habla, en su estudio, de otros sistemas de propulsión. Su objetivo es comparar cómo sería para una civilización, con un desarrollo similar al nuestro, la experiencia de intentar viajar al espacio. Ir al espacio exterior, en torno a su planeta, no sería imposible, ni mucho menos. Si nos guiamos por ese 50%, habría que alcanzar en torno a los 16 km/s. Muy por debajo de la velocidad de escape de la órbita.

El caso de las supertierras

Recreación artística de una de las supertierras de K2-3.
Crédito: ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger/ L. Calcada

Por otro lado, el estudio de Michael Hippke se centra en las supertierras. Pero comienza con una observación que no es nueva. A su modo de ver, puede que la Tierra no sea el tipo de planeta más habitable del Universo. No le falta razón, los planetas más masivos, las supertierras, tienen una gravedad mayor. Por lo que tienen más facilidad para retener una atmósfera más densa. Algo que proporciona una mejor protección contra la radiación solar y los rayos cósmicos.

Además, un planeta con una gravedad más elevada tendrá una topografía diferente. Con muchos archipiélagos, en lugar de continentes, y océanos menos profundos. Una situación beneficiosa para la biodiversidad. Pero, a pesar de esas ventajas, ese aumento de gravedad también implica que la velocidad de escape de su superficie sería mayor. Como explica Hippke, los cohetes están sujetos a la ecuación de Tsiolkovski.

Este físico soviético determinó que un cohete, que lleve su propio combustible, verá que su masa total, en comparación a la velocidad final, aumenta de forma exponencial. Es decir, para alcanzar velocidades más altas, hace falta una cantidad cada vez mayor de combustible. Por lo que la tarea se vuelve muy complicada. Aunque quizá sea más fácil entenderlo con el ejemplo de estudio de Michael Hippke.

El programa espacial extraterrestre de Kepler-20b

Concepto artístico del exoplaneta rocoso HD 85512 b, una supertierra.
Crédito: NASA

El investigador ha utilizado Kepler-20b, una supertierra localizada a 950 años-luz. Es un 60% más grande que la Tierra y tiene casi 10 veces su masa. La velocidad de escape de la Tierra es 11,18 km/s. La de Kepler-20b, sin embargo, es de 27.1 km/s. O lo que es lo mismo, para alcanzar el espacio, un cohete (que lo hiciese en una única fase) en Kepler-20b necesitaría 104 veces más combustible que uno en la Tierra.

¿En qué se traduce esto? Pues en que el programa espacial extraterrestre de una civilización que viviese allí manejaría números monstruosos. Por ejemplo, para poner en órbita un instrumento de 6,2 toneladas (como el telescopio espacial James Webb), la masa del combustible necesario sería de 55.000 toneladas. Más o menos como los barcos de batalla más grandes que podemos ver en nuestros océanos.

Para una misión Apolo, que tenía una masa de unas 45 toneladas, el cohete tendría una masa de 400.000 toneladas. Todo esto quiere decir que, con cohetes químicos, sería posible alcanzar las velocidades de escape de supertierras hasta con 10 veces la masa de la Tierra. Sin embargo, la cantidad de combustible necesario para conseguirlo hace que sea poco práctico. Así que el desarrollo de una civilización así sería complicado, al menos en cuanto a un programa espacial extraterrestre…

Tenemos cierta fortuna

Concepto artístico de una enana roja, con un exoplaneta terrestre habitable y dos exolunas.
Crédito: NASA/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics/D. Aguilar

La conclusión de Hippke es que, se puede decir que tenemos fortuna. Vivimos en un planeta lo suficientemente ligero para permitirnos hacer vuelos espaciales sin demasiadas dificultades. Otras civilizaciones, si es que existen, puede que no sean tan afortunadas. Al menos, no en estos escenarios. En un planeta más masivo, el vuelo espacial sería exponencialmente más caro. En ese caso, la televisión por satélite, por ejemplo, sería imposible (por sus costes).

Los dos estudios dejan claro que la búsqueda de vida extraterrestre inteligente tiene sus dificultades. Las civilizaciones que pueda haber en planetas en torno a enanas rojas, o en supertierras, probablemente no puedan viajar al espacio. Al menos no la mayoría de ellas. Eso hace que detectarlas sea más difícil. También demuestra que, quizá, los sistemas de propulsión que usamos no son los comunes en otros lugares del cosmos.

La propulsión química tiene un uso limitado. Por lo que estas civilizaciones, seguramente, tendrán que usar otros métodos. En el caso de las enanas rojas, Loeb plantea que tendría sentido buscar señales de motores nucleares o velas solares. Pero no se queda ahí, también plantea que nos deja implicaciones interesantes para el desarrollo de nuestra propia civilización. En particular, en lo referente a la colonización del espacio.

No todo está perdido para un programa espacial extraterrestre

Concepto artístico de un exoplaneta visto desde su luna.
Crédito: IAU/L. Calçada

Porque, según Hippke, las civilizaciones en supertierras serán menos proclives a explorar las estrellas. En su lugar, en cierto modo estarán confinadas a su planeta natal. Es decir, su astronomía puede que se centre en el uso de láseres y radio telescopios para intentar comunicarse con otros lugares. Eso, en lugar de enviar sondas o naves. También es posible que esas civilizaciones se centren en métodos de propulsión diferentes.

Como el caso de las velas solares y la propulsión nuclear que mencionaba anteriormente. Sus limitaciones son diferentes y pueden alcanzar velocidades de hasta una décima parte de la de la luz. Nuestra propia civilización está trabajando en ese tipo de tecnologías, aunque todavía estamos dando los primeros pasos. El ejemplo más sencillo es el de Breakthrough Starshot. El objetivo es llegar a Próxima Centauri utilizando una vela solar microscópica que llegue al 20% de la luz. Si funciona, llegarán a Próxima Centauri tan solo 20 años después de abandonar la Tierra.

Los cohetes nucleares son otra posibilidad, pero no los ascensores espaciales. Abraham Loeb también destaca las limitaciones que plantea un planeta alrededor de una estrella de masa baja para la humanidad. Porque, es de suponer, en algún momento intentaremos colonizar otros lugares de la galaxia. No es solo aplicable a un hipotético programa espacial extraterrestre. En algún momento, el Sol agotará su combustible.

Un programa espacial extraterrestre no se parecería al nuestro

Concepto artístico de varios de los planetas del sistema de TRAPPIST-1.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Cuando eso suceda, nuestros descendientes lejanos tendrán que buscar un nuevo hogar. Entre esos posibles destinos, habrá sistemas con varios planetas alrededor de estrellas con poca masa. Como, quizá, TRAPPIST-1. Y, aunque fuese más difícil escapar de su zona habitable, tampoco habría motivo para ello. A fin de cuentas, es una enana roja con muy poca masa, solo el 9% de la del Sol.

Por lo que consume su hidrógeno con tanta lentitud que durará mucho tiempo. Quizá hasta 10 billones de años. 1.000 veces más que la vida del Sol. No podemos olvidar esa perspectiva. Es posible que una civilización en un entorno así no necesite preocuparse mucho por la exploración interestelar. Aunque, seguramente, sí se interesarán por descubrir si hay vida en otros lugares de la galaxia.

En cualquier caso, la Tierra es el único planeta habitado que conocemos. Estos estudios nos ayudan a hacernos preguntas para las que no tenemos ningún ejemplo que podamos analizar. Todo ello es necesario para entender desde cómo puede aparecer la vida a cómo se desarrolla la tecnología y en qué situaciones cada tipo es útil. Aunque lo tendrían más difícil, puede que las civilizaciones extraterrestres, si las hay, también estén buscándonos…

Los estudios son Abraham Loeb; “Interstellar Escape from Proxima b is Barely Possible with Chemical Rockets”. Está disponible en arXiv. Y Michael Hippke; “Spaceflight from Super-Earths is difficult”. También disponible en arXiv.

Referencias: Universe Today

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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1 respuesta

  1. Bondergirl dice:

    Creo que ya lo había leído pero, si fue así, ya lo leí!

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