#FelizLunes - Eres polvo de estrellas, vives en un planeta azul que da vueltas a una bola de fuego...

¿Puedes imaginar cómo serán las naves espaciales del futuro? ¡Imagina que las naves espaciales utilizarán energía nuclear como combustible en el futuro! ¿Serían estas naves espaciales lo suficientemente rápidas para alcanzar la estrella más cercana al Sol? Y si es así, ¿quién irá a bordo de esas naves espaciales? ¿Quién sería el primero en llegar a Alpha Centauri?

¡Acompáñanos hasta el final de este vídeo para averiguarlo!

El documental:

https://youtu.be/XIN8cHzgtfo

Naves espaciales del Futuro:

En la actualidad, las naves espaciales, incluso las más avanzadas y potentes de la humanidad, tienen muchos problemas para salir del sistema solar. Esto se debe principalmente a dos factores: el primero es que el universo es vasto, inmenso, y las distancias que separan todos los cuerpos celestes son tan enormes que no pueden medirse en kilómetros sino en unidades astronómicas y años luz.

Una unidad astronómica es la distancia media entre el Sol y la Tierra, equivalente a aproximadamente 149,6 millones de kilómetros. Al mismo tiempo, un año luz es la distancia que la luz recorre en un año y equivale a 9,461 billones de kilómetros.

Para las distancias dentro de nuestro sistema solar, se utilizan unidades astronómicas. Sin embargo, una vez que nos adentramos en el espacio interestelar, que es el espacio entre las estrellas de la galaxia, debemos empezar a utilizar años luz, ya que las distancias entre las estrellas se miden en miles de millones de kilómetros.

El problema de salir Hasta la fecha, ninguna nave espacial creada por el hombre ha logrado salir del sistema solar. Las dos naves espaciales que más lejos han llegado han sido las sondas de exploración espacial Voyager 1 y 2, que han logrado alcanzar los límites más lejanos del sistema solar, pasando por una zona llamada Heliopausa, que se encuentra a más de 22.700 millones de kilómetros de la Tierra, a una velocidad de más de 17 kilómetros por segundo.

Sin embargo, a pesar de que las sondas Voyager han llegado muy lejos, todavía no han salido del sistema solar, ya que los astrónomos definen que el sistema solar termina en la Nube de Oort, que es una región esférica llena de cometas, asteroides y otros cuerpos helados que cubren todo el sistema solar y se encuentran a casi un año luz del Sol.

Se estima que a la velocidad a la que se mueven las sondas Voyager 1 y 2, tardarán más de 25.000 años en salir del sistema solar por completo, y sólo entonces comenzarán su viaje hacia las estrellas.

¡25.000 años! Son muchos años. Pero, ¿por qué los Voyager tardarán tanto en abandonar el sistema solar si viajan a más de 38.000 millas por hora? Como ya hemos mencionado, la razón es que el espacio exterior es enorme. Incluso la luz, la cosa más rápida del universo, tarda mucho tiempo en recorrer esas distancias.

La tecnología moderna no nos permite alcanzar velocidades lo suficientemente altas para llegar a las estrellas en una sola vida humana; incluso visitar los planetas del sistema solar lleva varios años. La única forma de acortar el tiempo de viaje de un planeta a otro es con la ayuda de una maniobra de asistencia gravitatoria, un método que se utiliza para acelerar las naves espaciales utilizando la gravedad de los planetas.

Recuerda que la gravedad puede representarse como una fuerza que hace que los objetos con masa atraigan todo hacia ellos. Pero esta fuerza puede contrarrestarse con la velocidad, por lo que si un objeto se mueve lo suficientemente rápido, no importa si se acerca a un objeto masivo como Júpiter; si tiene suficiente velocidad, puede escapar de su atracción gravitatoria.

Gracias a esta maniobra, podemos dirigir deliberadamente las naves espaciales a la proximidad de los planetas para que estas los aceleren con su gravedad y adquieran velocidades más altas para llegar a lugares más distantes en menos tiempo.

Sin embargo, esta maniobra tiene un límite, y ese límite es el tiempo. Para acelerar las naves lo suficiente, deben pasar por los planetas más masivos, concretamente Júpiter y Saturno, pero esto solo puede hacerse una o dos veces como máximo, ya que la nave debe orbitar el Sol repetidamente y esto lleva muchos años.

Por lo tanto, si el combustible de la nave espacial o la vida útil de los instrumentos y herramientas a bordo es limitada, no podemos desperdiciar su vida útil girando alrededor del Sol tratando de acelerarlas. En estos casos, debemos utilizar nuevas tecnologías para adquirir velocidades más altas en menos tiempo.

Tecnologías que ya existen

Los científicos discuten sobre diferentes tecnologías que podrían existir en el futuro para viajar a Alfa Centauri. Sin embargo, la mayoría de ellas siguen siendo especulativas, ya que aún no existen.

Pero entre todas estas tecnologías, hay algunas que, de hecho, ya existen, y que podrían ser las que se utilicen para llegar a Alfa Centauri. Pero, ¿qué son? ¿Y quién iría a bordo de esas naves espaciales?

En primer lugar, debemos tener en cuenta que un viaje ideal a Alfa Centauri debería durar menos que una vida humana, menos de 60 años, ya que si el viaje dura más tiempo que eso, los astronautas que vayan nunca volverán.

Para conseguirlo, es necesario alcanzar velocidades cercanas a las de la luz. La luz tiene una velocidad de aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo, y con esa velocidad, tardaríamos 4,3 años en llegar a Alfa Centauri.

Pero si logramos construir una nave espacial capaz de alcanzar al menos una décima parte de la velocidad de la luz, es decir, 30.000 kilómetros por segundo, conseguiríamos llegar a Alfa Centauri en tan solo 43 años. Pero no debemos olvidar que este viaje solo sería de ida; para volver a la Tierra, necesitaríamos otros 43 años; el viaje de ida y vuelta duraría 86 años.

Teniendo en cuenta que un astronauta, de media, tiene entre 35 y 45 años, los astronautas que realicen el viaje tendrían que vivir más de 120 años para volver a la Tierra vivos. Esta no es una opción viable, ya que los humanos rara vez viven más de 100 años. Entonces, ¿cómo podríamos hacer que los astronautas que vayan a Alfa Centauri vuelvan vivos? La solución puede estar ante nuestros ojos, gracias a un concepto llamado dilatación del tiempo.

Dilatación temporal

La dilatación del tiempo es un fenómeno que surge de la teoría de la relatividad de Einstein; en términos simples, significa que el tiempo puede pasar más lento o más rápido dependiendo de la velocidad y la gravedad en la que te encuentres. Si viajara a una velocidad extremadamente alta o se acercara a un objeto masivo, como un agujero negro, experimentaría dilatación del tiempo.

Esto puede tener un impacto significativo en los viajes espaciales, especialmente cuando se alcanzan velocidades cercanas a la velocidad de la luz, como las que proponemos para el viaje a Alfa Centauri.

Por ejemplo, si una nave espacial viajara a velocidades extremadamente altas, el tiempo a bordo de la nave espacial se ralentizaría en comparación con el tiempo en la Tierra. Esto significa que los astronautas de la nave espacial experimentarían un tiempo más lento en relación con las personas de la Tierra.

En un viaje a Alfa Centauri con velocidades relativistas para los astronautas a bordo de la nave espacial, tomaría unos pocos meses o tal vez un par de años, pero para las personas en la Tierra, tomaría décadas enteras.

Aunque los astronautas no envejecerán tanto y podrán regresar a la Tierra, es probable que cuando regresen, todos sus seres queridos ya no estén aquí para recibirlos porque, aunque para los astronautas, el tiempo transcurrido fue de un par de años, en la Tierra el tiempo fue de casi un siglo.

Desafortunadamente, viajar a otras estrellas implica dejar todo atrás; quienes se aventuren en este viaje deben pagar el precio más alto, y ese precio nunca será volver a ver a sus seres queridos.

¿Qué tecnología se elegirá?

Dicho esto, considerando que el viaje a Alfa Centauri tomará más de 80 años, ¿qué tecnología se elegiría para hacerlo? Bueno, veamos las opciones:

1. Propulsión por fusión nuclear

2. Propulsión nuclear por pulsos

3. Propulsión mediante vela solar

4. Propulsión láser

1. Propulsión por fusión nuclear:

La propulsión por fusión nuclear es un concepto de propulsión espacial basado en el uso de la energía generada por la fusión nuclear controlada.

En lugar de utilizar reacciones químicas, como en los cohetes químicos convencionales, la propulsión por fusión nuclear pretende aprovechar la inmensa cantidad de energía que se libera cuando núcleos ligeros, como los de los isótopos del hidrógeno, se fusionan para formar núcleos más pesados.

El objetivo es generar un plasma abrasador y denso mediante confinamiento magnético o inercial, donde los núcleos de hidrógeno puedan fusionarse para liberar una gran cantidad de energía en forma de radiación y partículas cargadas. Esta energía liberada puede canalizarse para generar empuje y propulsar una nave espacial.

La propulsión por fusión nuclear ofrece la posibilidad de una fuente de energía mucho más eficiente y potente que los métodos de propulsión actuales, gracias a la cual se podrían alcanzar velocidades relativistas en un tiempo relativamente corto.

2. Propulsión nuclear por pulsos:

La propulsión nuclear por pulsos, también conocida como propulsión nuclear de explosión pulsada, es un concepto de propulsión espacial que consiste en utilizar explosiones nucleares controladas para generar impulsos y propulsar una nave espacial. La idea es detonar explosiones nucleares detrás de una nave espacial para crear un "empuje" que la propulse hacia adelante.

Estas explosiones nucleares, a menudo propulsadas por bombas de fusión, generarían una gran cantidad de energía en forma de radiación y plasma, que se expandiría y se dirigiría al espacio detrás de la nave, provocando así que la nave se propulse a sí misma en la dirección opuesta, alcanzando una fracción de la velocidad de la luz en solo un par de años.

Cuando las explosiones nucleares se producen en sucesión rápida, generan una serie de ondas de choque que pueden capturarse y aprovecharse para generar impulso en la nave espacial. Este impulso se conseguiría mediante un escudo o un dispositivo de empuje que absorbería y redirige la energía generada por las explosiones nucleares.

3. Propulsión por vela solar:

La propulsión por vela solar es un método teórico de propulsión espacial basado en el aprovechamiento de la presión de la radiación solar para propulsar una nave espacial. Utiliza una vela o reflector muy ligero y grande, conocido como vela solar, que refleja la radiación solar. La luz solar que incide en la vela solar ejerce presión debido al intercambio de momentum con los fotones. Aunque la presión de la luz solar es mínima, el empuje acumulado se vuelve significativo a medida que la nave espacial acelera.

Sin embargo, este tipo de propulsión presenta un problema importante. ¿Te has dado cuenta ya de cuál es? ¡Exacto! No hay suficiente luz solar en el espacio interestelar, por lo que esta tecnología podría no ser la adecuada para los viajes interestelares... ¿O sí?

4. Propulsión por láser:

La propulsión por láser es un concepto de propulsión espacial que se basa en el uso de un rayo láser de alta potencia para propulsar una nave espacial. La idea es utilizar un láser terrestre o un conjunto de láseres en órbita para enviar un rayo de luz concentrado hacia una vela espacial o un reflector montado en la nave espacial.

Cuando el rayo láser golpea la vela espacial, esta absorbe la radiación y la utiliza para generar impulso hacia adelante. La presión de la luz generada por el láser puede acelerar gradualmente la nave espacial a velocidades muy altas sin necesidad de repostar a bordo. En otras palabras, esta tecnología podría combinarse con el método anterior y crear el impulso necesario para alcanzar la velocidad deseada.

Se trata de la tecnología más prometedora para realizar el primer viaje interestelar a Alfa Centauri. Lo más probable es que el primer viaje a Alfa Centauri no se realice con un solo tipo de propulsión, sino con una combinación de todas las anteriores; es probable que se construya una nave espacial que implemente de la mejor manera posible todas las tecnologías anteriores.

Sin embargo, todas ellas tienen un gran problema, y es que, aunque estas tecnologías ya existen, aún no se han probado; todavía no hay ninguna nave espacial que sea propulsada con una vela solar o con láseres, pero poco a poco se empiezan a probar todas estas tecnologías. Y el primer viaje interestelar a Alfa Centauri seguro que tendrá al menos una de ellas.

¿Quién irá a bordo de la nave espacial?

En cuanto a las personas que emprenderán el primer viaje interestelar, no podemos decir quiénes serán porque no lo sabemos; es probable que estas personas aún no hayan nacido, o tal vez sean una de las personas que están viendo este vídeo, no es posible predecirlo.

Pero lo que sí podemos saber es que estas personas serán los miembros más valientes de la raza humana, los que apostarán todo por satisfacer el insaciable espíritu de exploración de la humanidad y la incansable búsqueda de la verdad. Serán los que dejen todo atrás para convertirse en los primeros seres interestelares; los que realicen este valiente viaje se despedirán de todos sus seres queridos.

A su regreso, no tendrán amigos ni familiares que los reciban, pero no los necesitarán porque tendrán el apoyo de toda la humanidad.

Y tú, ¿crees que alguno de los que están viendo este vídeo podría ser ese miembro de la tripulación que viajará a bordo del primer viaje interestelar?

¿Qué significará la propulsión por vela solar para el futuro de los viajes espaciales?

En general, la propulsión por vela solar es una tecnología muy prometedora que tiene el potencial de transformar los viajes espaciales en el futuro.

Robert H. Goddard no podía creer lo que veía: su cohete finalmente alcanzó una altitud de 41 pies en 2,5 segundos y aterrizó a 184 pies de distancia. Era el 16 de marzo de 1926, una fecha que cambió el mundo para siempre.

Hoy en día, el Monumento Histórico Nacional del Sitio de Lanzamiento de Cohetes Goddard conmemora el sitio del primer lanzamiento exitoso de un cohete de propulsión líquida del mundo. Puedes encontrarlo en Auburn, Massachusetts. El lugar de lanzamiento original está indicado por un marcador de granito.

Han pasado casi 97 años desde ese día, y hoy en día, la mayoría de los cohetes no tripulados que llevan naves espaciales y satélites a la órbita terrestre o a expediciones interplanetarias utilizan un sistema de propulsión líquida, como el cohete de Goddard.

Pero a los humanos les gusta mirar más allá, y desde ese día, han estado pensando en soluciones cada vez mejores: por ejemplo, queremos salir del sistema solar y alcanzar otras estrellas. Para ello, podríamos necesitar velas solares.

Como dijo el propio Goddard, "el sueño de ayer es la esperanza de hoy y la realidad del mañana".

Exploremos juntos la realidad del mañana aprendiendo sobre las velas solares y cómo funcionan.

¿Qué son las velas solares?

Las velas solares son una forma de propulsión de naves espaciales que utiliza la luz solar para empujar la nave hacia adelante. Esta tecnología revolucionaria tiene el potencial de revolucionar la exploración espacial. Según algunos científicos, podríamos utilizar velas grandes y reflectantes para capturar fotones del sol y convertirlos en empuje.

Esto significa que una nave espacial propulsada por velas solares podría viajar mucho más lejos y más rápido que los cohetes químicos tradicionales. Teóricamente, una nave propulsada por esta tecnología podría incluso viajar cerca de la velocidad de la luz.

Para funcionar correctamente, estas láminas deben ser entre 40 y 100 veces más delgadas que una hoja de papel, ¡y pueden ser tan grandes como campos de fútbol!

¿Qué tipo de material se utiliza para las velas solares?

Los materiales que se utilizan para las velas solares dependen de la misión. Algunos de los materiales más comunes son:

Mylar aluminizado: Es una película de poliéster fuerte y fina.

CP-1: Es un material aislante de calidad espacial. Ambos materiales han sido probados y utilizados anteriormente en el espacio.

Fibras de carbono: Ofrece la mayor durabilidad, pero puede ser más caro de producir.

¿Cómo es el diseño de una vela solar?

El diseño de la vela también es crucial para su éxito, ya que debe ser ligera y lo suficientemente fuerte para soportar las duras condiciones del espacio. Hay tres tipos básicos de diseños de velas solares a corto plazo:

El sistema de vela solar cuadrada estabilizada en 3 ejes.

Las velas heliogiro.

Las velas de disco giratorio.

Tipos de velas solares

La primera vela solar se parece mucho a una cometa y utiliza una estructura rígida para extender y suspender el material de la vela en el espacio para captar la luz solar. El diseño del heliogyro fue considerado inicialmente por el Laboratorio de Propulsión a Chorro para una misión al cometa Halley.

La vela consta de varias palas muy largas que se extienden desde un cubo central. Las palas se despliegan desde rodillos haciendo girar la nave. La fuerza centrípeta tira de las velas hacia afuera, desenrollándolas. El vehículo sigue girando para mantener las palas tensas.

Cambia de dirección inclinando las palas, lo que redirige la presión solar. El heliogyro es una opción atractiva porque requiere un mínimo de combustible y es muy eficiente.

Es capaz de acelerar a altas velocidades y es maniobrable, lo que lo hace adecuado para la exploración interplanetaria. Su diseño ligero también lo hace atractivo para misiones de mayor envergadura. A pesar de estas ventajas, el diseño tiene varias limitaciones, sobre todo su complejidad, falta de redundancia y falta de calificación para su uso en el espacio profundo.

La vela de disco giratorio tiene varias ventajas. Esta configuración también utiliza la rotación como medio de tensión de la película, de forma similar al heliogyro. Sin embargo, el disco giratorio tiene una película de vela continua. Una característica distintiva del disco giratorio es que también puede desplegarse pasivamente mediante el uso de la rotación.

La presión de la luz solar ejerce una pequeña cantidad de presión cuando los fotones rebotan en una superficie reflectante. Esto lo sabíamos desde los primeros trabajos de James Clerk Maxwell, pero para estar seguros necesitábamos algunos experimentos. En 1960, la NASA envió al espacio un satélite de globo metalizado, llamado Echo-1, como primer experimento de satélite de comunicaciones pasivo.

Los científicos querían asegurarse de que podíamos utilizar los satélites como medio de comunicación de un lugar de la Tierra a otro. Entre otras cosas, la nave espacial fue útil para el cálculo de la presión solar, debido a su gran relación superficie-masa. La presión de los fotones jugó al fútbol orbital con el globo de película fina del Echo-1 en órbita, y los fragmentos fueron lanzados por toda la bóveda celeste por la luz solar.

Más tarde, en los años 70, el JPL dirigió un proyecto para intentar el primer vuelo de una vela solar. El cometa Halley iba a realizar su mayor aproximación a la Tierra en 1986, y la NASA concibió la excitante idea de propulsar una sonda mediante una vela solar para encontrarse con el cometa. Al final, el proyecto fue descartado.

Se han realizado muchos otros experimentos, de todo el mundo, desde Rusia hasta Japón, pasando por América y Europa. Sin embargo, a finales del siglo XX, no se había desplegado ninguna vela solar en el espacio. Muchas sondas automáticas, empezando por la Mariner-10, utilizaron el efecto mecánico de la luz solar en sus paneles solares para cambiar su orientación, pero este método nunca se aplicó para propulsar una nave.

La rusa Znamya-2 llegó a órbita en 1993, pero no se utilizó para obtener empuje de la luz, sino como experimento para iluminar la superficie terrestre con un espejo orbital.
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