Sondas de espuma de carbono para vuelos interestelares muy rápidos

Un estudio de materiales innovadores revela que sondas especiales hechas como burbujas de espuma de carbono permitirían viajes interestelares a velocidades inimaginables en la actualidad.

Un nuevo estudio encuentra que las naves espaciales hechas de burbujas de espuma de carbono podrán ir de la Tierra a Alpha Centauri en "solo" 185 años, impulsadas solo por la energía del sol.

Un enjambre de estas sondas de espuma de carbono (con aerógrafo para ser precisos) podría acelerar el viaje interestelar o ayudar a descubrir y estudiar el misterioso Planeta X de nuestro sistema solar, si existe.

Los viajes interestelares o viajes como para detectar planetas muy fríos (como el hipotético Planeta X) serían posibles con el uso de burbujas de espuma de carbono.

Los cohetes convencionales impulsados ​​por reacciones químicas son actualmente la principal forma de propulsión espacial. Sin embargo, no son tan eficientes como llegar a otra estrella en la vida humana.

Por ejemplo, Alpha Centauri, el sistema estelar más cercano a la Tierra, se encuentra aproximadamente a 4,37 años luz de distancia: más de 25,6 billones de millas (41,2 billones de kilómetros) o unas 276.000 veces la distancia de la Tierra. en el sol. La nave espacial Voyager 1 de la NASA, lanzada en 1977 y en el espacio interestelar desde 2012, se necesitarían unos 75.000 años para llegar a Alpha Centauri si la sonda estaba apuntando en la dirección correcta (que NO ES).

¿El problema? Es el propulsor

Todos los propulsores de naves espaciales convencionales utilizan un propulsor. Los viajes interestelares largos requieren una gran cantidad de propulsor, lo que hace que la nave espacial sea pesada (y por lo tanto necesita más propulsor, y así sucesivamente en un bucle). En resumen, un problema que se agrava exponencialmente con el aumento de tamaño.

Luz que viaja

Por lo tanto, investigaciones anteriores han sugerido que la "navegación ligera" puede ser uno de los pocos métodos técnicamente factibles de llevar una sonda a otra estrella a lo largo de la vida humana.

Aunque la luz no ejerce mucha presión, los científicos han determinado que lo poco que aplica podría tener un efecto importante. De hecho, numerosos experimentos han demostrado que las "velas solares" pueden depender de la luz solar para su propulsión, con un espejo lo suficientemente grande y una nave espacial lo suficientemente ligera.

Breakthrough Starshot: abajo con mariposas espaciales

La iniciativa Avance de Starshot $ 100 millones, anunciados en 2016, apuntan a lanzar enjambres de naves espaciales del tamaño de un microchip en Alpha Centauri, cada una con velas extraordinariamente delgadas e increíblemente reflectantes. El plan es que estas pequeñas "mariposas espaciales" vuelen hasta un 20% de la velocidad de la luz, alcanzando Alpha Centauri en unos 20 años.

Un inconveniente del proyecto Starshot es que requiere la matriz láser más poderosa jamás construida para propulsar aviones hacia afuera. No solo no existe actualmente la tecnología para construir esta matriz, sino que los costos totales estimados del proyecto para acelerar los viajes interestelares podrían oscilar entre $ 5 y $ 10 mil millones.

La alternativa: burbujas de espuma de carbono

En el nuevo estudio, los astrofísicos sugirieron que una opción más barata podría incluir "burbujas" especiales hechas de espuma de carbono.

Los investigadores encontraron que las sondas hechas de este material podrían hacer que los viajes interestelares fueran más rápidos que cualquier cohete, impulsado únicamente por la luz solar, sin la necesidad de un láser gigante.

Para desarrollar una forma en que la luz solar pueda propulsar una vela ligera a velocidades interestelares útiles, los investigadores analizaron investigaciones científicas anteriores en busca de materiales fuertes y ligeros.

Optaron por la aerografía, una espuma de carbono 15.000 veces más ligera que el aluminio.

Las maravillas de la aerografía

Los científicos calcularon que una esfera hueca de aerógrafo de aproximadamente 1 metro de diámetro con una capa de 1 micra de grosor (aproximadamente el 1% del ancho de un cabello humano promedio) pesaría solo cinco millonésimas de libra (2,3 miligramos).

Si una esfera de este tipo con 0,035 onzas (1 gramo) de carga útil se liberara aproximadamente a una unidad astronómica (UA) del sol, la luz solar la impulsaría a velocidades de hasta aproximadamente 114.000 mph (183.600 kilómetros por hora), tres veces. la de la Voyager 1.

(Una AU es la distancia media Tierra-Sol, que es aproximadamente 93 millones de millas o 150 millones de km).

Una esfera así tardaría solo 3,9 años en alcanzar la órbita de Plutón.

Si una esfera de este tipo se liberara aproximadamente a 0,04 unidades astronómicas del sol (más cerca que la sonda solar Parker de la NASA), la luz solar más intensa aceleraría la nave espacial a casi 15,4 millones de mph (24,8 millones de kilómetros por hora). ).

Podría viajar la distancia de 4,2 años luz entre la Tierra y Proxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro sistema solar, en 185 años.

Una reconstrucción artística de la superficie de Alpha Centauri

Viajando "en una burbuja" entre las estrellas

Cuanto más grande sea la esfera, más rápido podría ir o más carga útil podría transportar.

Lo que me sorprende de nuestros resultados es el hecho de que la potencia de salida de una estrella, en nuestro caso el sol, puede usarse para empujar una sonda interestelar a las estrellas más cercanas sin la necesidad de una fuente de energía adicional a bordo.

René Heller, astrofísico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Göttingen, Alemania.

Los investigadores sugirieron que estas naves espaciales podrían transportar un láser de 32 vatios que pesa solo dos milésimas de libra (1 gramo).

A pesar del peso, este rayo láser podría ayudar a los investigadores a detectar efectos gravitacionales. Este último, a su vez, podría ayudar a revelar la presencia de mundos que de otro modo serían demasiado oscuros y fríos para ser detectados, como el hipotético Planeta X, dice Heller.

Burbujas de espuma de carbono: costos

Los científicos han estimado que desarrollar un prototipo de burbujas espaciales de espuma de carbono podría costar un millón de dólares.

Cada nave espacial de espuma de carbono podría construirse por alrededor de $ 1.000 o menos. Un lanzamiento para implementar y probar estos barcos podría costar alrededor de $ 10 millones.

Burbujas de espuma de carbono: ¿que riesgos?

El mayor riesgo con este proyecto ahora es que nadie ha construido una estructura de aerógrafo más grande que unas pocas pulgadas. Y necesitamos algo que tenga unos pocos metros de largo.

Sin embargo, los investigadores están en contacto con experimentadores que sugieren que la creación de estructuras tan grandes es posible en principio.

Otro problema de no poca importancia es el de la gestión. Actualmente no hay forma de controlar la trayectoria de las burbujas una vez que se han desplegado.

Entrega marciana

Si la electrónica y el equipo a bordo pudieran permitir maniobras activas, "sería posible transportar pequeñas masas (de 1 a 100 gramos) entre la Tierra y Marte en unas pocas semanas", dice Heller. Los habitantes de la colonia podrían pedir esa bonita funda de teléfono en Amazon Mars

Actualmente, los investigadores están llevando a cabo experimentos para probar qué tan bien el aerografito absorbe y refleja la luz. Detallaron sus hallazgos en línea el mes pasado. en la revista Astronomy & Astrophysics.

En el futuro, en resumen, los cohetes convencionales llevarán burbujas de espuma de carbono al espacio. Y la luz del sol los impulsará entre las estrellas.

Amigos de Alpha Centauri, ¡aquí vamos!