Un ritmo imperceptible, una oscilación minúscula pero revolucionaria: Caltech una membrana muy fina vibraba bajo la presión de un láser. Puede parecer un experimento de física más, pero detrás de esta danza de luz se esconde un descubrimiento extraordinario. Es un paso adelante en el propulsión fotónica, el principio que podría permitir a las sondas espaciales llegar a otras estrellas sin combustible, impulsadas únicamente por la presión de la luz.
¿Qué es la propulsión de fotones y por qué es importante?
La propulsión fotónica utiliza la presión ejercida por la luz sobre una superficie reflectante. Aunque los fotones no tienen masa, transfieren un momento muy pequeño cuando golpean un objeto. Si enfocas un flujo de fotones sobre una vela ultraligera, ésta puede acelerarse en el espacio sin necesidad de combustible.
La idea no es nueva: las velas solares, que utilizan la luz solar para impulsarse, ya se han probado con éxito, como en el caso de la Vela ligera 2, lanzado en 2019 por la Planetary Society. Sin embargo, para los viajes interestelares, la luz solar no es suficiente. Aquí es donde el láser de alta potencia, lo que podría impulsar las sondas a velocidades nunca antes alcanzadas.
El experimento de Caltech: un trampolín-vela de luz
El equipo de la California Institute of Technology Probamos una vela microscópica fabricada con nitruro de silicio, un material extremadamente ligero y resistente. El estudio, publicado en Nature Photonics (lo enlazo aqui), describe un dispositivo cuadrado de sólo 40 micrómetros de cada lado y 50 nanómetros de espesor.:menos que un cabello humano.
El experimento tenía un objetivo clave: medir con precisión la fuerza ejercida por la luz láser sobre una vela ultraligera. Para ello, los investigadores suspendieron la vela con resortes microscópicos y dirigieron un rayo láser a su superficie. El efecto observado fue una vibración similar a la de un trampolín. Al analizar estos movimientos, el equipo pudo calcular el empuje generado por el láser.
¿Por qué es un paso adelante?
Hasta ahora, la propulsión de fotones se ha estudiado principalmente en teoría o con experimentos a mayor escala, como las velas solares. Esta prueba en cambio:
- Demuestra la viabilidad de velas extremadamente delgadas y ligeras para viajes espaciales;
- Ofrece medición directa del empuje del láser., útil para futuras aplicaciones prácticas;
- Confirma que materiales como el nitruro de silicio pueden soportar la radiación láser sin deformarse ni deteriorarse.
Esta investigación abre el camino para el diseño de sondas espaciales masa muy pequeña, capaz de alcanzar velocidades extraordinarias gracias a los rayos láser.
Hacia las estrellas: Breakthrough Starshot y el sueño de Alpha Centauri
El proyecto más ambicioso que se centra en la propulsión fotónica es Avance de Starshot, lanzado en 2016 por Stephen Hawking y el multimillonario Yuri Milner. El objetivo es enviar microsondas hacia Alpha Centauri, el sistema estelar más cercano a la Tierra, aproximadamente A 4,37 años luz de distancia.
¿Cómo? Con un Láser terrestre de 100 gigavatios, que empujaría una vela que pesa unos pocos gramos hasta el 20% de la velocidad de la luz. A esta velocidad, una microsonda tardaría sólo 20 años para llegar a Alfa Centauri, en lugar de los miles de años necesarios con la tecnología actual.
El experimento de Caltech es fundamental porque ayuda a llenar una de las principales lagunas del proyecto: comprender cómo responden las velas a la radiación láser. Aún quedan muchos desafíos por afrontar, entre ellos:
- Estabilidad de la vela: Debe mantener el rumbo sin desviaciones.
- Resistencia al daño: La intensidad del láser no debe destruirlo.
- Precisión del láser: Debe dirigirse a enormes distancias sin dispersión.
¿Y ahora qué? El futuro de la propulsión fotónica
Los próximos pasos en la investigación incluyen el desarrollo de materiales avanzados, capaz de absorber menos calor y mantener la estabilidad estructural bajo el empuje del láser. Además, será necesario mejorar las técnicas de Corrección automática de la vela, para que pueda permanecer alineado con el rayo láser durante largos viajes interestelares.
Si se superan estos obstáculos, podríamos asistir al lanzamiento de las primeras sondas dentro de unas décadas. fuera del sistema solar, convirtiendo la exploración interestelar de un sueño a una realidad.
El experimento de Caltech demuestra que se ha dado el primer paso. La luz podría realmente convertirse en el combustible del futuro para viajes espaciales ilimitados.
