En abril de 2016, el multimillonario ruso Yuri Milner anunció la creación de Breakthrough Starshot. Como parte de su organización científica sin fines de lucro (conocida como Iniciativas innovadoras), el objetivo de Starshot era diseñar una nanocraft de velas de luz que sería capaz de alcanzar el sistema estelar más cercano, Alpha Centauri (también conocido como Rigel Kentaurus), dentro de nuestra vida.
Desde su inicio, los científicos e ingenieros detrás del concepto Starshot han tratado de abordar los desafíos que tal misión enfrentaría. Del mismo modo, ha habido muchos en la comunidad científica que también han hecho sugerencias sobre cómo podría funcionar ese concepto. El último proviene del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, donde dos investigadores idearon una forma novedosa de desacelerar la nave una vez que llega a su destino.
Para recapitular, el concepto Starshot implica una pequeña nanocraft a escala de gramo que es remolcada por una vela de luz. Usando una matriz láser en tierra, esta vela de luz se aceleraría a una velocidad de aproximadamente 60,000 km / s (37,282 mps), o 20% de la velocidad de la luz. A esta velocidad, la nanocraft podría alcanzar el sistema estelar más cercano al nuestro, Alpha Centauri, ubicado a 4,37 años luz de distancia, en solo 20 años.
Naturalmente, esto presenta una serie de desafíos técnicos, que incluyen la posibilidad de una colisión con el polvo interestelar, la forma adecuada de la vela de luz y los requisitos de energía pura para alimentar la matriz láser. Pero igualmente importante es la idea de cómo una nave de este tipo se reduciría una vez que llegara a su destino. Sin láseres en el otro extremo para aplicar energía de ruptura, ¿cómo se desaceleraría la nave lo suficiente como para comenzar a estudiar el sistema?
Fue esta misma pregunta que René Heller y Michael Hippke decidieron abordar en su estudio, "La desaceleración de las velas de fotones interestelares de alta velocidad en órbitas unidas en Alpha Centauri". Heller es un astrofísico que actualmente está ayudando a la ESA con sus preparativos para la próxima misión PLAnetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO): un cazador de exoplanetas que se está desplegando como parte de su programa Cosmic Vision.
Con la ayuda del especialista en TI Michael Hippke, los dos consideraron lo que se necesitaría para que la misión interestelar llegara a Alpha Centauri, y proporcionar buenos resultados científicos a su llegada. Esto requeriría realizar maniobras de frenado una vez que llegara para que la nave espacial no sobrepasara el sistema en un abrir y cerrar de ojos. Como afirman en su estudio:
“Aunque una sonda interestelar de este tipo podría alcanzar Proxima 20 años después del lanzamiento, sin un propelente que la desacelere, atravesaría el sistema en cuestión de horas. Aquí demostramos cómo las presiones de fotones estelares del triple estelar Alpha Cen A, B y C (Proxima) pueden usarse junto con las ayudas de gravedad para desacelerar las velas solares entrantes de la Tierra ".
En aras de sus cálculos, Heller e Hippke estimaron que la nave pesaría menos de 100 gramos (3.5 onzas) y se montaría en una vela de 100.000 m² (1.076.391 pies cuadrados) de superficie. Una vez que se completaron, Hippke los adaptó en una serie de simulaciones por computadora. Con base en sus resultados, propusieron un concepto de misión completamente nuevo que elimina la necesidad de láseres por completo.
En esencia, su concepto revisado requería una nave de Autonomous Active Sail (AAS) que proporcionara su propia propulsión y poder de frenado. Esta nave desplegaría su vela mientras estaba en el Sistema Solar y usaría el viento solar del Sol para acelerarlo a altas velocidades. Una vez que llegara al Sistema Alpha Centauri, volvería a desplegar su vela para que la radiación entrante de Alpha Centauri A y B tuviera el efecto de ralentizarla.
Una ventaja adicional de esta maniobra propuesta es que la nave, una vez que se desaceleró hasta el punto de que podría explorar efectivamente el sistema Alpha Centauri, podría usar una ayuda de gravedad de estas estrellas para redirigirse hacia Proxima Centauri. Una vez allí, podría realizar la primera exploración de cerca de Proxima b, el exoplaneta más cercano a la Tierra, y determinar cómo son sus condiciones atmosféricas y superficiales.
Desde que el Observatorio Europeo del Sur anunció por primera vez la existencia de este planeta en agosto de 2016, se ha especulado mucho sobre si podría o no ser habitable. Tener una misión que podría examinarlo para verificar los marcadores reveladores (una atmósfera viable, una magnetosfera y agua líquida en la superficie) seguramente resolvería ese debate.
Como Heller explicó en un comunicado de prensa del Instituto Max Planck, este concepto presenta bastantes ventajas, pero viene con su cuota de compensaciones, entre las cuales se encuentra el tiempo que tomaría llegar a Alpha Centauri. "Nuestro nuevo concepto de misión podría producir un alto rendimiento científico, pero solo los nietos de nuestros nietos lo recibirían", dijo. “Starshot, por otro lado, funciona en una escala de tiempo de décadas y podría realizarse en una generación. Por lo tanto, podríamos haber identificado un concepto de seguimiento a largo plazo para Starshot ".
En la actualidad, Heller e Hippke están discutiendo su concepto con Breakthrough Starshot para ver si sería viable. Una persona que ha revisado su trabajo es el profesor Avi Loeb, el profesor de ciencias Frank B. Baird Jr. en la Universidad de Harvard y el presidente de la Junta Asesora de la Fundación Breakthrough. Como le dijo a Space Magazine por correo electrónico, el concepto presentado por Heller e Hippke es digno de consideración, pero tiene sus limitaciones:
"Si es posible ralentizar una nave espacial a la luz de las estrellas (y la asistencia gravitacional), entonces también es posible lanzarla en primer lugar por las mismas fuerzas ... Si es así, ¿por qué es el recientemente anunciado proyecto Breakthrough Starshot usando un láser y No la luz del sol para impulsar nuestra nave espacial? La respuesta es que nuestra matriz láser prevista puede impulsar la vela con un flujo de energía que es un millón de veces mayor que el flujo solar local.
“Al usar la luz de las estrellas para alcanzar velocidades relativistas, uno debe usar una vela extremadamente delgada. En el nuevo artículo, Heller e Hippke consideran el ejemplo de un miligramo en lugar de una vela a escala de gramo. Para una vela de área de diez metros cuadrados (según lo previsto en nuestro estudio conceptual de Starshot), el grosor de su vela debe ser solo de unos pocos átomos. Tal superficie es un orden de magnitud más delgada que la longitud de onda de la luz que pretende reflejar, por lo que su reflectividad sería baja. No parece factible reducir el peso en tantos órdenes de magnitud y, sin embargo, mantener la rigidez y la reflectividad del material de la vela.
“La principal limitación para definir el concepto de Starshot fue visitar Alpha Centauri en nuestra vida. Extender el tiempo de viaje más allá de la vida de un ser humano, como se recomienda en este documento, lo haría menos atractivo para las personas involucradas. Además, hay que tener en cuenta que la vela debe ir acompañada de componentes electrónicos que aumentarán significativamente su peso ".
En resumen, si el tiempo no es un factor, podemos imaginar que nuestros primeros intentos de alcanzar otro Sistema Solar pueden implicar un AAS impulsado y ralentizado por el viento solar. Pero si estamos dispuestos a esperar siglos para que se complete dicha misión, también podríamos considerar enviar cohetes con motores convencionales (posiblemente incluso tripulados) a Alpha Centauri.
Pero si tenemos la intención de llegar allí dentro de nuestras propias vidas, entonces una vela impulsada por láser o algo similar será el camino a seguir. ¡La humanidad ha pasado más de medio siglo explorando lo que hay en nuestro propio patio trasero, y algunos de nosotros estamos impacientes por ver qué hay al lado!
