¿Son reales los viajes interestelares?
¿Son reales los viajes interestelares?

Video: ¿Son reales los viajes interestelares?

Video: ¿Son reales los viajes interestelares?
Video: Top 10 Inventos De Nikola Tesla | NT #12 2024, Marcha
Anonim

El autor del artículo cuenta en detalle acerca de cuatro tecnologías prometedoras que brindan a las personas la oportunidad de llegar a cualquier lugar del Universo durante una vida humana. A modo de comparación: usando tecnología moderna, el camino hacia otro sistema estelar tomará alrededor de 100 mil años.

Desde que el hombre miró por primera vez el cielo nocturno, hemos soñado con visitar otros mundos y ver el Universo. Y aunque nuestros cohetes de combustible químico ya han alcanzado muchos planetas, lunas y otros cuerpos del sistema solar, la nave espacial más lejana de la Tierra, la Voyager 1, cubrió solo 22,3 mil millones de kilómetros. Esto es solo el 0.056% de la distancia al sistema estelar conocido más cercano. Usando tecnología moderna, el camino hacia otro sistema estelar tomará alrededor de 100 mil años.

Sin embargo, no es necesario actuar como siempre lo hemos hecho. La eficiencia de enviar vehículos con una gran masa de carga útil, incluso con humanos a bordo, a distancias sin precedentes en el universo puede mejorarse en gran medida si se utiliza la tecnología adecuada. Más específicamente, hay cuatro tecnologías prometedoras que pueden llevarnos a las estrellas en mucho menos tiempo. Aquí están.

una). Tecnología nuclear. Hasta ahora en la historia de la humanidad, todas las naves espaciales lanzadas al espacio tienen una cosa en común: un motor de combustible químico. Sí, el combustible para cohetes es una mezcla especial de productos químicos diseñada para proporcionar el máximo empuje. La frase "productos químicos" es importante aquí. Las reacciones que dan energía al motor se basan en la redistribución de enlaces entre átomos.

¡Esto limita fundamentalmente nuestras acciones! La inmensa mayoría de la masa de un átomo cae sobre su núcleo: 99, 95%. Cuando comienza una reacción química, los electrones que giran alrededor de los átomos se redistribuyen y generalmente liberan como energía alrededor del 0, 0001% de la masa total de los átomos que participan en la reacción, según la famosa ecuación de Einstein: E = mc2. Esto significa que por cada kilogramo de combustible que se carga en el cohete, durante la reacción, recibe una energía equivalente a aproximadamente 1 miligramo.

Sin embargo, si se utilizan cohetes de propulsión nuclear, la situación será drásticamente diferente. En lugar de depender de los cambios en la configuración de los electrones y la forma en que los átomos se unen entre sí, puede liberar una cantidad relativamente grande de energía al influir en cómo los núcleos de los átomos están conectados entre sí. Cuando fisión un átomo de uranio bombardeándolo con neutrones, emite mucha más energía que cualquier reacción química. 1 kilogramo de uranio-235 puede liberar una cantidad de energía equivalente a 911 miligramos de masa, que es casi mil veces más eficiente que el combustible químico.

Podríamos hacer motores aún más eficientes si domináramos la fusión nuclear. Por ejemplo, un sistema de fusión termonuclear controlada por inercia, con la ayuda del cual sería posible sintetizar hidrógeno en helio, tal reacción en cadena ocurre en el Sol. La síntesis de 1 kilogramo de combustible de hidrógeno en helio convertirá 7,5 kilogramos de masa en energía pura, que es casi 10 mil veces más eficiente que el combustible químico.

La idea es obtener la misma aceleración para un cohete durante un período de tiempo mucho más largo: cientos o incluso miles de veces más que ahora, lo que les permitiría desarrollarse cientos o miles de veces más rápido que los cohetes convencionales actuales. Tal método reduciría el tiempo de vuelo interestelar a cientos o incluso decenas de años. Se trata de una tecnología prometedora que podremos utilizar para el 2100, según el ritmo y la dirección del desarrollo de la ciencia.

2). Un rayo de láseres cósmicos. Esta idea está en el corazón del proyecto Breakthrough Starshot, que ganó prominencia hace unos años. Con los años, el concepto no ha perdido su atractivo. Mientras que un cohete convencional lleva combustible y lo gasta en aceleración, la idea clave de esta tecnología es un haz de potentes láseres que le darán a la nave espacial el impulso necesario. En otras palabras, la fuente de aceleración estará desacoplada del propio barco.

Este concepto es emocionante y revolucionario en muchos sentidos. Las tecnologías láser se están desarrollando con éxito y se están volviendo no solo más poderosas, sino también altamente colimadas. Entonces, si creamos un material similar a una vela que refleja un porcentaje suficientemente alto de luz láser, podemos usar un disparo láser para hacer que la nave espacial desarrolle velocidades colosales. Se espera que la "nave estelar" que pesa ~ 1 gramo alcance una velocidad de ~ 20% de la velocidad de la luz, lo que le permitirá volar a la estrella más cercana, Proxima Centauri, en solo 22 años.

Por supuesto, para esto tendremos que crear un enorme haz de láseres (unos 100 km2), y esto debe hacerse en el espacio, aunque esto es más un problema de costos que la tecnología o la ciencia. Sin embargo, hay una serie de desafíos que deben superarse para poder llevar a cabo un proyecto de este tipo. Entre ellos:

  • una vela sin apoyo girará, se requiere algún tipo de mecanismo estabilizador (aún no desarrollado);
  • la imposibilidad de frenar cuando se llega al punto de destino, ya que no hay combustible a bordo;
  • incluso si resulta escalar el dispositivo para transportar personas, una persona no podrá sobrevivir con una gran aceleración, una diferencia significativa en la velocidad en un corto período de tiempo.

Quizás algún día las tecnologías puedan llevarnos a las estrellas, pero todavía no existe un método exitoso para que una persona alcance una velocidad equivalente a ~ 20% de la velocidad de la luz.

3). Combustible de antimateria. Si aún queremos llevar combustible con nosotros, podemos hacerlo lo más eficiente posible: se basará en la aniquilación de partículas y antipartículas. A diferencia del combustible químico o nuclear, donde solo una fracción de la masa a bordo se convierte en energía, la aniquilación de partículas y antipartículas utiliza el 100% de la masa tanto de partículas como de antipartículas. La capacidad de convertir todo el combustible en energía de impulsos es el nivel más alto de eficiencia de combustible.

Surgen dificultades en la aplicación de este método en la práctica en tres direcciones principales. Específicamente:

  • creación de antimateria neutra estable;
  • la capacidad de aislarlo de la materia ordinaria y controlarlo con precisión;
  • producir antimateria en cantidades suficientemente grandes para el vuelo interestelar.

Afortunadamente, ya se está trabajando en los dos primeros temas.

En la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), donde se encuentra el Gran Colisionador de Hadrones, hay un enorme complejo conocido como la "fábrica de antimateria". Allí, seis equipos independientes de científicos están investigando las propiedades de la antimateria. Toman antiprotones y los ralentizan, lo que obliga al positrón a unirse a ellos. Así es como se crean los antiatómicos o antimateria neutra.

Aíslan estos antiatomos en un recipiente con campos eléctricos y magnéticos variables que los mantienen en su lugar, lejos de las paredes de un recipiente hecho de materia. A estas alturas, a mediados de 2020, han aislado y estabilizado con éxito varios antiatómicos durante una hora a la vez. Durante los próximos años, los científicos podrán controlar el movimiento de la antimateria dentro del campo gravitacional.

Esta tecnología no estará disponible para nosotros en un futuro cercano, pero puede resultar que nuestra forma más rápida de viajar interestelar sea un cohete de antimateria.

4). Nave espacial sobre materia oscura. Esta opción ciertamente se basa en la suposición de que cualquier partícula responsable de la materia oscura se comporta como un bosón y es su propia antipartícula. En teoría, la materia oscura, que es su propia antipartícula, tiene una probabilidad pequeña, pero no nula, de aniquilarse con cualquier otra partícula de materia oscura que colisione con ella. Potencialmente, podemos utilizar la energía liberada como resultado de la colisión.

Existe una posible evidencia de esto. Como resultado de las observaciones, se ha establecido que la Vía Láctea y otras galaxias tienen un inexplicable exceso de radiación gamma proveniente de sus centros, donde la concentración de energía oscura debería ser la más alta. Siempre existe la posibilidad de que exista una explicación astrofísica simple para esto, por ejemplo, los púlsares. Sin embargo, es posible que esta materia oscura todavía se esté aniquilando consigo misma en el centro de la galaxia y, por lo tanto, nos da una idea increíble: una nave estelar sobre materia oscura.

La ventaja de este método es que la materia oscura existe literalmente en todas partes de la galaxia. Esto significa que no tenemos que llevar combustible con nosotros en el viaje. En cambio, el reactor de energía oscura simplemente puede hacer lo siguiente:

  • tomar cualquier materia oscura que esté cerca;
  • acelerar su aniquilación o permitir que se aniquile naturalmente;
  • Redirigir la energía recibida para ganar impulso en cualquier dirección deseada.

Un ser humano podría controlar el tamaño y la potencia del reactor para lograr los resultados deseados.

Sin la necesidad de llevar combustible a bordo, muchos de los problemas de los viajes espaciales impulsados por propulsión desaparecerán. En cambio, seremos capaces de lograr el anhelado sueño de cualquier viaje: una aceleración constante e ilimitada. Esto nos dará la habilidad más impensable: la capacidad de llegar a cualquier lugar del Universo durante una vida humana.

Si nos limitamos a las tecnologías de cohetes existentes, necesitaremos al menos decenas de miles de años para viajar desde la Tierra hasta el sistema estelar más cercano. Sin embargo, los avances significativos en la tecnología de motores están al alcance de la mano y reducirán los tiempos de viaje a una vida humana. Si podemos dominar el uso de combustible nuclear, rayos láser cósmicos, antimateria o incluso materia oscura, cumpliremos nuestro propio sueño y nos convertiremos en una civilización espacial sin el uso de tecnologías disruptivas como los motores warp.

Hay muchas formas posibles de convertir las ideas basadas en la ciencia en tecnologías de motores de próxima generación viables y del mundo real. Es muy posible que a finales de siglo la nave espacial, que todavía no ha sido inventada, sustituya a New Horizons, Pioneer y Voyager como los objetos más distantes de la Tierra creados por el hombre. La ciencia ya está lista. Nos queda mirar más allá de nuestra tecnología actual y hacer realidad este sueño.

Recomendado: