Viajes espaciales (I)

El espacio: la ultima frontera

Uno de los grandes problemas que enfrentan la exploración y el descubrimiento espacial, desde hace un siglo, es lo que los ingenieros conocen como “d”, distancia. Durante sus 200.000 años de historia, los seres humanos se han movido de un lugar a otro haciendo uso, principalmente, de sus dos piernas. Sin embargo, y como es de costumbre, quisimos ir más rápido y más lejos, y para eso hicimos uso de herramientas. Las primeras herramientas de transporte fueron los barcos y los caballos, en ese orden. Junto con la bicicleta y los primeros automóviles, estas herramientas nos permitieron desplazarnos decenas de kilómetros en un día, sin tener que hacer mucho esfuerzo. Luego vinieron los aviones, los trenes y las autopistas.

Eso en cuando al viaje horizontal. Si, ya sé, un avión viaja verticalmente, pero el objetivo de volar en avión no es ir hacia arriba, si no ir hacia algún otro lado sobre la tierra. La historia del viaje vertical, la historia de la lucha contra la gravedad, es increíblemente corta. Salvo por leyendas e intentos esporádicos por parte de algún visionario, esfuerzos concretos para escapar del globo no fueron realizados si no hasta el siglo XX, y fueron exitosos recién a partir de 1957 con la sonda Sputnik, que fue capaz de orbitar nuestro planeta, cayendo hacia él, pero provisto de una velocidad tangencial tal que cada segundo, se alejaba una distancia igual a su caída.

Dije que el principal problema es “d”. Quizás debería haber dicho “h”, height, altura. ¿Que les parece si hacemos una comparación?

Para llevar una carga pesada unos 100km, necesitamos hacer uso, aproximadamente, de 30 litros de nafta. O sea, 0,03 metros cúbicos.

Para llevar su carga a una altura de unos 150km, el Trasbordador Espacial usa 2.000.000 litros de hidrógeno liquido, o 2000 litros, además de 1.000.000 kg de combustible solidó. En otras palabras, una enorme cantidad de combustible. Acá tienen una “representación visual”.





¡Semejante poder y aun así, no ha escapado de la gravedad terrestre! Independientemente del sistema de propulsión, viajar horizontalmente siempre va a ser enormemente más barato que viajar verticalmente. Esta es una conclusión inescapable e inalterable que resulta únicamente de las fuerzas involucradas: es independiente de la naturaleza del transporte. A igualdad de condiciones, desplazarse en dirección opuesta al vector gravitacional requiere mayor energía que desplazarse en otras direcciones.

Verdaderamente, es una lastima que una montaña tan alta nos aleje tan efectivamente de la posibilidad de viajar a otros mundos.



Escalando la montaña

Escapar de la gravedad de nuestro planeta será siempre un obstáculo tremendo para la exploración espacial, pero los científicos y los ingenieros, aquellos seres serios, que no tienen creatividad y a quienes solo les gusta la matemática, tienen algunas ideas. Algunas de ellas son parecen ser producto de investigaciones con LSD durante los años 70.

La base lunar

Hoy sabemos que hay agua en la Luna. Esta muy dispersa y tendría que ser extraída, ¡pero hay! Una de las cosas buenas que tiene el agua es que se puede usar para hacer combustible. Simplemente aplicando una corriente eléctrica podemos dividir la molécula de agua en sus átomos constituyentes, hidrógeno y oxígeno. Así, obtenemos un buen combustible para impulsar nuestras naves.

Pero estas naves tendrían que ser construidas también en la luna, o al menos, parte de ellas. Por suerte, también hay materiales como aluminio presentes en el astro nocturno. Ciertamente, la capacidad de vivir y de construir naves espaciales sobre la superficie lunar no es algo que se adquiere de la noche a la mañana, pero las dificultades a encontrar serían técnicas. No hay nada que haga que sea imposible, a priori, establecer una colonia lunar con fábricas y hangares. Sería difícil, y llevaría muchos años, pero eso no nos ha frenado antes.

A largo plazo, bases lunares y bases en asteroides capturados serían los centros ideales de producción, construcción y reunión de grandes naves espaciales. Asteroides ricos en minerales y en metales podrían ser minados y/o estrellados contra la luna para conseguir la materia prima para la construcción de las naves de exploración. Afortunadamente, las misiones a la luna programadas para el 2020 por varias naciones y agencias espaciales pueden servir como primer paso para la fundación de estas colonias. Si bien esto solucionaría el problema del increíble gasto energético necesario para poner en órbita una nave espacial, aun habría que acercar a ella los tripulantes.

Escalera al cielo

Quizás esta sea la más alocada, revolucionaria y disparatada de todas ideas que integran este artículo, pero también, de ser realidad, representaría el mayor logro tecnológico de todas ellas, y la recompensa de la labor sería simplemente, inimaginable. Se trata, señoras y señores, de un ascensor al cielo. Si, no es una escalera, pero ustedes tampoco se hubieran privado del uso de ese titulo. Si por construir la torre de babel, dios separo a los hombres haciéndoles hablar distintas lenguas, por construir este ascensor, el castigo adecuado sería colocar a cada humano a 1000 años luz de distancia el uno del otro, sacarles la boca, hacerles hablar al revés, en señas pero con los pies, y con los ojos vendados.

Dentro del dominio de las construcciones épicas, aquel club al cual pertenecen estructuras como la esfera de Dyson, el mundo anillado de Larry niven y Rama, el ascensor espacial es una estructura enorme de cientos de kilómetros de construcción vertical. El mismo llegaría a su fin luego de un recorrido de más de 36.000 km, probablemente llegando a la superficie de un asteroide capturado y puesto en una orbita geoestacionaria. A pesar de tener semejante longitud, tendría un espesor de unos pocos centímetros, y estaría compuesto por algún material hipotético, altamente resistente. Recientemente, la creación de nanotubos de carbono ha revivido esta idea, ya que los mismos, aun en su infancia, representan el material con el mayor potencial para soportar las increíbles cargas a las cuales sería sometida la estructura. Sobre este cable treparían contenedores llevando materiales y gente al espacio, a un costo por viaje muchísimas veces inferior a los de un viaje en cohete.

Creo que es una linda idea, pero probablemente sea impracticable durante miles de años, y a esa escala de tiempo, es enteramente posible que surjan ideas que cumplan el mismo objetivo (reducir el costo del viaje a altas orbitas terrestres) de manera más simple. Acá si hay imposibilidades técnicas aun no resueltas sobre las respecto de las cuales no se puede predecir prácticamente nada. Es una linda idea que puede impulsar el desarrollo de muchas increíbles tecnologías, pero por el momento, se trata más de un ejercicio mental que un proyecto.

El riel

Otra forma de mandar objetos al cielo es algo caricaturesca en naturaleza. Ponemos una rampa en las vias del tren, esperamos y listo: un tren espacial. El concepto es lograr hacer un tiro balístico que propulse un proyectil a una orbita estable. El Columbiad imaginado por Julio Verne en su novela “De la Tierra a la Luna” es un excelente ejemplo de esta tecnología. El problema es que hay un limite a la aceleración que pueden soportar nuestros cuerpos. Si nos disparamos al espacio como la bala de un cañón, estaríamos muertos antes de recorrer la mitad del cañón.

Una forma de anular esta complicación es hacer una estructura muy larga, de unos 2000km por ejemplo. Luego, se propulsa el proyectil o nave a lo largo de esta estructura. Se debe minimizar cualquier contacto con la superficie de la estructura, y se deben tomar cuidados extremos parareducir la fricción con la misma a fin de no desperdiciar energía . Estas condiciones apuntan a una misma tecnología: Maglev. Haciendo levitar una nave sobre rieles magnéticos se elimina la fricción superficial y, provista la nave de un campo magnético suficiente, podemos impulsarla a enormes velocidades haciendo usa de las fuerzas de atracción y repulsión electromagnéticas.

Otra tecnología similar es la utilizada para crear los cañones de riel, que usan un mecanismo similar para propulsar proyectiles a enormes velocidades. Ambas tecnologías podrían ser utilizadas para propulsar una nave, que podría luego usar o no otro tipo de propulsión para completar el viaje. La diferencia entre estas tecnologías y las naves de propulsión con combustible liquido actuales es que reducen el peso de la nave ya que eliminan la necesidad de llevar combustible para llevar combustible. Parte del peso de una nave espacial, proviene del propio combustible que lleva. En definitiva, gran parte del combustible simplemente es utilizado para poder levantar el resto del combustible, el cual es usado para propulsar la nave. En estos sistemas, por lo contrario, el combustible permanece siempre en tierra, no forma parte de la nave, lo cual reduce la cantidad de energía necesaria para el viaje. Al ser reutilizable, también reduciría los costos de fabricación de las naves espaciales, al reducir la complejidad y tamaño de sus sistemas de propulsión.


Años luz

El siguiente gran problema es “t”, el tiempo. De nada sirve poder viajar de A a B si no vamos a llegar vivos. Las distancias interestelares se miden en años luz, tomando así como unidad la distancia que recorre la luz en un año. Recordemos que recorre 300.000.000 metros en un segundo. ¿Con semejante espacio a atravezar entre las estrellas, como podríamos llegar a ellas sin morir en el intento? A priori, pareciera que tendriamos que construir enormes naves, capaces de soportar varias generaciones de familias humanas, para conseguir que en el futuro, algun ser humano nacido en una nave espacial, llegue a conocer un lugar en nombre de las sociedades terrestres, aquellas que crearon su nave de miles de años de antiguedad.

Pero, por suerte, esto no es necesario, gracias a la relatividad. Pero, no me quiero meter con un tema tan ajeno al sentido comun justo ahora. Eso lo dejamos para la próxima entrega, donde vamos a ver como, habiendo escapado la gravedad terrestre, podríamos viajar a las estrellas.

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4 respuestas a Viajes espaciales (I)

  1. Fanacademia dice:

    Uy, me quedo con ganas de leer mas. Es como que se te corte la luz en el final de la película.

  2. Román dice:

    Muy interesante y lógicas las cuestiones, me gustó mucho y con ganas de seguir leyendo, justo en su mejor momento E:mc2 !!!!!. Saludos…

  3. jose dice:

    es interesante pero hay q poner cuantos viajes son los ultimos y segire leendo esto por q boy aser astronauta por q esto me inspira

  4. JUAN CASTRO FERNANDEZ dice:

    el dato de que hay agua en la luna no es correcto, empezando porque la luna no tiene atmosfera

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