El motor láser que nos puede llevar a Marte en solo 45 días

45 días. Eso es lo que tardaría esta nueva nave espacial en llegar a Marte. No utilizará ni motor de iones alimentado con reactor nuclear — como el que está desarrollando la agencia espacial china — ni un motor de fusión para generar flujos de plasma. La nueva nave usaría propulsión térmica láser.

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Jesús Díaz

Como apunta Phys.org, esta nave — que encabeza este artículo — ha sido ideada por un grupo de ingenieros de la Universidad McGill en respuesta a un reto de la NASA: diseñar una nave que reduzca el viaje a Marte de los habituales seis a nueve meses a un máximo de 45 días, así como explorar otras partes del sistema solar en una fracción del tiempo usado por sondas como Galileo o Voyager para llegar a Jupiter o más allá de Plutón.

El objetivo inicial es poder usarla para mandar suministros de forma regular y urgente a los colonos marcianos. En un futuro, la NASA también quiere usar este tipo de naves para enviar astronautas, acortando radicalmente su exposición a la radiación espacial. Esto es uno de los grandes problemas del viaje interplanetario con cohetes de propulsión química como el Starship de Elon Musk. Este tipo de tecnología también podría ser utilizada para enviar equipos industriales pesados fabricados en la Tierra o, idealmente, en la Luna.

Cómo funciona

Según el líder del proyecto el Dr. Emmannual Duplay, "la propulsión térmica láser permite misiones de transporte rápido de 1 tonelada con matrices láser del tamaño de una cancha de voleibol”.

La propulsión térmica láser es un concepto diseñado originalmente en 1991 por Jordin Care, un físico e ingeniero aeroespacial del Lawrence Livermore National Laboratory. Es un método de propulsión que, aunque parezca extraño a primera vista, es muchísimo más sencillo y barato que el motor nuclear de iones chino o un motor de fusión. Es también factible con la tecnología actual a medio plazo.

Básicamente, la propulsión térmica láser tiene dos partes. El primero es una matriz de láseres infrarrojos montada sobre la superficie terrestre o lunar, distribuida sobre un espacio de 10 metros de diámetro y con una potencia combinada de 100 megavatios. Esta es una potencia muy modesta, apenas lo consumido por 80.000 hogares y una fracción de lo generado por una planta térmica de gas o lo producido por una planta termosolar típica como la Kathu Solar Park.

La potencia no se usaría durante mucho tiempo: sólo 58 minutos, estiman el equipo de ingeniería. Durante ese tiempo, la matriz láser concentraría su energía sobre una cámara de plasma de hidrógeno, cuyo núcleo se calentaría a 40.000 grados Kelvin (39726,85 grados centígrados). Esto provocaría un flujo de gas en torno al núcleo a 10.000K (9726.85C) que saldría disparado por una tobera mientras varios propulsores laterales mantendrían la nave alineada con el haz láser.

Al final de los 58 minutos, la nave tendría una velocidad de 17 kilómetros por segundo. Según los investigadores, llegaría a la luna en sólo 8 horas (frente a los tres días de la misión Apolo) y a Marte en sólo 46 días.

El problema de la llegada

Como apunta David Appell en Phys.org, el gran problema está en la llegada. Para decelerar la nave y que la gravedad marciana la capture para que entre órbita, el volumen de combustible químico requerido reduciría la capacidad de carga a una fracción inútil: sólo el 6%. Sólo una matriz láser equivalente en Marte podría ralentizar la nave para que marte capturase.

La alternativa es la misma usada por las últimas misiones marcianas, como la del Perseverance: utilizar la atmósfera marciana para frenar. Ahora mismo, esto es imposible con los sistemas de protección térmica actuales. La colisión con las partículas de aire marciano, por muy ligera que sea, haría que se desintegrase. Pero en estos momentos ya hay materiales en desarrollo que permitirían realizar esta operación de reentrada de la carga, que debería usar después paracaídas supersónicos como los del Perseverance y retrocohetes.

La deceleración sería brutal, al límite de lo que puede soportar un ser humano. Por eso no podría usarse al principio para el viaje de astronautas. No hasta que se construyera una matriz láser similar en Marte. Pero para 2040, dice Duplay, sería posible tener un sistema así.

La realidad es que, si realmente queremos tener colonias a largo plazo, argumenta Duplay, necesitamos sistemas muchos más rápidos que los propuestos por Elon Musk. Es algo en lo que también están pensando los chinos, con su trabajo en motores de iones con una potencia de 200 megavatios, que podrán realizar el viaje en aún menos días que la propuesta de Duplay (sólo 36) pero con una complejidad técnica muchísimo mayor.