Diseñan una propulsión que permite viajes espaciales en tiempo récord sin combustible

Investigadores de la Universidad McGill, en Canadá, y de la Fundación Tau Zero de Estados Unidos han propuesto una nueva forma de propulsión espacial que según ellos, es capaz de acercarse a velocidades de 6.000 kilómetros por segundo sin utilizar combustible.

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Omar Kardoudi

Los seres humanos hemos demostrado una curiosidad incesante por descubrir los lugares más remotos. Esa curiosidad nos hizo llegar a la Luna y ahora nos anima a intentar poner un pie en Marte. Pero la tecnología de propulsión que llevamos en los cohetes actuales y nuestros propios límites biológicos no nos permiten llegar mucho más lejos. Con propulsores como los que lleva el Starship tardaríamos unos 6.000 años en recorrer los 41,2 billones de kilómetros de distancia que nos separan de la estrella más próxima al sistema solar: Alfa Centauri. Por ahora los humanos no podemos llegar a los 6.000 años, así que si queremos realizar el viejo sueño de viajar a otras estrellas y conocer sus planetas vamos a tener que pensar en otras maneras de propulsarnos por el espacio.

Hoy en día se están estudiando distintos enfoques para conseguir aumentar dramáticamente la velocidad de nuestras naves espaciales. Uno de los que ha levantado más interés es el uso de velas solares, aunque también hemos visto estudios que hablan de velas magnéticas, eléctricas y de imanes de plasma.

El equipo de científicos, dirigido por Mathias N. Larrouturou, investigador de vuelos espaciales de la Universidad McGill, propone un enfoque nuevo: el empleo de velas dinámicas para propulsar un vehículo espacial. "Inspirándonos en las maniobras que practican las aves marinas y los pilotos de planeadores RC, demostramos que un aparato de vuelo que interactúa con dos regiones diferentes de viento puede extraer energía de la cizalladura del viento y acelerar a velocidades superiores a la del viento", afirma el equipo en un tuit.

Cómo funciona

Como explican los investigadores en un artículo publicado recientemente en la revista ‘Frontiers in Space Technologies’, la idea es aprovechar las diferencias de velocidad del viento que se encuentran en el sistema solar para hacer que un vehículo que interactúe con estas regiones alcance miles de kilómetros por segundo. Los científicos se han interesado especialmente en la sustentación dinámica, es decir, trayectorias de sustentación que, según explican, "rebotan una y otra vez entre las distintas regiones de velocidad del viento, como una pelota de tenis que rebota una y otra vez entre dos trenes que se aproximan".

"En el planeo dinámico, tal y como se practica en tierra, un vehículo capaz de generar sustentación ejecuta una maniobra que aprovecha la diferencia de velocidades del viento entre dos regiones distintas del aire, por ejemplo, el viento que sopla sobre la cima de una colina y el aire en reposo a sotavento de la colina", explican el equipo en el estudio.

La nave sería, según los investigadores, un ‘ala magnetohidrodinámica’ que tendría una estructura con campos magnéticos similar al ala física de un pájaro. Para construir este tipo de ala, el equipo propone utilizar una antena de ondas de plasma formada por dos imanes de plasma. El campo creado por los imanes podría interactuar con los flujos de viento solar en diferentes direcciones, creando así la sustentación.

"Un ala física sería poco práctica y pesada, así que en su lugar, ampliamos la idea de Jeff Greason (innovador espacial comercial) de extraer energía del flujo de plasma que sopla sobre el vehículo”, explica el equipo en otro tuit. “En este nuevo artículo, llevamos la idea un paso más allá y eliminamos por completo el uso de propulsante. En su lugar, la energía extraída del flujo sobre el vehículo se utiliza para acelerar el medio circundante en la dirección perpendicular, generando una fuerza transversal: sustentación".

Llegar a Júpiter en pocos meses

Aunque la tecnología que proponen los investigadores en su artículo pueda aguantar sobre el papel, todavía falta ponerla en práctica para ver si cumple con lo esperado. Si lo hace, los investigadores creen que una nave espacial podría ser capaz de alcanzar velocidades cercanas al dos por ciento de la velocidad de la luz en un plazo de un año y medio desde el lanzamiento sin usar combustible.

"El desarrollo del concepto de interactuar con el viento solar como medio de propulsión requerirá una validación experimental por etapas, la primera de las cuales sería una demostración de arrastre significativo contra el viento solar utilizando una estructura magnética para la propulsión", escriben los investigadores. "El imán de plasma parece ser el de mayor rendimiento en términos de aceleraciones de los conceptos de arrastre revisados en la Introducción, por lo que una demostración de la tecnología del imán de plasma parecería ser el siguiente paso lógico".

Los investigadores sugieren que estos imanes de plasma impulsados por el viento se puede aplicar a otros conceptos propuestos anteriormente por otros investigadores. El equipo apunta a un estudio que propone un pequeño demostrador CubeSat 16U llamado Jupiter Observing Velocity Experiment, que podría llegar a la órbita de Júpiter sólo seis meses después de su lanzamiento desde la Tierra. O el de la Wind Rider Pathfinder Mission, que puede acceder a la región de la lente gravitatoria solar, a más de 550 unidades astronómicas de la TIerra, en menos de 7 años desde el lanzamiento utilizando esta tecnología.

"Estas misiones revolucionarias validarían la posibilidad de extraer del viento solar una potencia de propulsión significativa y sentarían las bases para el concepto más avanzado de extracción de energía eléctrica del viento para la generación de sustentación", concluyen los investigadores.