El problema de las naves espaciales que viajan cerca de la velocidad de la luz

El futuro de la exploración espacial interestelar pasa por encontrar nuevos motores que nos permitan recorrer mucho más rápido las enormes distancias que nos separan del resto de estrellas de nuestra galaxia. Una de las ideas más prometedoras para conseguirlo es la de las velas solares: una tecnología que usa el viento solar del espacio para alcanzar velocidades relativistas, es decir, cercanas a la velocidad de la luz. Sin embargo alcanzar esas velocidades con este tipo de naves, si es que llegamos a construirlas alguna vez, conlleva sus propios desafíos técnicos. Sobre todo si queremos comunicarnos con la inteligencia artificial que pilote la nave o con la tripulación humana que viaje a bordo.

Un nuevo estudio, realizado por un equipo de ingenieros y astrofísicos estadounidenses de instituciones tan prestigiosas como la Universidad de Berkeley, en California, ha analizado los efectos que los viajes espaciales relativistas tendrán en las comunicaciones. Sus resultados están siendo revisados para su publicación en la revista científica Elsevier.

Los viajes interestelares mejor con sondas

Los investigadores aseguran que durante la fase de crucero de una misión espacial de estas características (cercana a la velocidad de la luz), las comunicaciones dificultarán enormemente las misiones tripuladas por humanos. Esto se debe a que las transmisiones unidireccionales y bidireccionales tendrían un enorme desfase que pondría en peligro la seguridad de los astronautas. Sin embargo, esa latencia de las comunicaciónes no sería tan problemática en las misiones con sondas robóticas.

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"Partimos de la base de que las señales de comunicación son electromagnéticas y, por tanto, se transmiten a través de fotones”, explica el equipo en declaraciones para el medio especializado Universe Today. “Esto se relaciona con la velocidad de propagación de una señal de comunicación, que a su vez se relaciona con el retardo de propagación. Las relaciones tiempo-latencia son independientes de la longitud de onda y, por tanto, se aplican por igual a la radio, las microondas o la óptica".

Según el estudio, la falta de comunicación es menos grave en las misiones robóticas porque las comunicaciones solo son necesarias durante la fase de aterrizaje. Sin embargo, cuando se trata de misiones tripuladas lo ideal sería mantener una comunicación constante con los astronautas durante todas los momentos de la misión.

La relatividad, otro problema

Otro factor muy importante, dicen los investigadores, es que las comunicaciones en este tipo de misiones tienen que tener en cuenta la Relatividad Especial. Los relojes internos de estas naves avanzarán más lentamente que los relojes de la Tierra.

Además, las comunicaciones hacia y desde la misión estarán sujetas al efecto Doppler: esto hace que —aunque, como dice la Relatividad General, la velocidad de la luz sea constante en el vacío y no aumente ni disminuya en función del movimiento del observador o de la fuente— si el espacio entre los objetos se agranda, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas. Lo que haría que la potencia de la señal disminuyera sustancialmente del transmisor al receptor.

"El análisis se realiza desde el punto de vista de un viajero a velocidad relativista en lugar de un observador inercial (como en un observatorio astronómico), lo que, que sepamos, no se ha considerado anteriormente en la literatura”, dicen los investigadores. “Los resultados muestran que las latencias de los mensajes de ida y vuelta pueden ser extremadamente altas, las velocidades de los medios de transmisión pueden ralentizarse considerablemente y, en determinadas circunstancias, las comunicaciones se vuelven imposibles. Las naves espaciales relativistas y sus astronautas deberán funcionar en gran medida de forma autónoma".

Las comunicaciones, un freno para la exploración

El equipo asegura que la imposibilidad de mantener contacto con la Tierra en determinados periodos de la misión, la dificultad de transmitir información y la necesidad de autonomía ponen en seria duda la viabilidad de las misiones interestelares. Si no implementamos sistemas de hibernación o suspensión criogénica que hagan innecesaria la comunicación durante la fase de crucero, este tipo de misiones podrían acabar restringidas a los exploradores robóticos.

Este tipo de análisis, señala el equipo, solo tiene en cuenta el retos de mantener las comunicaciones en misiones con naves a velocidad relativista. Sin embargo, aseguran, es absolutamente necesario antes de intentar planificar una exploración interestelar.

“Aunque el planteamiento analítico es general, los resultados numéricos se aplican a hipotéticas misiones futuras en las que los seres humanos viajen a velocidades próximas a la de la luz”, dicen los investigadores. “A pesar de que tales velocidades no son factibles con las tecnologías de propulsión actuales, esto puede cambiar. Estas velocidades pueden no ser necesarias para el viaje humano a las estrellas más cercanas, pero permitirían viajar a distancias mucho mayores dentro de una vida humana típica".