miércoles, julio 09, 2008

¿Cuánto tiempo tomaría viajar a la estrella más cercana? (cont.)

Segunda y última parte de esta nota de Ian O'Neill para Universe Today (en inglés).


Más rápido: Asistencia gravitacional, 19 mil años

La misión Helios 2, de 1976, fue lanzada para estudiar el medio interplanetario entre las 0,3 AU y 1 AU a partir del Sol. En ese momento, el Helios 1 (lanzado en 1974) y el Helios 2 tenían el récord de la máxima aproximación al Sol. Sin embargo, aún hoy el Helios 2 ostenta el récord de la nave espacial más rápida. El Helios 2 —construído en Alemania— fue lanzado por un Titan/Centauro, un vehículo de lanzamiento convencional de la NASA, y colocado en una órbita muy elíptica. Debido a la gran excentricidad (e = 0,54) de su órbita solar de 190 días, el Helios 2 fue capaz de alcanzar en el perihelio una velocidad máxima de más de 240 mil km/hr. Para obtener esta velocidad orbital sólo se necesitó del empuje gravitacional del Sol.

La asistencia gravitacional es una técnica de vuelo espacial muy útil, especialmente cuando se usa a la Tierra o a los planetas grandes para el tan necesitado aumento de velocidad. Por ejemplo, la sonda Voyager 1 usó a Saturno y a Júpiter como impulsores gravitacionales para alcanzar su velocidad interestelar actual de 60 mil km/hr. Técnicamente la velocidad en el perihelio del Helios 1 no fue un impulso gravitacional, fue una velocidad orbital máxima, pero de todas maneras todavía esa nave ostenta el récord de ser el objeto artificial más rápido.

Por lo tanto, si la Voyager 1 estuviera viajando en la dirección de la enana roja Proxima Centauri, ¿cuánto demoraría en llegar? A una velocidad constante de 60 mil km/hr, le tomaría 76 mil años (o más de 2500 generaciones) para recorrer esa distancia. ¿Y qué pasaría si pudiéramos alcanzar velocidad récord de aproximación al Sol del Helios 2? Un viaje a la velocidad constante de 240 mil km/hr de la Helios 2 tomaría 19 mil años (o más de 600 generaciones) para recorrer 4,3 años-luz.

Nuevamente estas velocidades son prohibitivamente lentas para cualquier forma rápido de transporte hacia las estrellas. Se necesitan otras tecnologías (por ahora los agujeros de gusanos, los motores warp y la teletransportación quedarán en el estante de la ciencia ficción).


El más rápido (en teoría): Propulsión nuclear de pulsos, 85 años

La propulsión nuclear de pulsos es una forma teóricamente posible de viajar velozmente por el espacio. Apenas desarrollada la bomba nuclear, en 1947 nació la idea de la propulsión nuclear de pulsos y en 1958 surgió el Proyecto Orión para investigar el viaje espacial interplanetario. Dicho brevemente, el Proyecto Orión pretendía utilizar el poder de explosiones nucleares de pulsos para suministrar un enorme empuje con un impulso específico muy alto. Como es una gran ventaja extraer la energía máxima del combustible de una nave espacial, ya que minimiza el costo y maximiza el alcance, un gran impulso específico posibilita vuelos espaciales más rápidos y de mayor alcance con una inversion mínima.


Video de prototipos con propulsión de pulsos usando explosiones convencionales.

El Tratado de prohibición parcial de ensayos nucleares (TPPEN) de 1963 es la causa generalmente admitida de la cancelación del Proyecto Orión —debido al obvio defecto de diseño que arrojaría al espacio una enorme cantidad de desechos radioactivos—, ¿pero qué clase de velocidades podría alcanzar una nave espacial con propulsión nuclear a pulsos? Algunas estimaciones indican una cifra aproximada del 5 por ciento de la velocidad de la luz (o 5,4 x 107 km/hr). Así, suponiendo que una nave espacial puede viajar a esas velocidades, una nave del tipo del Proyecto Orión demoraría unos 85 años en ir de la Tierra a Proxima Centauri.

En conclusión, para quien tenga esperanzas de viajar a la estrella más cercana durante el curso de su vida, las perspectivas no son muy buenas. Sin embargo, si la humanidad tuviera el incentivo para construir un "arca interestelar" tripulada por una comunidad económicamente independiente de seres humanos viajeros, podría ser posible viajar allí en poco menos de un siglo, siempre y cuando se desarrolle la tecnología nuclear de pulsos. En consecuencia, los descendientes de la tripulación original podrían aterrizar en un planeta que girara muy cerca de Proxima Centauri, pero a menos que se produzca un descubrimiento en la tecnología de los viajes interestelares —con lo que la ciencia ficción pasaría a engrosar los hechos científicos— seguiremos atascados en viajes de largo plazo y a baja velocidad por el futuro previsible (y distante).

17 Sofismas:

El jue. mar. 19, 10:27:00 a.m. 2009, Anonymous Anónimo escribió...

Y una vez allí ¿cómo frenas?

 
El jue. mar. 19, 11:06:00 a.m. 2009, Anonymous deadfunk escribió...

exelente pregunta!, pero me imagino que necesitara unas 2 o tres entradas en su blog para explicar eso :D

 
El jue. mar. 19, 11:08:00 a.m. 2009, Anonymous Sergi escribió...

Probablemente con el sistema de asistencia gravitacional podrías conseguir una reducción significativa de la velocidad...

 
El vie. mar. 20, 04:18:00 a.m. 2009, Blogger Byron escribió...

me gusto mucho tu publicacion, me gusta mucho el espacio

 
El vie. mar. 20, 01:37:00 p.m. 2009, Anonymous Anónimo escribió...

entretenido análisis, creo que además le falta considerar el aspecto de la percepción del paso del tiempo. Según entiendo, al viajar a velocidades tan altas, el tiempo para los viajeros transcurriría más lento que el tiempo para quienes se quedan en la tierra. Es decir, si esos 85 años corresponden a alguien que está en la tierra, para el viajero pueden transcurrir menos años para alcanzar su destino

 
El sáb. mar. 21, 06:39:00 p.m. 2009, Blogger el sofista escribió...

Hola: Gracias a todos por los comentarios.

Anónimo 1: Se estipuló una velocidad promedio para calcular el tiempo de viaje —más que nada para saber de cuánto tiempo estamos hablando—, no está considerado el tiempo de frenado que, como seguramente sospechaste, alarga muchísimo el viaje.

Deadfunk: Jaja... La respuesta más sencilla es decir que la nave ¡no frena!... esto es, pasa de largo, como hará la New Horizons con Plutón —¿decepcionante, no?—.

Sergi: La asistencia gravitacional se utiliza para incrementar la velocidad de una sonda. La técnica de frenado atmosférico —aerobraking— se probó en Marte, pero primero la nave tiene que entrar en órbita y a la velocidad crucero calculada —60 mil km/hr— eso no es posible, simplemente sigue de largo o se quema en una atmósfera relativamente densa. Antes de intentar el aerobraking tiene que frenar de alguna otra manera.

Byron: Muchas gracias y me alegro, espero que disfutes la estadía, hay más de mil entradas en el blog sobre la astronomía y el espacio.

Anónimo 2: En realidad en estos ejemplos no sería gran cosa, porque aunque pudiera parecer que estas naves van rápido, únicamente la última, la propulsión nuclear, alcanza una porción significativa de la velocidade de la luz y es apenas del 5 por ciento. De todas maneras, en todos estos cálculos el tiempo se mide desde la Tierra, no de un reloj a bordo de la nave.

 
El mié. feb. 20, 01:16:00 a.m. 2013, Anonymous Anónimo escribió...

Eso tiene fácil solución digo el tema de frenar, se apunta en sentido contrario los pulsos atómicos tal cómo hace un barco lo cual seguramente se podrá dar más o menos intensidad. Y sobre el tiempo es el mismo para los viajeros que para los que están en la tierra pues si una nave viajará a la velocidad de la luz desde la nave se podría observar como la tierra y los que están en ella se alejan también a esa velocidad. Si bien para que el tiempo sea más lento para los que viajan a esas velocidades también tendrían que individualmente comer o trabajar a la velocidad de la luz entones si para el tiempo terrestre sería un instante mientras que los viajeros habrían experimentado un largo paso del tiempo.

 
El lun. feb. 25, 05:33:00 p.m. 2013, Blogger el sofista escribió...

Anónimo Mr. Obvio:

Supongo que estás de broma. De todas maneras respondo por si hay alguien que tiene la inquietud.

El problema del frenado de una nave espacial lanzada a gran velocidad no depende del motor a emplear o de la maniobra a realizar, sino del combustible a utilizar (el que tendrá que llevar a bordo, con lo que se reduce la carga útil del vehículo). Cuanto más rápido se frene, más combustible se necesitará; si se lo hace más lentamente, se reduce la velocidad de la nave a mayor distancia del objetivo, con lo que el viaje se alarga.

 
El lun. oct. 27, 02:09:00 a.m. 2014, Anonymous Anónimo escribió...

Me ha parecido muy interesante

 
El mar. oct. 28, 03:21:00 p.m. 2014, Blogger el sofista escribió...

Qué bueno! Espero que los ingenieros nos sorprendan y construyan un nuevo tipo de motor que acorte los tiempos de viaje. En caso contrario nunca dejaremos de soñar con el viaje a las estrellas.

Saludos.

 
El mié. ene. 14, 04:21:00 p.m. 2015, Anonymous Anónimo escribió...

Para una perspectiva de viaje de 85 años, es mucho más práctico no iniciarlo. De acuerdo con el postulado de la obsolescencia incesante, siempre se creará un sistema de propulsión superior a posteriori que provoque que una segunda nave equipada con él adelante a la primera, por lo que no tiene sentido el proyecto original

 
El lun. feb. 23, 03:13:00 p.m. 2015, Anonymous Anónimo escribió...

Tal vez tengamos que esperar 50 años para que la humanidad perfeccione un sistema de propulsión eficiente y rápido

 
El lun. feb. 23, 05:30:00 p.m. 2015, Blogger el sofista escribió...

Lo razonable, a mi modo de ver, es esperar el tiempo que sea necesario hasta que la duración del viaje se aproxime a la escala humana.

 
El jue. mar. 08, 04:46:00 a.m. 2018, Blogger Christian Sacchi escribió...

Hola, muy interesante tu articulo.
Casualmente se me habia ocurrido una idea para una pelucula de ciencia ficcion, un viaje a proxima centauri en el año 2079 (donde espero que ya hayan inventado una nave que viaje sl 10% de la velocidad de la luz)
Tardarian unos 42 años en llegar y para el visjero quizas deria algo menos por la velocidad.
Tendrian que mandar un bebe y un robot lo criaria y educaria en su viaje. Podria ir y venir en 84 años (el tendria menos años a su regreso) y nos contaria que vio por alla. Moriria en el viaje de regreso antes de llegar pero tendria todo registrado en video. (Para ponerle algo de drama)
Hace poco lei que la radiacion en proxima centauri es demasiado alta para poder albergar vida (al menos como la conocemos) pero al final es solo un viaje imaginario, no creo que lo veamos nosotros :(

 
El mar. mar. 13, 08:16:00 p.m. 2018, Blogger el sofista escribió...

Christian: Como todos sabemos, la idea de los viajes espaciales es muy común en la CF. Sin embargo, ahora es raro que se piense en vuelos individuales, son más comunes las naves con tripulaciones muy numerosas además de generacionales, con lo cual se superan -o mitigan- los problemas relacionados con la duración del viaje, la supervivencia, la soledad, la educación, etc. Incluso también es usual imaginar que los tripulantes no sean sólo exploradores sino colonos, esto es, viajeros que pretenden establecerse en destino y no tienen previsto regresar al punto de origen.

Con esto quiero decir que estarías remando contra la corriente. Lo cual no es ni bueno ni malo en sí mismo -al fin y al cabo las novedades animan la cultura-, pero exige que la narración aporte elementos y características que justifiquen el contraste o el cambio de rumbo, para no pasar desapercibida.

Suerte y gracias por comentar.

 
El mar. jun. 04, 10:30:00 a.m. 2019, Blogger Unknown escribió...

Tal vez como frena pedro picapiedra en su troncomovil

 
El mié. jun. 05, 12:19:00 a.m. 2019, Blogger el sofista escribió...

Ja,ja. Imposible de efectuar en el vacío del espacio. El (aero)troncomóvil de Pedro seguiría de largo, pues su pie no encontraría nada contra lo cual aplicar fuerza de frenado.

 

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