Veleros en el espacio

2001/04/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Al igual que ha hecho en el mar, el hombre ha pretendido navegar por el espacio. De hecho, los científicos están tratando de convertir esta idea en un proyecto factible desde mediados de los setenta. La NASA, la ESA y la Agencia Espacial Rusa tienen en marcha planes de desarrollo tecnológico para cumplir este objetivo. Sin embargo, la entidad privada The Planetary Society será la que dé sus primeros pasos este mes. Los resultados obtenidos serán accesibles para las grandes agencias espaciales en sus proyectos.

Los dos objetivos habituales de los sistemas de transporte son la rapidez y la reducción del consumo energético. Muchas veces no hay posibilidad de tener ambos. En el mar, por ejemplo, los más rápidos consumen mucha energía. También es cierto lo contrario, en el caso de los veleros. Son lentas, pero son aptas para viajes largos. Esta misma idea puede ser aplicable para viajar en el espacio. Pero tiene una diferencia importante, es un sistema que alcanza velocidades elevadas en viajes muy largos.

Los veleros espaciales se navegarán con velas o aletas extendidas de materiales de alta reflectancia. Calcular teóricamente el objetivo de la misión

saber si todo es viable. Para ello, la Planetary Society pondrá en órbita el Cosmos 1 e intentarán propulsarlo a través de la luz solar.

La misión tendrá dos vuelos. En el primero, en el vuelo de media hora desde el mar de Barents hasta la península de Kamchatka, se demostrará el mecanismo de ampliación y rigidez de las aletas. Este vuelo tendrá lugar a finales de abril y se realizará en barco de dos alas. En el segundo vuelo, a partir de octubre, el objetivo principal será aumentar la velocidad orbital por impulso de la luz solar. Para esta prueba el envase tendrá ocho aspas. Una vez abiertas las ocho, tendrá 30 metros de diámetro y 600 metros cuadrados de superficie.

La situación política de Rusia en el lanzamiento del Cosmos 1 ha sido muy satisfactoria. Como consecuencia de la Guerra Fría, sobran muchos de los cohetes que se desarrollaron para ser misiles. Estos cohetes están basados en tecnología muy avanzada. Se firmó un acuerdo con Estados Unidos para la destrucción de estas armas que no se utilizaban en aplicaciones civiles y pacíficas. La misión de los veleros espaciales es una de estas aplicaciones. El cohete Volna que se utilizará para esta misión será lanzado desde un submarino.

Los resultados de esta misión indican que podrían desarrollarse proyectos de envío de sondas a planetas lejanos o a estrellas cercanas. Pero, de momento, el hecho de que este medio de transporte soñado se convierta en realidad también ha generado una gran pasión por el astronauta.

Física del vuelo

Al igual que los barcos de vela son impulsados por el viento, los fotones emitidos por el sol serán impulsados por la nave espacial. ¿Pero cómo es posible? Lo que hay que saber es que el empuje de navegación no lo da el viento solar. Sin embargo, los envases tendrán el empuje de los fotones. Para ello, las velas o aletas son espejos grandes y ligeros.

La navegación marítima es posible por dos factores. El primero es viento, pero con eso no es suficiente. Para poder controlar el barco es imprescindible controlar el agua del mar. En el espacio ocurre lo mismo. Los fotones del sol ya mencionados trabajarán el viento. Paralelamente, la órbita del buque permitirá controlar el viaje.

En el espacio todos los objetos se mueven en órbitas elípticas. En órbitas sin excentricidad, circulares, los objetos se mueven a velocidad constante. A medida que aumenta la excentricidad, la órbita se vuelve más elíptica y la velocidad del objeto depende de la posición. La navegación espacial se controlará modificando la velocidad orbital. Al disminuir la velocidad, el barco se dirigirá hacia el interior y, aumentando, hacia el exterior. De esta forma, la órbita del envase será espiral.

Impulso de fotones

Los fotones deben chocar con las aspas. Los fotones no tienen masa en reposo, pero, al igual que ocurre en el efecto fotoeléctrico, tienen un momento cinético a alta velocidad y pueden empujar el recipiente en caso de colisión. La fuerza obtenida depende del número de fotones que atacan el ala. Cuanto más grande es la piel, más fuerza se consigue. Además, cuanto más cerca se encuentra del sol, más fotones se capturan por metro cuadrado.

Esta fuerza se puede calcular a partir de la potencia transmitida por los fotones a una superficie. Por ejemplo, un recipiente de un kilogramo de voladizo de 1.000 metros cuadrados situado a la misma distancia de la órbita de la tierra tendría una aceleración de 9,33 m/s2. A pesar de la fuerte aceleración, este cálculo no corresponde a una sonda real.

No obstante, en la actualidad se pueden diseñar buques espaciales de densidad inferior a 5 g/m2. La aceleración típica de este tipo de dispositivos es de 1,5 mm/s2. No es un número muy grande para realizar viajes de corta distancia, pero es ideal para ir a planetas lejanos. A Marte se puede ir más rápido por medio de cohetes convencionales, pero con un mayor consumo energético. Navegar ofrece dos ventajas importantes. Por un lado, tendría una aproximación controlada y, por otro, transportaría cargas mucho mayores.