Veleiros no espazo

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

• Astronomia

Do mesmo xeito que fixo no mar, o home pretendeu navegar polo espazo. De feito, os científicos están a tratar de converter esta idea nun proxecto factible desde mediados do setenta. A NASA, a ESA e a Axencia Espacial Rusa teñen en marcha plans de desenvolvemento tecnolóxico paira cumprir este obxectivo. Con todo, a entidade privada The Planetary Society será a que dea os seus primeiros pasos este mes. Os resultados obtidos serán accesibles paira as grandes axencias espaciais nos seus proxectos.

Os dous obxectivos habituais dos sistemas de transporte son a rapidez e a redución do consumo enerxético. Moitas veces non hai posibilidade de ter ambos. No mar, por exemplo, os máis rápidos consumen moita enerxía. Tamén é certo o contrario, no caso dos veleiros. Son lentas, pero son aptas paira viaxes longas. Esta mesma idea pode ser aplicable paira viaxar no espazo. Pero ten una diferenza importante, é un sistema que alcanza velocidades elevadas en viaxes moi longas.

Os veleiros espaciais navegaranse con velas ou aletas estendidas de materiais de alta reflectancia. Calcular teoricamente o obxectivo da misión

saber si todo é viable. Paira iso, a Planetary Society porá en órbita o Cosmos 1 e tentarán propulsarlo a través da luz solar.

A misión terá dous voos. No primeiro, no voo de media hora desde o mar de Barents até a península de Kamchatka, demostrarase o mecanismo de ampliación e rixidez das aletas. Este voo terá lugar a finais de abril e realizarase en barco de dúas ás. No segundo voo, a partir de outubro, o obxectivo principal será aumentar a velocidade orbital por impulso da luz solar. Paira esta proba o envase terá oito aspas. Una vez abertas o oito, terá 30 metros de diámetro e 600 metros cadrados de superficie.

A situación política de Rusia no lanzamento do Cosmos 1 foi moi satisfactoria. Como consecuencia da Guerra Fría, sobran moitos dos foguetes que se desenvolveron paira ser mísiles. Estes foguetes están baseados en tecnoloxía moi avanzada. Asinouse un acordo con Estados Unidos paira a destrución destas armas que non se utilizaban en aplicacións civís e pacíficas. A misión dos veleiros espaciais é una destas aplicacións. O foguete Volna que se utilizará paira esta misión será lanzado desde un submarino.

Os resultados desta misión indican que poderían desenvolverse proxectos de envío de sondas a planetas afastados ou a estrelas próximas. Pero, de momento, o feito de que este medio de transporte soñado convértase en realidade tamén xerou una gran paixón polo astronauta.

Física do voo

Do mesmo xeito que os barcos de vela son impulsados polo vento, os fotóns emitidos polo sol serán impulsados pola nave espacial. Pero como é posible? O que hai que saber é que o empuxe de navegación non o dá o vento solar. Con todo, os envases terán o empuxe dos fotóns. Paira iso, as velas ou aletas son espellos grandes e lixeiros.

A navegación marítima é posible por dous factores. O primeiro é vento, pero con iso non é suficiente. Paira poder controlar o barco é imprescindible controlar a auga do mar. No espazo ocorre o mesmo. Os fotóns do sol xa mencionados traballarán o vento. Paralelamente, a órbita do buque permitirá controlar a viaxe.

No espazo todos os obxectos móvense en órbitas elípticas. En órbitas sen excentricidade, circulares, os obxectos móvense a velocidade constante. A medida que aumenta a excentricidade, a órbita vólvese máis elíptica e a velocidade do obxecto depende da posición. A navegación espacial controlarase modificando a velocidade orbital. Ao diminuír a velocidade, o barco dirixirase cara ao interior e, aumentando, cara ao exterior. Desta forma, a órbita do envase será espiral.

Impulso de fotóns

Os fotóns deben chocar coas aspas. Os fotóns non teñen masa en repouso, pero, do mesmo xeito que ocorre no efecto fotoeléctrico, teñen un momento cinético a alta velocidade e poden empuxar o recipiente en caso de colisión. A forza obtida depende do número de fotóns que atacan a á. Canto máis grande é a pel, máis forza conséguese. Ademais, canto máis cerca atópase do sol, máis fotóns captúranse por metro cadrado.

Esta forza pódese calcular a partir da potencia transmitida polos fotóns a unha superficie. Por exemplo, un recipiente dun quilogramo de voladizo de 1.000 metros cadrados situado á mesma distancia da órbita da terra tería una aceleración de 9,33 m/s2. A pesar da forte aceleración, este cálculo non corresponde a unha sonda real.

No entanto, na actualidade pódense deseñar buques espaciais de densidade inferior a 5 g/m2. A aceleración típica deste tipo de dispositivos é de 1,5 mm/s2. Non é un número moi grande paira realizar viaxes de curta distancia, pero é ideal paira ir a planetas afastados. A Marte pódese ir máis rápido por medio de foguetes convencionais, pero cun maior consumo enerxético. Navegar ofrece dúas vantaxes importantes. Por unha banda, tería una aproximación controlada e, por outro, transportaría cargas moito maiores.