La exploración interstellar siempre ha sido uno de los mayores retos para la humanidad. En este contexto, un nuevo estudio publicado en la revista Acta Astronautica por Jeffrey Greason, presidente de la Tau Zero Foundation, y Gerrit Bruhaug, físico del Laboratorio Nacional de Los Álamos, propone una innovadora forma de propulsar naves espaciales hacia estrellas cercanas, utilizando un haz de electrones relativistas.
Un enfoque revolucionario en la propulsión espacial
El documento examina la viabilidad de emplear un haz de electrones a altas velocidades para acelerar una sonda de considerable tamaño, en contraposición a los diseños más pequeños que han dominado el enfoque de iniciativas como Breakthrough Starshot. Mientras que esta última se centra en naves diminutas que dependen de velas solares, el estudio sugiere que un vehículo de hasta 1,000 kg, similar en tamaño a las sondas Voyager de los años 70, podría ser impulsado por un haz de electrones, permitiendo así una misión científica más robusta y efectiva.
Uno de los principales desafíos en el diseño de tales misiones es el tipo de haz a utilizar. La propuesta de Breakthrough Starshot para un haz láser, que opera en el espectro visible, tiene limitaciones evidentes: solo podría ser efectivo a lo largo de una corta distancia de aproximadamente 0.1 UA, en un trayecto de más de 277,000 UA hacia Alpha Centauri. El enfoque de Greason y Bruhaug, en cambio, aboga por una propulsión sostenida durante un periodo más prolongado, lo que permitiría una aceleración más eficiente y sostenida de naves más grandes.
El concepto de misión, denominado «Sunbeam», se basa en la utilización de electrones que se desplazan a velocidades relativistas. Este método presenta ventajas significativas, dado que es más fácil acelerar electrones hasta velocidades cercanas a la de la luz en comparación con otros tipos de partículas. Sin embargo, uno de los problemas inherentes es la repulsión entre electrones debido a su carga negativa, que podría disminuir la eficacia del impulso. No obstante, a altas velocidades, un fenómeno conocido como «pinch relativista» mitigaría este efecto, permitiendo que los electrones se mantengan agrupados y maximicen la fuerza de empuje.
Los cálculos realizados en el estudio sugieren que un haz de electrones podría proporcionar energía efectiva hasta distancias de 100 o incluso 1,000 UA, superando así las limitaciones de otros sistemas de propulsión conocidos. A la conclusión del periodo de propulsión, se estima que una sonda de 1,000 kg podría alcanzar velocidades del 10% de la velocidad de la luz, reduciendo el tiempo de viaje a Alpha Centauri a poco más de 40 años.
A pesar de estos avances teóricos, persisten desafíos significativos. Uno de ellos es la generación de un haz con suficiente potencia, dado que la distancia aumenta la energía necesaria para mantener la misma fuerza. Las estimaciones apuntan a requerimientos de hasta 19 gigaelectronvoltios para una sonda a 100 UA, un nivel de energía que, aunque ambicioso, podría ser alcanzable con la tecnología actual, como lo demuestra el Gran Colisionador de Hadrones.
Para captar esta energía en el espacio, los autores proponen un dispositivo aún no existente, pero teóricamente viable: un «statite solar». Esta plataforma se posicionaría cerca de la superficie solar, utilizando la fuerza de la luz del sol y un campo magnético para evitar caer en su atracción gravitatoria. La idea es que este statite se mantenga fijo en relación a la sonda, permitiendo un funcionamiento estable y eficiente durante la fase de propulsión.
Aunque el concepto de «Sunbeam» se encuentra todavía en el ámbito de la ciencia ficción, el estudio demuestra que, al menos en teoría, es factible impulsar una sonda científicamente útil hacia Alpha Centauri en un plazo de tiempo relevante para la humanidad, con avances mínimos en la tecnología existente. Esta investigación no solo abre un nuevo horizonte en la exploración espacial, sino que también invita a reflexionar sobre el futuro de la humanidad más allá de nuestro sistema solar.
