Viajar a otra estrella sin esperar decenas de miles de años suena todavía a ciencia ficción. Aun así, un nuevo trabajo de los físicos Jeffrey Greason y Gerrit Bruhaug plantea una opción distinta, basada en haces de electrones que viajan casi a la velocidad de la luz. Según sus cálculos, una sonda del tamaño de la Voyager podría alcanzar el sistema de Alfa Centauri en algo más de cuarenta años, sin tener que llevar a bordo todo el combustible necesario.
El contexto ayuda a ver la magnitud del reto. Alfa Centauri está a unos 4,3 años luz de la Tierra, más de dos mil veces la distancia a la que ha llegado Voyager 1, la nave más lejana que hemos lanzado hasta ahora. Con cohetes químicos similares a los actuales, una misión tardaría decenas de miles de años en llegar y devolver datos, algo imposible de asumir para cualquier agencia espacial que planifica a escala de décadas.
Por eso desde hace tiempo se exploran sistemas de propulsión que reciben energía desde fuera en lugar de llevarla encima. La mayoría de propuestas se basan en rayos láser que empujan velas láser ultraligeras de apenas unos gramos. Es una idea elegante, pero el haz de luz se abre y pierde intensidad a medida que recorre el espacio, y además debe apuntar con una precisión extrema para no literalmente “freír” la nave. Todo esto hace muy complicado impulsar sondas más grandes y con instrumentos científicos completos.
Los electrones ofrecen una vía alternativa. Son mucho más fáciles de acelerar hasta velocidades relativistas y, bien gestionados, permiten transportar energía a distancias cientos o miles de veces mayores que un haz láser comparable. El problema aparece en cuanto recordamos algo de física básica, todas las cargas negativas se repelen entre sí, de modo que el propio haz tendería a abrirse y perder fuerza según avanza.
Aquí entra en juego un actor que casi nunca vemos en los esquemas del Sistema Solar, el plasma. Elespacio interplanetario no está completamente vacío, está lleno de un gas muy tenue formado por electrones e iones. Cuando el haz de electrones lo atraviesa, empuja a los electrones de fondo, mientras que los iones positivos, mucho más pesados, apenas se mueven. Ese desequilibrio genera un campo magnético que actúa como una especie de corsé y mantiene el haz más concentrado. Greason se refiere a este efecto como “compresión relativista” y los modelos indican que así se podría mantener un haz útil más allá de las cien unidades astronómicas e incluso acercarse a las mil, algo fuera del alcance de la mayoría de conceptos basados en luz láser.
La otra pieza clave del rompecabezas es la fuente de energía. El concepto Sunbeam propone situar una plataforma cerca del Sol, un estatita que “flota” en equilibrio gracias a la presión de la luz y al campo magnético solar. Allí la irradiación es varias veces más intensa que en la órbita terrestre, suficiente para alimentar generadores en el rango de los gigavatios. Una parte de esa potencia se canalizaría en forma de haz de electrones que saldría desde detrás de un gran escudo térmico y apuntaría durante días o semanas hacia la sonda que se quiere acelerar.
Con un haz bien colimado, el trabajo estima que se podría transferir energía útil hasta distancias del orden de 100 a 1000 unidades astronómicas. Eso bastaría, sobre el papel, para acelerar una sonda de alrededor de mil kilos hasta cerca del diez por ciento de la velocidad de la luz. En ese escenario, una nave rumbo a Alfa Centauri tardaría algo más de cuarenta años en llegar, dentro de la escala de una carrera científica humana y no de varias generaciones. Además, al no limitarse a una “minivela” de unos pocos gramos, se podría equipar la sonda con instrumentos más complejos y sistemas de comunicaciones más potentes.
Queda, eso sí, un gran “pero”. En el extremo de la sonda hay que transformar la energía del haz en empuje sin derretir la nave. La conversión del haz en un chorro de masa de reacción es, según señalan los propios autores, el gran problema en abierto. Se barajan ideas que van desde calentar un propulsor ligero hasta excitar ondas en el plasma que rodea a la nave, pero todas requieren mucha más investigación, simulaciones numéricas detalladas y, más adelante, experimentos reales en el espacio. El trabajo subraya también otras incógnitas, como la interacción del haz con el cambiante campo magnético solar y los límites prácticos de la electrónica que tendría que soportar estas condiciones extremas.
¿Qué tiene que tener en cuenta el lector ante propuestas tan rompedoras? Primero, que no estamos ante un plan de ingeniería listo para firmar contratos, sino ante un marco físico que muestra que, en principio, es posible mover sondas útiles a velocidades relativistas con tecnologías emparentadas con las de los aceleradores de partículas. Segundo, que la solución no es “gratis”, porque exige construir infraestructuras capaces de manejar potencias en el rango de los gigavatios cerca del Sol y mantener un haz estable durante distancias inmensas. Y, en positivo, que la capacidad de enviar energía a muy larga distancia podría servir en el futuro no solo para viajes interestelares, sino también para acelerar naves dentro del Sistema Solar e incluso apoyar otras formas de uso de energía solar en el espacio.
Por ahora, Sunbeam es sobre todo un recordatorio de que el problema del viaje interestelar es, en gran medida, un problema energético. Cómo recolectamos esa energía de forma eficiente y segura y cómo la entregamos a los vehículos sin malgastarla ni dañar su entorno marcará las próximas décadas de investigación. Y, de paso, invita a mirar de otra manera la energía que usamos aquí, en casa, cuando abrimos la factura de la luz y miramos al cielo.
El estudio científico “Sunbeam, Near-Sun Statites as Beam Platforms for Beam-Driven Rockets” ha sido publicado en la revista Acta Astronautica.
