La mayoría de las expediciones interplanetarios suelen ser tan largos que desafían la memoria de los aficionados atentos a sus proezas. La sonda New Horizons de la NASA tardó casi 10 años en llegar a Plutón. Emprender un vuelo, por ejemplo, a Próxima Centauri b, el planeta potencialmente habitable más cercano a la Tierra, requeriría miles de años incluso con los cohetes más grandes. Ahora, un grupo de investigadores propone acortar los tiempos de estos viajes espaciales con rayos láser de baja potencia.
Los ingenieros mecánico y aeroespaciales Ho-Ting Tung y Artur R. Davoyan, ambos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), adelantan una investigación de complejas dimensiones y cuyo alcance supera lo imaginable.
Calculan que con rayos láser de baja potencia emplazados en la superficie de la Tierra podrían impulsar y maniobrar pequeñas sondas interplanetarias equipadas con velas de nitruro de boro o nitruro de silicio. Irían a velocidades mucho más rápidas que las alcanzables mediante cohetes convencionales, dice el estudio publicado en Science Daily.
En lugar de atrapar el viento, como las velas de los barcos, las «velas láser» atraparían los rayos láser. Y podrían, en principio, empujar las naves espaciales a casi la velocidad de la luz. Los científicos han estado trabajando en este concepto durante un tiempo en el campo teórico. Ahora está recibiendo mucha más atención y todo apunta a que se pasará a la práctica en un futuro no tan lejano.
Hay un proyecto financiado con fondos privados llamado Breakthrough Starshot con el objetivo de enviar una pequeña sonda navegada que pesa alrededor de un gramo a Próxima Centauri b, con un vuelo que demora 20 años. Sería propulsado al 20% de la velocidad de la luz por un conjunto de láseres de 100 GW de kilómetro cuadrado.
Viajes espaciales con rayos láser de baja potencia
Ho-Ting Tung y Artur Davoyan se preguntaron si los conjuntos de láser más pequeños y de menor potencia podrían encontrar uso en aplicaciones donde ahora se usan cohetes químicos y eléctricos convencionales.
Los láseres podrían algún día ser capaces de ajustar la órbita de los satélites después del lanzamiento o impulsar pequeñas sondas en viajes espaciales o interestelares, sin requerir grandes cantidades de combustible.
Los investigadores realizaron cálculos para demostrar que incluso los láseres con potencias de alrededor de 100 kW y tamaños de matriz de alrededor de un metro, podrían alimentar una sonda de 1 gramo. A velocidades muy superiores al récord actual, con solo minutos u horas de iluminación láser.
Los cálculos dicen que los láseres podrían maniobrar pequeñas sondas entre diferentes órbitas terrestres en solo un día, lo que no es posible con los cohetes eléctricos y químicos actuales. El equipo determinó que los mejores materiales para las velas láser son el nitruro de silicio y el nitruro de boro estructurados a nanoescala. Permiten una alta reflectividad y un enfriamiento rápido.
Además, los investigadores calibraron que estas diminutas sondas impulsadas por láser podrían viajar lo suficientemente rápido como para escapar del sistema solar. Alcanzando velocidades cinco veces más altas que la sonda New Horizons. Resultaría una hazaña en el incesante encuentro y conocimiento del espacio.
Los investigadores sostienen que estos prototipos de naves espaciales navegadas, impulsadas por láseres de baja potencia, podrían preparar la ola para la exploración espacial rápida y el futuro vuelo interestelar.
Avance de la ciencia
Ho-Ting Tung y Artur Davoyan afirman que la exploración espacial es de suma importancia para el avance de la ciencia y la economía global. Sin embargo, las misiones espaciales actuales están limitadas por las tecnologías de propulsión existentes. De allí el uso de velas ligeras impulsadas por láseres para maniobras orbitales terrestres ágiles. Y para la exploración de tránsito rápido del sistema solar y el medio interestelar.
“Nuestra arquitectura puede allanar el camino hacia redes orbitales terrestres ubicuas y misiones de tránsito ligero y a bajo costo en todo el sistema solar”, manifestaron.
El trabajo sobre el uso de láseres de baja potencia en vuelos espaciales contó con la financiación de la NASA. La Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la UCLA y la Hellman Society of Fellows.
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