El 14 de julio de 2015, la misión New Horizons hizo historia cuando se convirtió en la primera nave espacial robótica en realizar un sobrevuelo de Plutón. El 31 de diciembre de 2018, volvió a hacer historia al ser la primera nave espacial en encontrarse con un Objeto del Cinturón de Kuiper (KBO): Ultima Thule (2014 MU69). Además, la sonda Voyager 2 se unió recientemente a su sonda hermana (Voyager 1) en el espacio interestelar.
Dados estos logros, es comprensible que una vez más se estén considerando propuestas para misiones interestelares. Pero, ¿qué implicaría una misión de este tipo, y vale la pena? Kelvin F. Long, cofundador de la Iniciativa para Estudios Interestelares (I4IS) y uno de los principales defensores de los vuelos interestelares, publicó recientemente un artículo que apoya la idea de enviar misiones robóticas a sistemas estelares cercanos para realizar reconocimientos in situ.
El artículo, titulado «Interestellar Probes: The Benefits to Astronomy and Astrophysics», apareció recientemente en línea. El documento resume el material que Long presentará en el 47o Simposio de la AIA sobre Futuras Misiones Científicas de Astronomía Espacial y del Sistema Solar, que forma parte del 70o Congreso Astronáutico Internacional, el próximo octubre. 10 de septiembre de 2019; en concreto, la sesión dedicada a las Estrategias y Planes de las Agencias Espaciales.
Para empezar, se describe a grandes rasgos cómo la astronomía/astrofísica (en particular cuando se han involucrado telescopios espaciales) y la exploración espacial utilizando sondas robóticas han tenido un profundo impacto en nuestra especie. Como explicó a Universe Today por correo electrónico:
» El esfuerzo astronómico ha abierto nuestros horizontes de conocimiento sobre el origen y la evolución del Sistema Solar, la galaxia y el Universo en general. Es una actividad que los humanos han llevado a cabo durante decenas de miles de años mientras mirábamos hacia las estrellas, y alentaron nuestra curiosidad. Nunca pudimos tocar las estrellas, pero pudimos mirarlas, y la instrumentación nos dio el potencial de mirarlas aún más de cerca. Luego, el descubrimiento del espectro electromagnético nos ayudó a comprender el Universo de una manera que nunca antes habíamos hecho.»
En la actualidad, los esfuerzos de la humanidad para estudiar planetas y cuerpos celestes directamente se han confinado completamente al Sistema Solar. Las misiones robóticas más lejanas que han viajado (las sondas espaciales Voyager 1 y 2) han sido al borde exterior de la heliopausa, el límite entre nuestro Sistema Solar y el medio interestelar.
Todas estas misiones nos han enseñado mucho sobre la formación planetaria, la historia y evolución de nuestro Sistema Solar, y sobre el propio planeta Tierra. Y en las últimas décadas, el despliegue de misiones como el Hubble, el Spitzer, el Chandra, el Kepler y el Satélite de Exploración de Exoplanetas en Tránsito (TESS) han revelado miles de planetas más allá de nuestro Sistema Solar.
Naturalmente, esto ha llevado a un renovado interés en el montaje de misiones que podrían explorar planetas extrasolares directamente. De la misma manera que misiones como MESSENGER, Juno, Dawn y New Horizons han explorado Mercurio, Júpiter, Ceres y Vesta, y Plutón, respectivamente, estas misiones serían responsables de salvar la división interestelar y transmitir imágenes y datos de planetas distantes.
» o la pregunta es: ¿nos conformamos con mirarlos desde lejos o nos gustaría ir allí?»dijo Long. «Las sondas espaciales ofrecen una clara ventaja sobre la teledetección de largo alcance, que es el potencial para investigaciones científicas directas in situ desde la órbita o incluso en la superficie. En un universo donde la Tierra e incluso nuestro sistema solar se reduce a un simple punto azul pálido entre el vacío, estaríamos locos si un día no lo intentáramos.»
Pero, por supuesto, la perspectiva de explorar otros sistemas solares presenta algunas dificultades importantes, entre ellas el costo. Para ponerlo en perspectiva, el programa Apolo costó un estimado de 2 25,4 mil millones de dólares, lo que equivale a 1 143,7 mil millones cuando se ajusta por inflación. Enviar una nave a otra estrella es, por lo tanto, como toparse con los trillones.
Pero, como ya se ha explicado, todos estos desafíos se pueden resumir en dos categorías. La primera aborda el hecho de que carecemos de la madurez tecnológica necesaria:
«Al igual que todas las naves espaciales, una sonda espacial interestelar necesitaría energía, propulsión y otros sistemas para lograr su misión y alcanzar con éxito su objetivo y adquirir sus datos. Construir naves espaciales que puedan ir lo suficientemente rápido para realizar el viaje a las estrellas más cercanas en un tiempo de vida humano razonable y también alimentar esos sistemas de propulsión, no es fácil, y supera el rendimiento de cualquier tecnología que hayamos lanzado al espacio hasta la fecha en varios órdenes de magnitud. Sin embargo, los principios básicos sobre los que funcionarían esas máquinas, desde la perspectiva de la física y la ingeniería, se entienden bien. Simplemente requiere un programa de esfuerzo enfocado para hacer esto posible.»
Como mencionamos en un post anterior, tomaría un tiempo increíblemente largo aventurarse incluso a la estrella más cercana. Usando la tecnología existente, una nave espacial tardaría entre 19.000 y 81.000 años en llegar a Alpha Centauri. Incluso usando propulsión nuclear (una tecnología factible pero aún no probada), todavía tomaría 1000 años llegar allí.
La segunda cuestión importante, según Long, es la falta de voluntad política. En la actualidad, el planeta Tierra se enfrenta a múltiples problemas, los más grandes de los cuales son la superpoblación, la pobreza y el cambio climático. Estos problemas, combinados, en esencia significan que la humanidad tendrá que atender las necesidades de miles de millones de personas más y al mismo tiempo lidiar con la disminución de los recursos.
«Dados los problemas en competencia en la Tierra, se considera que hoy no hay justificación para aprobar el gasto de tales misiones», dijo Long. «Obviamente, el descubrimiento de un exoplaneta con biología potencialmente interesante puede cambiar esto. Existe la posibilidad de que el sector privado intente realizar esas misiones, pero es probable que en el futuro, ya que la mayoría de los esfuerzos privados se centran en la Luna y Marte.»
La única excepción a esto, explica Long, es el Proyecto Starshot de Breakthrough Initiatives, cuyo objetivo es enviar una sonda a escala de gramos a Próxima Centauri en solo 20 años. Esto sería posible mediante el uso de una vela ligera, que sería acelerada por láseres a velocidades relativistas de hasta 60.000 km/s (37.282 mps), o el 20% de la velocidad de la luz.
Un concepto de misión similar se conoce como Proyecto Libélula, un concepto desarrollado por un equipo internacional de científicos dirigido por Tobias Häfner. Curiosamente, esta propuesta nació del mismo estudio de diseño conceptual que inspiró a Starshot, que fue presentado por Initiative for Interestellar Studies (i4iS) en 2013.
Al igual que Starshot, el concepto Libélula requiere una vela ligera impulsada por láser que remolque una nave espacial a velocidades relativistas. Sin embargo, la nave espacial Dragonfly sería significativamente más pesada que una sonda a escala de gramos, lo que permitiría incluir más instrumentos científicos. La nave espacial también sería ralentizada por una vela magnética a su llegada.
Si bien es probable que el desarrollo de misiones como estas cueste cerca de 100 mil millones de dólares, Long ciertamente siente que esto está en el ámbito de la asequibilidad, dados los posibles beneficios. Hablando de recompensas, una misión interestelar tendría mucho, todo lo cual sería esclarecedor y emocionante. Como dijo Long:
«La oportunidad de realizar observaciones de cerca de otros sistemas estelares nos daría una mejor comprensión de cómo se formó nuestro propio Sistema Solar y también de la naturaleza de estrellas, galaxias y fenómenos exóticos como agujeros negros, materia oscura y energía oscura. También podría darnos mejores predicciones para el potencial de los sistemas en evolución de la vida.»
También existe la posibilidad de que las sondas espaciales que realizan viajes interestelares a velocidades relativistas descubran nueva física. En la actualidad, los científicos entienden el Universo en términos de mecánica cuántica (el comportamiento de la materia a nivel subatómico) y Relatividad General (materia en la mayor de las escalas: sistemas estelares, galaxias, supercúmulos, etc.).).
Hasta la fecha, todos los intentos de encontrar una Gran Teoría Unificada (GUT) – aka. una Teoría del Todo (TOE) – que fusionaría estas dos escuelas de pensamiento-ha fracasado. Long afirma que las misiones científicas a otros sistemas estelares podrían muy bien proporcionar una nueva síntesis, que nos ayudaría a aprender mucho más sobre cómo funciona el Universo en su conjunto.
Pero, por supuesto, nada de sobornos estaría completo sin mencionar el más grande de todos: ¡encontrar vida! Incluso si fuera solo una colonia de microbios, las implicaciones científicas serían inmensas. Como por las implicaciones de encontrar una especie inteligente, las implicaciones serían inconmensurables. También resolvería la cuestión eterna de si la humanidad está sola o no en el Universo.
«Encontrar vida inteligente sería un cambio de juego, ya que si tuviéramos que hacer contacto con una especie de este tipo y compartir nuestro conocimiento entre nosotros, esto tendría un efecto profundo en nuestras ciencias, pero también en nuestras filosofías personales», dijo Long. «Esto es importante cuando se considera la antigua cuestión de los orígenes humanos.»
Pero, por supuesto, mucho tiene que suceder antes de que cualquiera de dichas misiones podrían ser contemplado. Para empezar, los requisitos tecnológicos, incluso para un concepto técnicamente viable como Starshot, deben abordarse con mucha antelación. Al igual que todos los riesgos potenciales asociados con el vuelo interestelar a velocidades relativistas.
Pero, sobre todo, necesitaremos saber con anticipación a dónde enviar estas misiones para maximizar el retorno científico de nuestra inversión. Aquí es donde la astronomía y la astrofísica tradicionales jugarán un papel importante. Como se explica durante mucho tiempo:
Antes de lanzar cualquier misión a otros sistemas estelares, será necesario primero caracterizar el valor científico de visitar esos sistemas antes de la mano, lo que requerirá las plataformas de observación astronómica de largo alcance. Luego, una vez que las sondas se hayan lanzado, también ayudarán a calibrar nuestras mediciones de la escala de distancia cósmica, lo que también ayudará a mejorar nuestros instrumentos astronómicos. Por lo tanto, está claro que cualquier especie que aspire a ser iluminada sobre el Universo y su lugar en él, debe abrazar ambas formas de investigación, ya que se realzan entre sí.
Pueden pasar muchas décadas antes de que la humanidad esté preparada para dedicar el tiempo, la energía y los recursos a una misión interestelar. O puede ser simplemente cuestión de años antes de que las propuestas existentes resuelvan todos los problemas técnicos y logísticos. De cualquier manera, cuando se monta una misión interestelar, será un evento trascendental y extremadamente histórico.
Y cuando comience a enviar datos de los sistemas estelares más cercanos, será un evento sin precedentes en la historia. Aparte de los avances tecnológicos necesarios, todo lo que se necesita es la voluntad de hacer realidad las inversiones cruciales.
Más información: arXiv