¿Por qué es tan difícil llegar a Alfa Centauri? ¿Cuánto tiempo nos tomaría llegar allí? Así que te mueres por llegar a Alfa Centauri... No tú personalmente, claro, por supuesto... Digamos que esperas que la humanidad pueda llegar allí pronto verdad, ¿Bien? Pero ¿Cuándo? ¿Y qué mandaremos allí? ¿Humanos o máquinas? No es una pregunta fácil de responder... Pero antes de adentrarnos en ello repasemos un poco la situación... Alfa Centauri es un sistema compuesto por tres estrellas Alfa Centauri A oficialmente Rigil Kentaurus Alfa Centauri B oficialmente Toliman y Alfa Centauri C oficialmente Próxima Centauri.
Alfa Centauri A y B forman un par binario de estrellas similares al Sol que orbitan su centro de gravedad común mientras que Próxima Centauri es una enana roja que orbita el par principal a una distancia de aproximadamente 0.2 años luz luego está próxima B un planeta que orbita próxima a unas 0.049 unidades astronómicas más de 20 veces más cerca de lo que está la Tierra del Sol pero aún dentro de la zona habitable de la estrella próxima está a sólo 4.246 años luz de la Tierra aproximadamente 40 billones de kilómetros lo que la convierte en la estrella más cercana a nuestro sistema solar esto también hace que Próxima B sea el exoplaneta más cercano conocido a la Tierra y el octavo en la lista del índice de similitud con la Tierra entre todos los exoplanetas catalogados, así que no es de extrañar que desde su descubrimiento en 2016, Próxima B se haya convertido en el objetivo principal para una posible misión interestelar, esto marcó un salto significativo en nuestra determinación de lograr esta hazaña, antes de su descubrimiento, nuestro deseo de llegar a Alfa Centauri era algo vago y ambicioso pero con el descubrimiento de un planeta potencialmente habitable, finalmente teníamos un objetivo claro, no es cierto que Próxima B podría convertirse en nuestra segunda Tierra en un futuro lejano.
Está bien amigos, no nos engañemos, la distancia a Próxima Centauri, nuestra estrella más cercana, es 266,000 veces mayor que la distancia al Sol y 103 millones de veces mayor que la distancia que tuvimos que recorrer para llegar a la Luna, impresionante verdad, incluso un rayo de luz viajando a la máxima velocidad permitida por las leyes de la física tarda 4,3 años en llegar a nosotros desde Próxima, mientras que tarda menos de 8 minutos y medio en cubrir la distancia entre nosotros y el sol. Estos números en su implacable inevitabilidad encapsulan el problema del viaje interestelar, un abismo abrumador de tiempo y espacio.
¿Fin del camino entonces? ¿Mala suerte haber encontrado un obstáculo tan grande? Bueno, tal vez no... En realidad, los datos indican que la distancia típica entre estrellas dentro de los 30 años luz del sol es de alrededor de 9 años luz, más del doble de la distancia a Próxima. Estadísticamente, mucho más cerca de lo esperado entonces a la luz de estos hechos podríamos necesitar revisar nuestra impresión inicial y concluir que hemos tenido bastante suerte de tener un sistema estelar tan similar tan cerca y claro podría haber sido mejor pero no habría sido lógico esperar una estrella justo en nuestro patio trasero con todas las posibles consecuencias gravitacionales algunas de las cuales podrían ser bastante negativas. Esto nos permite abordar la empresa con un poco de confianza y optimismo un optimismo que sin embargo se desploma cuando consideramos nuestra capacidad actual para montar una misión capaz de llevarnos hasta allí, para darnos cuenta de nuestras actuales limitaciones tecnológicas solo necesitamos reflexionar sobre el hecho de que la Voyager 1 actualmente el objeto interestelar hecho por el ser humano más rápido se está alejando del Sol a 61.000 km por hora o 38.000 millas por hora una velocidad que si se mantuviera le permitiría llegar a una estrella a la distancia de Próxima en no menos de 75.000 años bueno si confiáramos en la sonda más rápida jamás lanzada la "Parker Solar Probe" capaz de alcanzar 700.000 km por hora podríamos llegar en poco más de 6,500 años un poco demasiado tiempo para encender nuestros sueños está claro entonces que los motores de combustible químico tradicionales incluso con la asistencia gravitacional de Júpiter y Saturno son completamente inadecuados para tales distancias y es necesario un salto tecnológico drástico en este sentido se han propuesto muchas ideas desde cohetes que utilizan fisión y fusión nuclear hasta aquellos impulsados por la aniquilación de materia antimateria pasando por enormes velas de luz estas son solo soluciones teóricas que aún requerirían décadas de desarrollo y enormes esfuerzos tecnológicos y económicos para materializarse para un futuro lejano aún por verificar algunos han propuesto el uso de motores de curvatura que existen solo en nuestra imaginación o agujeros de gusano hasta ahora solo imaginados soluciones fantasiosas basadas en hipótesis extremas de la relatividad general que según algunos podrían permitir el viaje a velocidades superiores a la de la luz pero desafortunadamente no se trata solo de construir naves espaciales más grandes mejores y más rápidas no se trata solo de esperar a que la ciencia y la tecnología sigan su curso como veremos en breve existe una imposibilidad física que ralentiza si no es que impide nuestros planes de navegación libre y rápida en la galaxia para que los viajes interestelares resulten atractivos para los humanos desatando esa combinación de aspiración ambición curiosidad y competencia que motiva nuestros mayores logros necesitaríamos aumentar significativamente la velocidad pero esto es absolutamente imposible por varias razones y esta imposibilidad también se demuestra por las conclusiones implícitas de la famosa paradoja de Fermi.
Como Albert Einstein observó por primera vez en 1905 en su teoría especial de la relatividad, que ningún objeto con masa puede acceder la velocidad de la luz. Einstein estableció este límite basándose en consideraciones que parecían y aún parecen chocar con el sentido común con el que estamos acostumbrados a evaluar los fenómenos físicos de nuestra vida diaria, pero esto no cambia el hecho de que el límite ha sido verificado en muchos experimentos y en lo que respecta a la materia y el universo que conocemos, ya no hay razón para dudar de su existencia. Einstein demostró que la energía E de cualquier objeto está relacionada con su masa m de acuerdo con la famosa ecuación: E = mc² donde c es la velocidad de la luz igual a 299,792.458 kilómetros por segundo o 186,302 millas por segundo en el vacío, esta relación indica, entre otras cosas, que la energía y la masa son entidades equivalentes que pueden transformarse mutuamente, esto es exactamente lo que sucede cuando aceleramos un objeto incluso si no lo notamos la energía que le impartimos, aumenta ligeramente su masa a medida que aumenta la velocidad, sin embargo, se requiere cada vez más energía para aumentar aún más la velocidad, porque más energía se convierte en masa y esta masa incrementa la inercia del sistema, oponiéndose a nuevos aumentos de velocidad, en la práctica, cuanto más te acercas a la velocidad de la luz, más masivo e inmóvil se vuelve el objeto.
Por ejemplo, si se viajara al 99% de la velocidad de la luz, una persona de 80 kg tendría una masa de aproximadamente 2 toneladas, así que intentar proporcionar más empuje al objeto o nave espacial para superar la barrera de la luz, solo aumentaría exponencialmente su masa, dejando la velocidad prácticamente sin cambios, esta es la razón por la que la velocidad C puede ser aproximada, pero nunca alcanzada, los objetos con masa en resumen se resisten a ser acelerados a velocidades cercanas a la de la luz, y cuanto más te acercas a esa velocidad, más difícil se vuelve acelerarlos aún más, y aún si, algún dispositivo mágico pudiera alcanzar instantáneamente la velocidad de la luz, todavía le tomaría 4.3 años llegar a Próxima Centauri, esto significa que incluso viajando a la máxima velocidad alcanzable en nuestro universo, nuestra especie podría como mucho, explorar las cercanías del Sol. Pero ciertamente, no podría establecer una red de rutas comerciales a lo largo de toda la galaxia, pero no nos demos por vencidos tan rápido, quizás nos estamos perdiendo algo. Sí porque la masa no es la única cantidad que varía con la velocidad, otro factor a considerar en los viajes espaciales relativistas es la dilatación del tiempo. Contrario a lo que postula la física clásica, el tiempo no fluye uniformemente para todos los observadores, sino que lo hace más lentamente cuanto más cerca está el observador, que mide un evento dado, de la velocidad de la luz.
Dejando de lado la explicación física y matemática debemos confiar en el hecho absolutamente verificado, de que a bordo de una nave espacial que sale de la Tierra y acelera a velocidades relativistas, el tiempo pasa más lentamente, en comparación con el planeta que acaba de dejar. Imagina una nave espacial viajando al 95% de la velocidad de la luz, hacia un planeta a 9.5 años luz de distancia, un observador estacionario en la Tierra, pediría el tiempo de viaje como la distancia dividida por la velocidad, es decir, 9.5 dividido por 0.95, lo que equivale a 10 años. Los miembros de la tripulación de la nave espacial por otro lado, experimentan la dilatación del tiempo y por lo tanto perciben el viaje como si durara sólo 3.12 años, en otras palabras entre la salida de la Tierra y la llegada a su destino, los miembros de la tripulación envejecen un poco más de 3 años, mientras que han pasado 10 años para las personas en la Tierra. Esta discrepancia de tiempo surge de una fórmula muy simple que también puede predecir, por ejemplo, que si una nave espacial acelera al 50% de C entonces para su tripulación el tiempo pasará 1.15 veces más lento que en la Tierra, mientras que al 75% de C el tiempo parecerá pasar 1.5 veces más lento. Si la velocidad alcanza el 99% de C el tiempo a bordo pasará 7 veces más lentamente, y así sucesivamente, a 99.99% de la velocidad de la luz el tiempo pasará 70 veces más lento, y si la velocidad alcanza el 99.9999999% de la velocidad de la luz, entonces a bordo de la nave espacial el tiempo pasará 21,300 veces más lento, hasta que al 100% de la velocidad de la luz parecerá detenerse por completo.
Estos números, que podrían generar cierto optimismo, sobre la posibilidad de moverse libremente dentro de la galaxia, revelan algo impactante. Nos dicen en la práctica, que para un observador viajando con su nave espacial a alrededor del 100% de la velocidad de la luz, su viaje a cualquier destino, ya sea a 100 años luz o a 100.000 años luz de distancia, será prácticamente instantáneo. No lo crees, aquí tienes un ejemplo impactante, queremos viajar desde la Tierra hasta la galaxia de Andrómeda que está a unos 2,5 millones de años luz de distancia, si el viaje se realizara con una aceleración capaz de llevar la nave espacial a una velocidad del 99,99 % de la velocidad de la luz, obviamente tomaría alrededor de 2,5 millones de años pero en realidad, a bordo de la nave espacial, la duración percibida sería de sólo 35.000 años. No solo eso, aumentando la velocidad sólo un poquito, apenas 30 kilómetros por segundo alcanzaríamos el 99.999999999 % de la velocidad de la luz y podríamos llegar a Andrómeda en poco más de 11 años, increíble verdad.
Si realmente fuera posible, podríamos realizar el tan soñado escenario de Star Trek en el que las naves espaciales viajan sin esfuerzo de un punto a otro de la galaxia, entonces la dilatación del tiempo soluciona el problema. Bueno desafortunadamente no, como vimos antes, para acelerar una masa cada vez más, hasta que se acerque a la velocidad de la luz, se requeriría prácticamente energía infinita. Ninguna forma de propulsión conocida podría darnos este regalo, e incluso si el problema de la energía se resolviera de alguna manera, con métodos que actualmente no podemos prever, también está el hecho, de que una nave espacial viajando a una velocidad muy cercana a la de la luz estaría en una posición particularmente peligrosa. El espacio no está vacío, de hecho está lleno de átomos errantes, que a veces se agrupan en formas más complejas, como nubes de gas y polvo, galaxias, estrellas y planetas, mientras que otras veces permanecen como átomos solitarios, viajando hacia la nada y probablemente no colisionarán con otro átomo durante miles de años. Bueno, una cosa es la probabilidad de una colisión entre dos átomos de hidrógeno, en un centímetro cúbico de espacio, otra cosa es la certeza del enorme flujo de partículas que chocarán con la nave espacial durante su viaje. Partículas que son casi inofensivas a bajas velocidades, pero con la aceleración se convierten en una lluvia mortal de proyectiles y radiación ionizante altamente penetrante, capaz de dañar gravemente el casco y hacerlo peligrosamente radiactivo para los ocupantes. Estas partículas interceptadas a velocidades cercanas a la de la luz adquirirían tal cantidad de energía que se volverían letales para cualquier forma de vida a bordo, sin mencionar, que a tales velocidades, incluso atravesar un delgado velo nebular podría destruir completamente la nave. Algunos científicos creen que la materia interestelar por sí sola, será suficiente para impedir que una nave espacial alcance velocidades mayores a un décimo de la velocidad de la luz, lo cual como hemos visto, es absolutamente insuficiente para sostener una red de rutas comerciales y de exploración a gran escala. Incluso si se superaran todas estas dificultades, todavía habría otro problema insuperable, la dilatación temporal cortaría todos los lazos entre la nave espacial viajera y su planeta de origen, sólo la tripulación se beneficiaría de este acortamiento del tiempo, mientras que para los habitantes de la Tierra el tiempo continuaría fluyendo a su ritmo habitual así que para los 11 años percibidos por la tripulación serían 2.5 millones de años para ellos.
Los astronautas se irían sabiendo que nunca volverían a ver a sus familias, parientes, o amigos a menos que los llevaran con ellos, o que simplemente no los tuvieran a su regreso, encontrarían una sociedad profundamente diferente de la que dejaron. Además tal método de viaje no permitiría la existencia de instituciones interestelares que como la Federación Unida de Planetas sugiere en Star Trek, basada en intercambios comerciales y culturales entre diferentes razas, lo que presupone un nivel homogéneo de progreso tecnológico y social, homogeneidad que no es compatible con los tiempos requeridos para el viaje interestelar, tal como se concibe, qué podría motivar a una futura empresa comercial a enviar sus bienes al otro lado de la galaxia sabiendo que nunca volvería a ver o comunicarse con la nave espacial que transporta su cargamento, cualquier nave espacial que se adentre en el ámbito de la relatividad einsteianiana se convertiría en la práctica, en un mundo en sí mismo, sin patria y sin pasado, entonces cuál sería el sentido, en efecto este es un escenario destinado a no materializarse jamás.
Enrico Fermi nos lo dice con la lógica de su famosa paradoja, el físico italiano se preguntó que si realmente conocemos nuestra galaxia, alberga civilizaciones tecnológicamente avanzadas, por qué no hay representantes aquí ya, una pregunta que puede responderse con una simple consideración, el universo tal como lo conocemos, ha existido por aproximadamente 13.000 millones de años y basándonos en lo que ha ocurrido con nuestra especie, toma 5,000 millones de años para que un planeta de una estrella tipo solar, genere vida inteligente. Esto significa que millones de civilizaciones evolucionaron antes que la nuestra y tuvieron eones para desarrollarte tecnología capaz de viajar por el espacio, su ausencia es por lo tanto, prueba de que viajar de una estrella a otra a la velocidad de la luz es una hazaña más allá de las capacidades de cualquier civilización, y así la respuesta a la pregunta de Fermi es esta: Si no están aquí, no significa que los extraterrestres no existan, sino simplemente que la física no proporciona soluciones capaces de anular distancias, ni motores Warp, ni túneles espacios temporales, nada en absoluto, nosotros al igual que todos los demás habitantes de la galaxia, estamos destinados a permanecer confinados en nuestro pequeño patio trasero, contentos con algunos pocos viajes exploratorios laboriosos, a las dos o tres estrellas más cercanas. Todo esto es en términos de exploración realizada con tripulaciones humanas, la situación sería diferente, si la exploración interestelar significará lanzar pequeñas sondas automatizadas en su lugar. Inicialmente se realizarán misiones dirigidas a las estrellas, probablemente se realizarán con sondas robóticas, inteligentes, miniaturizadas, más allá de cualquier límite actualmente concebible, capaces de viajar a 0.1 veces la velocidad de la luz, pero solo extrapolando un poco del progreso extraordinario en biotecnología, ingeniería genética y molecular, desarrollo embrionario y fisiología celular.
Queda claro, que incluso con sondas simples como estas, los propios humanos podrían expandirse rápidamente por toda la galaxia, como propuso el físico Frank J. Tipler y describió el autor Arthur C. Clarke, en la fascinante novela de Sons of distant Earth, en la práctica, esto implicaría la creación de las llamadas sondas de Von Neumann, inteligentes y automatizadas y al llegar a su destino serían capaces de construir copias de sí mismas y hábitats para cualquier ser vivo, incluidos los humanos, a partir de materias primas disponibles, sintetizadas en el lugar a partir de información del código genético e instrucciones para la generación y el desarrollo de embriones, una vez que la colonización de un mundo se inicia con éxito, las ondas de Von Neumann podrían entonces construir nuevas naves espaciales interestelares y nueva automatización destinada a volar a otros sistemas estelares para repetir el proceso.
¿La propulsión? Velas! Una propuesta prometedora, está representada por las velas láser Starwips, donde los problemas de masa y calor se solucionan al eliminar el motor, reemplazado por la presión ejercida por un haz de radiación dirigido a una vela ultra ligera, sin embargo los problemas de energía y duración del viaje, deben abordarse con soluciones altamente innovadoras, desde que la idea original fue formulada a principios de la década de 1980, el concepto de la vela interestelar ha experimentado varias revisiones y mejoras, principalmente para limitar los requisitos energéticos del viaje y hacer su operación más plausible, en cualquier caso, los elementos principales del sistema, consistirían en un potente transmisor de láser o microondas, probablemente situado en el espacio, una lente gigantesca utilizada para enfocar la radiación, en un haz extremadamente concentrado, incluso a grandes distancias y la verdadera vela interestelar, capaz de interceptar la radiación y ser acelerada significativamente por la presión, así ejercida y cuando decimos vela, no nos referimos a una Spinnaker de regata, sino a algo de al menos 6 km de diámetro y que pese sólo 30 gramos, acelerada a solo el 20% de la velocidad de la luz en solo 2 semanas, la Starwisp podría alcanzar el sistema Alfa Centauri en solo 21 años, así que les dejamos con esta débil esperanza, quizás los más jóvenes entre ustedes, sean testigos del lanzamiento.de las primeras sondas, no será como ver despegar a la Enterprise, pero aún así será una gran emoción aprovechenla.
1977 un radiotelescopio de Estados Unidos detectó una señal procedente de la constelación de Sagitario e inmediatamente imprimió la siguiente secuencia 6EQUJ5 unos días más tarde el astrónomo Jerry Ehman encargado de revisar las mediciones se quedó de piedra tanto que rodeó los caracteres con un círculo rojo y escribió a su lado Wow! por qué estaba tan asombrado qué significaban esos números y letras pero un mensaje extraterrestre casi 50 años más tarde seguimos sin estar seguros del origen de esta señal Wow! aunque sí tenemos algunas teorías así que hemos venido una vez más a la Universidad Politécnica de Valencia a la escuela de teleco para que una de sus expertas nos arroje un poco de luz a este misterio ahora mismo estamos en un laboratorio de alta potencia de la Agencia Europea del Espacio aquí en Valencia aquí en este laboratorio sometemos a cargas de radiofrecuencia a condiciones ambientales de espacio para ver si son capaces de soportar esas condiciones cuando estén funcionales en órbita supongamos que en algún lugar del espacio existe otra forma de vida inteligente una civilización avanzada capaz de usar las ondas electromagnéticas para comunicarse qué tipo de radiación elegirían para enviar sus señales aunque solo podemos especular cabe pensar que emplearían ondas de radio capaces de recorrer grandes distancias sin que el gas y el polvo del espacio las absorban al menos ese sería una de las mejores opciones desde un planeta parecido a la Tierra venga aceptamos las ondas de radio pero de qué frecuencia la naturaleza nos vuelve a marcar el camino por encima hercios eh es difícil de atravesar nuestra atmósfera y tendríamos que poner el comunicador en órbita para poder vencer esas esas alternaciones atmosféricas y por otra parte eh si subiéramos mucho en frecuencia también tendríamos mayores pérdidas de propagación en el entorno espacial y por debajo de un gigahercio no podíamos salir de nuestro planeta sería complicado por la reflexión y también es verdad que hay más pérdidas de vida gases y otros fenómenos que ocurren entonces la ventana entre uno y 10 gigahercios es apropiada y es la que utilizamos en esa banda de frecuencias