El motor helicoidal de la NASA que parece violar las leyes de la física

Un investigador ha presentado el concepto de «motor helicoidal», que teóricamente violaría la tercera ley de Newton, y generaría impulso sin expulsar ningún propelente

Las distancias entre las estrellas son tan inmensas que parece imposible que algún día podamos llegar hasta ellas si no es con el desarrollo de alguna tecnología todavía no existente. Se están perfeccionando velas solares y ya se utilizan motores de propulsión iónica para aprovechar la energía solar. Pero, para recorrer grandes distancias, conviene usar tecnologías que permitan alejarse del Sol y que eviten el uso de combustible.

Con este fin, el ingeniero Harold White trató de crear un motor de pulsos de microondas, el « EmDrive », que luego resultó no funcionar. Ahora, el investigador David Burns, ingeniero en el Centro de Vuelo Espaciales Marshall, en Alabama (EEUU), ha propuesto, por su cuenta y riesgo, un nuevo concepto de motor que, en teoría, genera movimiento sin necesidad de usar combustible: se trata del «motor helicoidal» . Burns ha presentado su concepto en un artículo que ha subido al servidor de informes técnicos de la NASA .

La acogida de esta idea ha sido tibia. El primer problema es que este concepto parece violar la tercera ley de Newton , el principio de acción y reacción, por el cual todo cuerpo que ejerce una fuerza sobre otro experimenta sobre sí mismo una fuerza de igual intensidad pero en sentido opuesto. Este es el principio por el cual un cañón tiene retroceso o los cohetes generan impulso, sencillamente por el hecho de expulsar propelente por las toberas.

Inspirado en la Relatividad

Este motor helicoidal se basa en el principio de equivalencia de masa y energía de la Relatividad. Aprovecha el hecho de que, a velocidades próximas a las de la luz, la masa se incrementa.

De esta forma, tal como ha explicado Burns en New Scientist , el motor teóricamente puede generar inercia y hacer avanzar una nave en una dirección. ¿Cómo lo hace? Para hacerse una idea, Burns ha propuesto imaginar una especie de caja colocada sobre una superficie sin fricción (algo más o menos equivalente a una nave navegando por el espacio). En su interior, hay un eje sobre el que se desliza un anillo que tiene cierta masa.

En conciciones normales, la oscilación del anillo (que gastaría energía para producirse), mueve la caja hacia delante y hacia atrás, siempre en dirección contraria a la de avance del anillo, a causa del principio de acción y reacción o tercera ley del movimiento de Newton.

Pero, ¿qué pasaría si la masa del anillo fuera mayor cuando se moviera en una dirección que en la otra? Si esto fuera posible, en teoría la caja debería moverse en la dirección contraria a la de avance de dicho anillo cuando tuviera más masa.

Un acelerador de partículas dentro de una nave

El problema es lograr que la masa de un objeto cambie. Aunque parezca imposible, esto ocurre en aceleradores de partículas, donde estas se acercan a la velocidad de la luz. Así que Burns ha propuesto cambiar el anillo por un acelerador de partículas. Este acelerador permitiría hacer dos cosas distintas: en unas ocasiones aceleraría los iones ligeramente, pero en otro caso las aceleraría hasta velocidades relativistas , que alcanzan un porcentaje considerable de la velocidad de la luz, para lograr ese aumento de masa.

Con la finalidad de conseguir también un impulso lateral, Burns ha propuesto que el acelerador de partículas no tenga forma de anillo, sino de hélice: de ahí que el motor sea helicoidal.

165 megavatios a cambio de un newton

Conseguir todo esto no parece sencillo. Según los propios cálculos de David Burns, el motor tendría que ser muy grande: debería de medir unos 200 metros de largo y 12 de diámetro . Requeriría 165 megavatios de energía (en teoría, un megavatio es lo necesario para alimentar 300 viviendas), y apenas generaría una fuerza de empuje de un newton, comparable a la que una persona aplica sobre una tecla cuando está en el ordenador. Sin embargo, con la suficiente energía y tiempo, el motor podría acelerar la nave hasta el 99 por ciento de la velocidad de la luz, según Burns.

El investigador ha admitido que el diseño es extremadamente ineficiente, auque ha dicho podría ser posible que se recuperase parte de la energía en forma de calor y radiación.

Los diseños de motores basados en ideas que no dependen de propelentes no son nuevos. Sin embargo, ninguno ha podido demostrar su fncionamiento: ninguno ha vulnerado nunca la tercera Ley de Newton . En este sentido, Martin Tajmar, investigador en la Universidad Tecnológica de Dresde, Alemania, ha dicho en New Scientist que la máquina probablemente no funcionaría: «Por desgracia, siempre hay acción y reacción».

El propio Burns ha reconocido que corre el riesgo de que su motor sea imposible: «Tienes que estar preparado para quedar avergonzado. Es muy difícil inventar algo nuevo bajo el sol y que realmente funcione». Al menos, asegura, merece la pena intentarlo.

El motor que «viola las leyes de la física» no funciona

Investigadores alemanes podrían haber descubierto que el «EmDrive», un propulsor que aparentemente viola la tercera ley de Newton, en realidad no produce empuje

Hace dos años, el científico Harold White , investigador en un pequeño laboratorio del Centro Espacial Johnson de la NASA (en Houston, Estados Unidos), publicó un estudio donde presentaba los interesantes resultados de un sistema experimental de propulsión llamado « EmDrive ». Supuestamente, demostró la generación de pequeñas cantitades de empuje en el laboratorio, a pesar de que el motor parece violar el principio de acción y reacción o tercera ley de Newton . En resumen, el dispositivo solo genera un campo de microondas en el interior de una cámara cónica de resonancia y no expulsa ningún material al exterior, como hace un cohete, un reactor o un globo que se desinfla repentinamente, así que, ¿cómo es posible que genere empuje, sin ejercer una fuerza en sentido contrario? No son pocos los que se han mostrado escépticos por este motivo.

Este motor comenzó a ser desarrollado por el ingeniero británico Roger Shawyer hace unos 17 años. En la actualidad está respaldado por una pequeña empresa, « SPR Ltd. », y por una patente. Su gran ventaja es que no consume combustible , por lo que es un candidato para convertirse en un motor barato para viajes interestelares o interplanetarios. Pero, ¿realmente lo es?

Una investigación presentada recientemente en la Conferencia de Propulsión Espacial (en Sevilla), por parte de investigadores de la Universidad Técnica de Dresde (Alemania), y dirigida por Martin Tajmar, ha concluido que, en realidad, el «EmDrive» no funciona . Después de hacer estudios en una cámara de vacío con una réplica del motor, los autores han obtenido cantidades similares de empuje a las del estudio de Harold White en su laboratorio. Sin embargo, han averiguado que el origen de dicho empuje está en la interacción entre el campo magnético de la Tierra y los cables del propulsor . Si esto fuera así, el «EmDrive» sería totalmente inútil en el espacio.

Sus análisis, « indican claramente que el "empuje" no viene del "EmDrive " sino de una interacción electromagnética», escriben los autores del estudio. Dicha interacción se produce, tal como han comprobado, entre el campo magnético terrestre y las corrientes del propulsor.

De hecho, los autores han tenido en cuenta la fuerza y la orientación del campo magnético terrestre en la región de Europa donde están sus instalaciones. Han comprobado que unos pocos cables con una corriente moderada han sido suficientes para emular los resultados de empuje obtenidos en Estados Unidos, en los que los científicos usaron mayores potencias para el motor.

La respuesta, en el campo magnético

«Nuestros resultados muestran que la interacción magnética de cables o propulsores no protegidos adecuadamente es un factor que se debe tener en cuenta a la hora de medir el empuje en este tipo de dispositivos», esciben los autores del estudio. De hecho, reconocen, por mucho que se quiera ser cuidadoso y usar cables protegidos, ven muy probable que algunos campos magnéticos se «cuelen» en los cables y conexiones del «EmDrive». Esto provocaría un «ruido» que White y sus compañeros identificaron como empuje , a pesar de sus esfuerzos por ser escrupulosos.

En próximos experimentos, los científicos de la Universidad Técnica de Dresde esperan poder recubrir el dispositivo para eliminar la fuente de ruido experimental que es el campo magnético terrestre. De hecho, probarán otras configuraciones, potencias y diferentes geometrías para asegurarse de que, efectivamente, el «EmDrive» no funciona.

¿El final del «EmDrive»?

Este no es el punto y final del «EmDrive» , pero, sin duda, es un importante golpe. Desde hace varios años, varios investigadores se han mostrado escépticos, e incluso han sugerido que el campo magnético terrestre podría estar dando las lecturas de empuje del motor. En 2015, la NASA dejó claro que este propulsor no estaba entre sus prioridades:

«Aunque la investigación conceptual de nuevos métodos de propulsión por un equipo del Centro Espacial Johnson, de la NASA, ha creado titulares, se trata de un pequeño esfuerzo que aún no ha mostrado tener resultados tangibles », dijo un portavoz de la agencia en Space.com . Después de esta investigación, los resultados son aún menos tangibles. En unos cuantos meses, los resultados del equipo de Dresde podrían ser la puntilla del «EmDrive».

En busca de los propulsores del futuro

De hecho, estas investigaciones de la Universidad Técnica de Dresde son solo el primer paso. Estos científicos han creado el proyecto «SpaceDrive» para diseñar pruebas meticulosas y fiables con las que poner a prueba las futuristas tecnologías de propulsores espaciales . «Nuestra intención es desarrollar una infraestructura de investigación excelente para poner a prueba nuevas ideas y medir empujes y artefactos (fuentes de ruido) con alta fiabilidad, para determinar si un concepto funciona y, si lo hace, aumentar su tamaño», escriben los autores del estudio encabezado por Martin Tajmar. Esto sería lo que llevaría a aplicaciones reales para el vuelo de naves espaciales.

En la actualidad, se considera que la propulsión sin combustible es la mejor opción para el viaje interestelar. Algunos conceptos se basan en cohetes fotónicos y velas solares , para aprovechar el empuje de la luz. Por ejemplo, el proyecto «Breakthrough Starshot» pretende usar un potente haz láser, de 100 gigawatios, para acelerar naves espaciales de unos pocos gramos de masa a grandes velocidades, y alcanzar así el vecindario de Próxima Centauri en solo 20 años. Sin embargo, aparte de que esta tecnología es todavía ciencia ficción, estos proyectos solo permitirían construir naves espaciales minúsculas.

Lo cierto es que si se quiere hacer viajes interplanetarios o interestelares que tengan una duración de tiempo razonable, inferior a los siglos o milenios, es necesario trabajar en nuevas ideas de propulsión.