Déjame contarte algo que Hollywood no quiere que sepas, algo que los escritores de ciencia ficción ignoran, algo que los futuristas optimistas descartan como simples desafíos de ingeniería. El viaje interestelar, enviar humanos a otros sistemas estelares, no es solo difícil, no es solo caro, no es solo algo que está más allá de nuestra tecnología actual, es imposible, fundamentalmente físicamente imposible. No me refiero a imposible en el sentido en que alguna vez se pensó que el vuelo más pesado que el aire era imposible o que nunca llegaríamos a la Luna. Me refiero a imposible en el sentido en que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles, en el sentido en que viajar más rápido que la luz es imposible, en el sentido en que las propias leyes de la física, lo prohíben.
Después de 50 años pensando en física, trabajando en relatividad, mecánica cuántica y cosmología, he llegado a aceptar la dura verdad. Estamos atrapados aquí en la Tierra, en nuestro Sistema Solar, tal vez extendiéndonos eventualmente por la nube de Oort, pero las estrellas, los miles de exoplanetas potencialmente habitables que hemos descubierto, bien podrían estar en universos diferentes. Déjame mostrarte por qué. Y voy a ser preciso, sin vagas esperanzas, sin apelar a tecnologías futuras que no podemos imaginar, solo física, física dura, fría e implacable. Los problemas fundamentales son la distancia, la energía, el tiempo y la biología. Cada uno por sí solo es casi insuperable. Juntos forman una barrera absoluta.
Empecemos por la distancia. El problema de la distancia. El sistema estelar más cercano a la Tierra es Alfa Centauri, a unos 4,37 años luz. Eso equivale aproximadamente a 41 Billones de kilómetros. Para ponerlo en perspectiva, si la Tierra tuviera el tamaño de un grano de arena, Alfa Centauri estaría a 40 km de distancia. La Voyager 1 nuestra nave espacial más rápida, viaja a unos 17 km/s. A esa velocidad tardaría unos 75.000 años en llegar a Alfa CentaurI. No es un error tipográfico, 75.000 años, más tiempo del que abarca toda la historia registrada de la humanidad, y Alfa Centauri es la estrella más cercana. La distancia promedio entre estrellas en nuestra galaxia es de unos cinco años luz. La mayoría de los exoplanetas interesantes que hemos encontrado están a cientos o miles de años luz. Kepler 186F, uno de los exoplanetas más parecidos a la Tierra se encuentra a 500 años luz.
A la velocidad de la Voyager, llegar allí tomaría más de 8 millones de años. Ahora podrías decir, bueno, solo necesitamos ir más rápido. Y sí, eso es obvio, pero aquí es donde la física se vuelve brutal. Imaginemos que queremos hacer el viaje a Alfa Centauri en una vida humana, digamos 50 años. Eso significa que necesitamos viajar al 10% de la velocidad de la luz, unos 30.000 km/s, es decir, unas 1.800 veces más rápido que la Voyager. ¿Podemos hacerlo? Veamos los requisitos de energía. El problema de la energía. La energía cinética de un objeto en movimiento es Ec = 1/2 mc². A bajas velocidades, esto es manejable, pero al 10% de la velocidad de la luz hay que usar la fórmula relativista, que es aún peor. Seamos conservadores y supongamos que enviamos una pequeña nave espacial de solo 1.000 kilos. Eso es minúsculo, apenas suficiente para una persona y un soporte vital mínimo.
La energía cinética necesaria para acelerar esta nave de 1,000 kg al 10% de la velocidad de la luz es de aproximadamente 4,5*10¹⁷ Julios. Eso equivale a 450 PetaJulios. ¿Cuánta energía es esa? El consumo energético mundial total en 2023 fue de unos 600 exajulios. 600*10¹⁸ Julios por año. Por lo tanto, acelerar nuestra pequeña nave consumiría aproximadamente la 1.333 parte de la energía que produce toda la humanidad en un año. Es decir, la producción energética de todas las civilización humana, todas las centrales eléctricas, todos los autos, todas las bombillas, funcionando durante unos 50 minutos solo para acelerar la nave. Y aún necesitas frenar al llegar, lo que requiere la misma energía otra vez. Así que duplícalo, 1 hora y 40 minutos de toda la producción energética humana para una nave de 1.000 kilos. Una carga útil más pequeña que un automóvil compacto.
Ahora hablemos del combustible. Si usamos cohetes químicos, los mejores que tenemos, la densidad energética es patética. La gasolina contiene unos 46 mega Julios por kilogramo. Incluso los cohetes de hidrógeno oxígeno que son mejores, dan alrededor de 13 mega Julios por kilogramo. Para obtener 450 petajulios con combustible químico, necesitarías unos 35.000 millones de kilogramos de combustible, es decir, 35 millones de toneladas métricas. Para comparar, la Estación Espacial Internacional tiene una masa de unas 450 toneladas. Solo tu combustible sería 75,000 veces más masivo que la ISS. Y recuerda la ecuación del cohete. Cuanto más combustible llevas, más masa tienes que acelerar, lo que significa que necesitas más combustible en una espiral exponencial. Cuando haces el cálculo correctamente con la ecuación de Kostantin Tziolkovski, descubres que los cohetes químicos simplemente no pueden alcanzar el 10% de la velocidad de la luz. La relación combustible carga útil se vuelve astronómica. Necesitarías una masa de combustible muchas veces mayor que la masa del universo observable.
Así que los cohetes químicos quedan descartados. ¿Qué tal la propulsión nuclear? La fisión nuclear libera unos 80 billones de Julios por kilogramo de uranio 235. Eso es un millón de veces mejor que el combustible químico. La fusión nuclear, si lográramos hacerla funcionar eficientemente, libera unos 600 millones de Julios por kilogramo de combustible. Usemos la fusión, ya que estamos siendo optimistas. Para obtener 450 petajulios, necesitarías unos 750 kg de combustible de fusión. Eso es manejable, añade otros 750 kg para la desaceleración y llegas a 1,500 Kg de combustible. El total de la nave, carga útil, más combustible sería de 2,500 kg, mucho mejor. Pero hay un problema. Convertir la energía de fusión en empuje dirigido es extremadamente difícil. Los diseños actuales de reactores de fusión son enormes e ineficientes. Requieren enormes bobinas magnéticas, sistemas de refrigeración y soporte estructural. La masa del reactor supera con creces la masa del combustible. Incluso si imaginamos un avance revolucionario en propulsión por fusión, un reactor ligero y eficiente, enfrentamos otro problema. No solo estás acelerando el combustible, sino también el motor, la estructura,el blindaje contra radiación y la carga útil. Cada kilogramo adicional de masa requiere más combustible. Y hablando de blindaje contra radiación, un cohete de fusión genera una intensa radiación de neutrones. El compartimento de la tripulación necesita un pesado blindaje, agua, plomo, polietileno, lo que añade más masa. Kilogramos de blindaje por cada kilogramo de carga útil.
Cuando cuentas todo esto, las relaciones de masa vuelven a ser prohibitivas, pero sigamos siendo optimistas. Imaginemos que resolvemos todo esto. Supongamos propulsores de fusión perfectos con casi el 100% de eficiencia y mínima masa adicional. ¿Podemos finalmente hacer el viaje? No del todo, porque existe otro problema de energía, el polvo interestelar, el problema del polvo, el espacio no está vacío, incluso el casi vacío del espacio interestelar contiene aproximadamente un átomo por centímetro cúbico, principalmente hidrógeno. A bajas velocidades, esto es insignificante, pero al 10% de la velocidad de la luz estás impactando unos 3*10¹³ átomos de hidrógeno por metro cuadrado por segundo. Cada colisión transfiere energía. a esa velocidad, cada átomo de hidrógeno impacta con una energía cinética de unos 5 kiloelectrónvoltios. No suena mucho, pero multiplïcalo por billones de átomos por segundo que golpean cada metro cuadrado de la sección frontal de tu nave. Para una nave con un área frontal de sólo 10 m², muy pequeña, estarías absorbiendo continuamente unos 2,4 MW de potencia. Eso equivale a tener 2.400 calentadores de 1 kilovató funcionando constantemente en la parte delantera de la nave. Esa energía se convierte en calor, habla el material, genera radiación secundaria. Necesitas blindaje, lo que añade masa, lo que requiere más combustible, lo que empeora el problema y los átomos de hidrógeno son lo de menos. También hay granos de polvo, partículas diminutas de carbono y silicatos de aproximadamente un micrómetro de tamaño. Hay aproximadamente un grano de estos por cada mil kilómetros cúbicos. A 10% de la velocidad de la luz un grano de un microgramo impacta con una energía cinética de unos 45.000 Julios. Eso equivale a 10 g de TNT. Cada grano perfora tu nave como una bala hiperveloz.
Durante un viaje de 50 años, tu nave barrerá un volumen de unos 20 billones de kilómetros cúbicos. Eso significa miles de millones de posibles impactos. Incluso con una distribución tan dispersa, estarías hablando de millones de impactos de granos. Necesitas blindaje pesado o un enorme campo magnético para desviar partículas cargadas. Ambas cosas añaden masa. Ambas requieren energía, ambas hacen la misión más difícil. Estamos acumulando problema, pero empeora el problema del tiempo. Incluso si pudiéramos resolver de alguna manera los problemas de energía y blindaje, incluso si tuviéramos sistemas de propulsión mágicos que violan todo lo que sabemos de ingeniería, enfrentamos el problema del tiempo. Un viaje de 50 años a Alfa Centauri significa cincuenta años a bordo de la nave. ¿Quien se apuntaría a un viaje de ida de 50 años hacia un sistema estelar que apenas hemos estudiado?
Podrías pensar. Bueno, pondremos a la gente en animación suspendida o sueño criogénico. Esto no es tecnología, esto es fantasía. No podemos congelar y revivir humanos. Cada célula de tu cuerpo contiene agua y el agua se expande al congelarse, rompiendo las membranas celulares. El daño es catastrófico e irreversible. Algunos investigadores están trabajando en inducir estados similares a la hibernación mediante supresión metabólica. Tal vez, y esto es un gran tal vez, podríamos ralentizar el metabolismo por un factor de 10. Eso haría que un viaje de 50 años se sintiera como 5 años para la tripulación. Aun así, medio decenio de sus vidas pasado en una nave diminuta.
Y aquí viene el problema más oscuro. ¿Qué pasa en la Tierra durante esos 50 años? La tecnología avanza. Si apenas podemos enviar una nave al 10% de la velocidad de la luz en el año 2100. ¿Qué será posible en 2,150? Probablemente el 20% o el 30% de la velocidad de la luz. Así que lanzas tu tripulación en 2100 llegan a Alfa Centauri en 2150, pero una nave más rápida lanzada en 2125 llega en 2,140. Tu tripulación pasó 50 años viajando hacia un destino que ya fue alcanzado por otros que partieron después. Esto se llama el cálculo de espera y crea un incentivo perverso. Siempre es mejor esperar a una tecnología mejor que lanzar con la tecnología actual, a menos que sepas que tu tecnología está cerca de los límites teóricos, lo que nos lleva de vuelta a la velocidad de la luz y al problema definitivo del tiempo, la barrera de la relatividad.
Digamos que queremos que el viaje interestelar sea razonable. Unos pocos años de tiempo subjetivo para la tripulación. Para lograrlo, necesitamos acercarnos mucho a la velocidad de la luz digamos, al 90%. A esa velocidad la dilatación temporal se vuelve significativa. El factor gamma es de aproximadamente 2,3. Eso significa que por cada año que pasa en la nave transcurren unos 2,3 años en la Tierra. Un viaje Alfa Centauri al 90% de la velocidad de la luz tomaría unos 4,9 años según el tiempo terrestre. Pero debido a la dilatación temporal la tripulación solo experimentaría unos 2,1 años. Eso es manejable, pero los requisitos de energía se vuelven una locura. La energía cinética relativista de una nave de 1.000 kg al 90% de la velocidad de la luz es de aproximadamente 5,8*10¹⁹ Julios. Eso equivale a 58 exajulios, casi el 10% de la producción energética anual mundial sólo para una carga útil de 1,000 kg. Para acelerar 1.000 kilos al 90% de la velocidad de la luz usando combustible de fusión con 100% de eficiencia de conversión, necesitarías unos 96,000 kg de combustible. 96 toneladas de combustible por cada tonelada de carga útil y el problema de la radiación empeora. Esos átomos de hidrógeno al 90% de la velocidad de la luz impactan con unos 430 kiloeletronvoltios cada uno. Tu nave estaría absorbiendo unos 200 megavatios de potencia por las colisiones con el hidrógeno interestelar. Eso es la potencia de una pequeña central nuclear concentrada en la superficie frontal de tu nave. Los granos de polvo se convierten en misiles relativistas. Un grano de un microgramo al 90% de la velocidad de la luz impacta con 5,8 millones de Julios. Eso es más que un kilogramo de TNT. Cada impacto es una explosión. Necesitarías un blindaje de metros de espesor hecho de los materiales más densos, añadiendo miles de kilogramos de masa que requerirían millones de kilogramos de combustible. Y ni siquiera hemos hablado de frenar.
El problema de la deceleración, has acelerado al 90% de la velocidad de la luz, has sobrevivido de alguna manera a la radiación y a los impactos de polvo. Te acercas a Alfa Centauri. Ahora necesitas reducir la velocidad. Si no lo haces, pasarás por todo el sistema a 270,000 km/s. Todo el sistema estelar pasará en cuestión de horas. No podrás orbitar, no podrás aterrizar, simplemente seguirás hacia el vacío. Así que necesitas decelerar, lo que requiere la misma energía que usaste para acelerar. Otros 58 exajulios, otras 96 toneladas de combustible por tonelada de carga útil. Pero aquí está el problema tuviste que llevar ese combustible de desaceleración contigo durante todo el viaje, lo que significa que tuviste que acelerarlo al principio,,
lo que significa que necesitaste más combustible para acelerar el combustible que necesitas para decelerar.
La ecuación del cohete golpea de nuevo. Cuando haces los cálculos, los requisitos de combustible se disparan hasta la absurdalidad. Necesitas miles de toneladas de combustible para transportar cientos de toneladas de combustible para frenar una nave que lleva decenas de toneladas de combustible para decelerar una carga útil de una tonelada. Algunas propuestas sugieren usar colectores magnéticos para recolectar hidrógeno interestelar durante el viaje y usarlo como combustible. El Ramget Bussard propuesto en 1,960. Una idea hermosa, no funciona. Rl problema es que la resistencia que genera la recolección del hidrógeno crea más deceleración de la que ganas al quemarlo. En realidad, te ralentizas. Los números no cuadran. Robert Zubrin y Danna Andrews lo demostraron en los años 90. Otras propuestas, velas láser impulsadas por láseres terrestres para la aceleración y luego desplegar una vela magnética para la deceleración usando el viento estelar, ingenioso, pero la ingeniería es fantástic.a Necesitas láseres de niveles de petavatios, necesitas velas de miles de kilómetros de ancho. Necesitas estabilidad y control perfecto a distancias de años luz.
Estamos dejando la física y entrando en la fantasía, el problema de la biología. Supongamos sólo por argumento que resolvemos todos los problemas de física e ingeniería. Tenemos una nave que puede llegar a Alfa Centauri en unos pocos años de tiempo de abordo. ¿Podemos enviar realmente humanos? No, porque la biología lo impide. La radiación cósmica es letal. Fuera del campo magnético protector de la Tierra y su atmósfera estás expuesto a los rayos cósmicos galácticos y a las partículas energéticas solares. Estos son protones de alta energía e iones pesados que atraviesan las paredes de la nave como si no existieran. En la Estación Espacial Internacional, los astronautas reciben unos 150 milisievers de radiación por año. Eso es unas 50 veces más de lo que recibirías en la superficie de la Tierra. Para una misión de seis meses es aceptable. Aumenta ligeramente el riesgo de cáncer, pero se mantiene dentro de los límites de seguridad. Pero en un viaje interestelar, incluso uno corto de cinco años, estarías recibiendo al menos 750 milisievers, probablemente mucho más, ya que viajas por el espacio interestelar lejos de la heliosfera del sol que ofrece algo de protección.
A esas dosis aumentas significativamente el riesgo de cáncer. Las cataratas se vuelven probables ,la enfermedad por radiación es posible y no entendemos completamente los efectos neurológicos a largo plazo de la exposición a los rayos cósmicos en el cerebro. La única forma de protegerse contra los rayos cósmicos es con masa, metros de agua, plomo o polietileno, miles de kilogramos por persona. Volvemos al problema de la masa, al problema del combustible, al problema de la energía y los rayos cósmicos son solo un problema. También está la pérdida de densidad ósea en microgravedad, entre 1% y 2% por mes. Después de un año, los astronautas tienen una densidad ósea comparable a la osteoporosis. Podemos mitigarlo con ejercicio, pero no eliminarlo. Atrofia muscular, incluso con ejercicio riguroso. Los astronautas pierden entre 20% y 30% de masa muscular en Misiones largas. Problemas de visión. Muchos astronautas desarrollan cambios en la visión debido a los desplazamientos de fluidos en microgravedad. El mecanismo no se entiende completamente. Supresión del sistema inmune. Los vuelos espaciales prolongados debilitan la función inmune, haciendo que las infecciones sean más peligrosas. Problemas psicológicos, aislamiento, confinamiento, monotonía, distancia de la Tierra.
Todo cobra un precio psicológico. Los astronautas de la ISS están en contacto constante con la Tierra y pueden regresar en horas si es necesario. Una tripulación interestelar estaría a años de distancia de casa sin posibilidad de rescate. Algunos de estos problemas podrían resolverse con naves rotatorias que generen gravedad artificial, pero la rotación añade complejidad de ingeniería, añade masa, requiere resistencia estructural. La sección rotatoria necesita ser grande, al menos 100 metros de radio para evitar efectos de Coriolis desorientadores. Volvemos al problema de la masa, al problema de la energía, a la imposibilidad. Naves generacionales. Tal vez pienses que no enviamos gente por unos pocos años, sino que enviamos una nave masiva con miles de personas que vivirán, se reproducirán y morirán durante un viaje de siglos. Esto ya no es física, esto es sociología, ecología, genética y psicología. Y los problemas son abrumadores. Necesitas un sistema de soporte vital en bucle cerrado. Perfecto durante siglos. No podemos hacerlo. Nuestros mejores experimentos de sistemas cerrados como biosfera 2 fallaron en mantener el equilibrio incluso durante años. Necesitas diversidad genética. Una población fundadora de al menos varios cientos de personas para evitar la endogamia.
Déjame contarte acerca de los objetos más solitarios jamás creados por las manos humanas en este momento mientras escuchas esto dos pequeñas naves espaciales están surcando la oscuridad del espacio interestelar a velocidades superiores a las 35.000 millas por hora han estado viajando durante casi cinco décadas y han cruzado un límite que ninguna otra nave hecha por el hombre había cruzado antes el borde de la influencia de sol la frontera entre nuestro sistema solar y la vasta vacío entre las estrellas son las ondas Voyager uno y Voyager 2 y lo que hemos aprendido de su viaje lo que ahora sabemos cuarenta mil años antes de que alcancen otra estrella es tanto impresionante como aterrador porque aquí está la cosa que la mayoría de las personas no aprecia completamente las sondas Voyager nos han mostrado cuan incomprensiblemente vasto y vacío es realmente el universo nos han enseñado que el espacio interestelar no es lo que imaginamos es más extraño más hostil y más aislante de lo que nuestras predicciones más pesimistas habrían sugerido y nos han obligado a enfrentar una verdad que desafía todo lo que pensábamos que sabíamos sobre nuestro lugar en el cosmos las ondas Voyager han estado enviando datos durante más de cuarenta y siete años y esos datos cuentan una historia que tomará cuarenta mil años para completarse una historia sobre distancia sobre el tiempo sobre la profunda soledad de la existencia en un universo infinito permíteme llevarte a través de lo que hemos aprendido y te advierto lo que ahora sabemos no es reconfortante comencemos desde el principio porque entender de donde vienen las ondas Voyager nos ayuda a apreciar donde están ahora en el verano de 1977 la NASA lanzó dos naves espaciales con una misión que se convertiría en el viaje de exploración más extraordinario de la historia humana Voyager dos fue lanzada primero el veinte de agosto de 1977 seguida por Voyager uno el cinco de septiembre de 1977 a pesar de haber sido lanzada en segundo lugar Voyager uno estaba en una trayectoria más rápida y finalmente superó a su gemela la misión original era relativamente modesta según los estándares de hoy hacer un sobrevuelo de Júpiter y Saturno tomar algunas fotos recoger algunos datos y luego perderse en el vacío las naves espaciales estaban diseñadas para durar cinco años cinco años ahora han estado operando durante casi 10 veces ese tiempo y todavía están enviando datos desde el frente del espacio interestelar pero aquí está lo notable a pesar de casi 50 años de viaje incluso moviéndose a velocidades que te llevarían de Nueva York a Los Ángeles en menos de cinco minutos las ondas Voyager apenas han comenzado su viaje a través del cosmos déjame darte algunos números porque los números son donde comienza el terror Voyager uno está actualmente a unos 15.000 millones de millas de la tierra eso es quince con nueve ceros después está tan lejos que las señales de radio que envía viajando a la velocidad de la luz tardan más de veintidós horas en llegar a nosotros cuando los controladores de la misión envían una orden a Voyager uno deben esperar casi dos días para saber si funcionó ahora quince mil millones de millas suena impresionante y lo es ningún objeto hecho por el hombre ha estado más lejos de casa pero déjame poner esa distancia en perspectiva la estrella más cercana a nuestro Sol es Próxima Centauri a unas cuatro veinticuatro años luz de distancia un año luces la distancia que la luz viaja en un año aproximadamente cinco punto ochenta y ocho billones de millas así que próxima centauria está aproximadamente a 25 millones de millas de distancia Voyager uno después de cuarenta y siete años de viaje ha cubierto unos quince mil millones de millas eso es el cero punto cero seis por ciento de la distancia hasta la estrella más cercana no el 6%. no el cero punto seis por ciento el 0.06%. a su velocidad actual voy a ser uno tomaría unos 73.000 años para llegar a próximas Centauri si estuviera en esa dirección lo que no es el caso la nave espacial en realidad se dirige hacia una estrella llamada ac-79 3.88 en la constelación camelo pardalis pasará a unos 1.6 años luz de esa estrella en aproximadamente 40.000 años. No llegará a la estrella, sólo pasará cerca, a casi diez billones de millas de distancia. 40.000 años haz que eso se hunda en tu mente hace 40.000 años los humanos pintaban en las paredes de las cavernas no habíamos inventado la escritura no habíamos construido ciudades la agricultura no existía toda la historia humana registrada cada imperio cada civilización cada guerra cada descubrimiento cada libro escrito todo eso ha ocurrido en alrededor de un ocho del tiempo que tomará Voyager uno para pasar cerca de otra estrella voy hallar uno después de cuarenta y siete años de viaje sigue moviéndose a través del vacío interestelar donde la soledad es más que evidente y cuando digo soledad no es una metáfora estas sondas son las creaciones más solitarias jamás construidas por la humanidad no hay planeta cerca ni lunas ni asteroides sólo hay partículas de gas cósmico más distantes que cualquier cosa que hayamos conocido y aun así estas sondas continúan su viaje transmitiendo datos explorando un universo inmenso mientras el tiempo sigue avanzando lo que hemos aprendido de las ondas Voyager no solo habla de la vastedad del espacio sino también de nuestra propia vulnerabilidad en este cosmos que parece desinteresado de nuestra existencia cada día mientras las sondas siguen enviando datos nos enfrentamos a la incertidumbre de si alguna vez encontraremos algo fuera de este sistema solar que nos dé esperanza no es un dato que muchos acepten o comprendan pero los Voyager nos han enseñado que estamos solos de una manera que nunca imaginamos en cuanto a la tecnología el viaje de las sondas es un testimonio de la capacidad humana para superar los límites cuando se lanzaron las expectativas eran modestas no se esperaban milagros ni descubrimientos trascendentales se pensaba que las ondas serían útiles solo para el estudio de Júpiter y Saturno pero lo que ocurrió fue mucho más allá desde su lanzamiento en 1977 Voyager 1 y Voyager dos han estado enviando datos que no solo enriquecieron nuestra comprensión del sistema solar sino que han proporcionado detalles cruciales sobre el espacio interestelar ese vacío frío y oscuro que se extiende más allá de nuestro Sol al principio las ondas eran pequeñas pero sus viajes nos enseñaron mucho más de lo que podríamos haber imaginado la humanidad nunca antes había creado algo que viajara tan lejos aunque las ondas ya no tienen el poder de las computadoras modernas su impacto sigue siendo impresionante hoy aunque las sondas siguen enviando información la disminución de la energía significa que estamos en las etapas finales de una misión que sobrepasó cualquier expectativa las Voyager son ahora como monumentos flotantes a pesar de las dificultades el viaje de las sondas sigue demostrando la tenacidad humana lo que parece una misión fallida algo pequeño y olvidado realmente es un testimonio del deseo de trascender los límites es de alguna manera nuestra declaración ante el universo tal vez las ondas nunca sean descubiertas por seres extraterrestres pero su presencia sigue demostrando que la humanidad no ha renunciado a la idea de buscar respuestas más allá de nuestro propio planeta lo que sorprende aún más es la resistencia de las sondas un esfuerzo humano contra la naturaleza del universo las ondas están llegando a sus últimos momentos pero su mensaje persiste incluso cuando su sistema se apaguen sus discos de oro seguirán en su viaje representando un pedazo de la humanidad en estos discos la humanidad ha grabado Sonidos de la Tierra música de diferentes partes del mundo y hasta un mapa de nuestra ubicación en la galaxia que podría ser útil si alguna forma de vida extraterrestre los encuentra pero la probabilidad de que alguna vez se descubran es casi nula en lugar de pensar en ello como un mensaje para extraterrestres deberíamos verlo como un símbolo de nuestra existencia es nuestra forma de decir estuvimos aquí la gran revelación que los voy ayer nos ofrecen es en su núcleo filosófica cuando la nave Voyager uno atravesó la heliopausa el punto donde el viento solar se encuentra con el espacio interestelar descubrimos que el espacio entre las estrellas no es lo que imaginábamos creíamos que sería un vacío uniforme y tranquilo pero lo que encontraron las sondas es algo más complejo más dinámico más hostil este descubrimiento no solo amplía nuestro conocimiento sino que también redefine lo que pensamos acerca de los límites del universo al mismo tiempo este viaje no ha sido fácil las ondas están siendo bombardeadas por radiación cósmica lo que es un recordatorio brutal de lo peligrosos que pueden ser las distancias interestelares. El viaje, aunque fascinante, está lleno de desafíos imprevistos las partículas de polvo que golpean a las ondas son tan pequeñas pero viajan tan rápido que pueden destruir sus sistemas si un día en el futuro lejano intentamos enviar una nave tripulada a través del espacio interestelar los desafíos serán mucho mayores sin embargo en el caso de las ondas Voyager sabemos que no importa lo que pase no importa si la humanidad desaparece antes de que alguien encuentre las ondas ellas en cierto sentido estarán eternamente viajando aunque nuestras ciudades se desintegren y nuestros imperios se derrumben las ondas continuarán existiendo en el vacío llevando consigo la historia de nuestra especie el viaje de las ondas Voyager también nos deja lecciones importantes sobre el tiempo es difícil comprender la cantidad de tiempo que ha pasado desde que se lanzaron pero más allá de las cifras las sondas nos muestran la irrelevancia de nuestra comprensión de las distancias cósmicas y los periodos de tiempo cuando se trata del universo los tiempos de viaje que consideramos largos como diez veinte o incluso 50 años se vuelven insignificantes cuando se comparan con las distancias que debemos recorrer entre estrellas por ejemplo si la Voyager 1 estuviera viajando hacia Próxima Centauri la estrella más cercana tomaría más de 73.000 años en llegar allí mucho más de lo que nuestra civilización ha existido y si las ondas llegan a otras estrellas lo harán en escalas de tiempo de decenas de miles de años lo que da una idea de cuán pequeñas son nuestras vidas en comparación con la escala cósmica el descubrimiento del verdadero carácter del espacio interestelar a través de las sondas Voyager es sin duda asombroso y aterrador nos da una visión de la soledad cósmica que nunca habíamos imaginado aunque las ondas nos envíen información y aunque sepamos que el espacio entre las estrellas es un lugar oscuro y vacío las boyas ayer continúan siendo un faro de esperanza cuando las ondas Voyager fueron lanzadas por la NASA en 1977 su misión era algo que en muchos sentidos parecía un experimento algo modesto comparado con lo que hemos alcanzado en la exploración espacial hoy en día las ondas Voyager uno y Voyager dos se lanzaron con la idea de enviar datos sobre los planetas exteriores de nuestro sistema solar y más tarde con la esperanza de continuar más allá de la órbita de Neptuno donde ningún ser humano había llegado antes la NASA jamás imaginó que estas naves sobrevivirían tanto tiempo y mucho menos que se adentrarían más allá del sistema solar enviando datos que cambiarían nuestra comprensión del universo el viaje de las Voyager se ha extendido por casi medio siglo y a pesar de haber viajado más de quince mil millones de millas las sondas siguen enviando datos desde los rincones más lejanos del espacio han cruzado la frontera entre nuestro sistema solar y el vasto espacio interestelar convirtiéndose en los objetos creados por el hombre más distantes de la tierra pero lo que estas sondas han revelado sobre la naturaleza del espacio intergaláctico no es solo ciencia es una reflexión filosófica profunda sobre la soledad la distancia y la vulnerabilidad del ser humano en un universo implacable e infinito al escuchar sobre las Voyager uno podría preguntarse qué significa ser una sonda que viaja por el espacio por miles de años y más aún qué significa para la humanidad crear una máquina que incluso si su propósito inicial ha desaparecido hace mucho siga existiendo por milenios las sondas Voyager por encima de todo nos hablan de nuestra propia relación con el cosmos de la profunda soledad que nos acecha y de nuestra curiosidad imparable por explorarlo desconocido el viaje incomparable la distancia recorrida por las sondas Voyager es tan basta que se escapa a la comprensión humana en términos de la tierra Voyager uno está actualmente a más de quince mil millones de millas de distancia para poner esto en perspectiva si uno pudiera viajar a la velocidad de la luz tomaría más de veintidós horas para que la señal enviada desde Voyager 1 llegue a la Tierra este es solo el principio voy a hacer uno ha viajado por más de cuarenta y siete años y ha recorrido solo el cero punto cero seis por ciento de la distancia que hay entre la Tierra y la estrella más cercana Próxima Centauri si voy ayer uno estuviera viajando hacia esa estrella tomaría 73.000 años para llegar allí y aún así a pesar de estar viajando a una velocidad de 38.000 millas por hora más rápido que cualquier otro objeto hecho por el hombre las ondas aún están increíblemente lejos de la estrella más cercana las ondas Voyager son el testamento de cuán insignificantes son los logros humanos cuando se comparan con la vasta inmensidad del espacio.
Este no es solo un viaje físico es una lección acerca de la escala del cosmos y la limitación humana la frontera del espacio interestelar hasta el año 2012 la humanidad nunca había alcanzado el espacio interestelar aunque muchas teorías existían sobre lo que sucedía más allá de la influencia del Sol nadie sabía realmente que encontrarían las ondas la heliosfera que es el área alrededor del Sol que está dominada por el viento solar marca la frontera entre nuestro sistema solar y el espacio interestelar en agosto de 2012 Voyager uno cruzó esa frontera y se convirtió en el primer objeto hecho por el hombre en entrar en el espacio interestelar sin embargo lo que encontraron las sondas no era lo que esperábamos la helio esfera no era una esfera simple como los científicos pensaban en cambio tiene una forma más parecida a un cometa con una cola que se estira detrás de nuestro sistema solar mientras la Tierra y el Sol viajan a través de la galaxia esta forma inusual es solo una de las primeras sorpresas que las ondas nos han develado el espacio interestelares en sí mismo resultó ser mucho más complejo de lo que pensábamos en lugar de ser un vacío vacío y estático las sondas encontraron una región mucho más dinámica con partículas de alta energía campos magnéticos y plasma que cambian constantemente la densidad de las partículas cargadas era más alta de lo esperado lo que muestra que incluso el espacio vacío que rodea las estrellas está lleno de actividad estas partículas provienen de fuentes lejanas como supernovas y el campo magnético interestelar es diferente al de la heliosfera este descubrimiento sorprendió a los científicos ya que muchos modelos de la física cósmica se basaban en la suposición de que el espacio interestelar estaba vacío o relativamente uniforme pero las ondas Voyager nos han demostrado que nada es tan sencillo la soledad de las ondas lo que realmente hace que las ondas Voyager sean únicas es que en cierto sentido son los objetos más solitarios jamás creados viajan a través de un espacio vacío que está tan lejano de cualquier estrella o planeta conocido que no hay nada a su alrededor durante miles de millones de millas en este vacío existe una extraña forma de soledad al contrario de lo que los humanos hemos imaginado durante siglos el universo no está lleno de vida esperando ser descubierta sino que está plagado de distancias inalcanzables entre los pocos lugares donde la vida podría existir los Voyager aunque aún sigan enviando señales de regreso a la Tierra están en un viaje sin fin un trayecto que no tiene un destino claro las ondas están llevando consigo sus discos de oro que contienen sonidos e imágenes de la tierra en un intento de decir estuvimos aquí ante la eternidad es una declaración de humanidad a pesar de la soledad pero también es una señal de lo pequeña que es nuestra existencia en comparación con la vastedad del universo lo que ocurre con las ondas después de que su capacidad de comunicación falle es en muchos aspectos una reflexión de la vida misma las ondas seguirán viajando por el espacio durante millones de años incluso si la civilización humana ha desaparecido mucho antes de que alguien las encuentre en ese sentido las ondas son más permanentes que nosotros no corren el riesgo de ser destruidas por la guerra ni se desintegrarán por los efectos de la contaminación están diseñadas para resistir el paso del tiempo en el vacío sin embargo sus mensajes y sus registros de la vida humana son algo que permanecerá aunque nunca se escuche la enseñanza de las sondas el viaje de las sondas Voyager es un recordatorio de cuán pequeños y efímeros somos en el esquema general del cosmos pero a la vez las ondas también muestran lo que los humanos somos capaces de lograr a pesar de ser pequeñas máquinas lanzadas con tecnología de los años 70 las sondas continúan funcionando enviando datos que enriquecen nuestro entendimiento del universo este viaje aunque interminable y solitario también es un testamento del ingenio humano las sondas fueron diseñadas para una misión de solo cinco años pero después de cuarenta y siete años aún continúan enviando información en un entorno tan hostil como el espacio interestelar las ondas nos muestran que cuando los humanos se empeñan en lograr algo pueden superar las expectativas y crear tecnología que dure mucho más tiempo de lo que cualquiera pensó posible pero las Voyager también nos han enseñado algo más profundo algo más filosófico. Nos han mostrado como los humanos se enfrentan a la verdad de nuestra existencia. 19:40
Que estamos solos en un universo enormemente vasto que la distancia entre las estrellas es inconmensurable y que las posibilidades de encontrar vida en otros lugares son en términos prácticos nulas esto puede parecer una verdad desoladora pero también es una verdad que nos desafía a encontrar significado en nuestras propias vidas y a continuar nuestra búsqueda de conocimiento aunque nunca encontremos respuestas un mensaje en la oscuridad lo que la sonda nos dejan como legado es algo mucho más que datos científicos son un símbolo del impulso humano por llegar más allá de la necesidad de buscar respuestas y lo más importante de nuestra capacidad para hacer que nuestra presencia en el universo se note aunque sea en un rincón lejano del cosmos las ondas son más que simples artefactos espaciales son una forma de decirle al universo estuvimos aquí miramos hacia las estrellas y tratamos de comprenderlas es cierto que las probabilidades de que alguna vez una inteligencia extraterrestre encuentre las sondas y escucha el mensaje que dejamos en los discos de oro son casi nulas el universo es demasiado vasto y las ondas son demasiado pequeñas aun así el hecho de que las enviamos el hecho de que nos lanzamos al vacío para dejar un mensaje es una de las declaraciones más poderosas sobre la naturaleza humana si nunca son encontradas aun así habrán cumplido su misión de alguna manera porque en última instancia esas sondas son un recordatorio de lo que somos como especie seres que no se rinden ante la vastedad de lo desconocido que no temen a la oscuridad del cosmos sino que la enfrentan con esperanza y determinación el viaje de las ondas Voyager entonces no es solo un testimonio de la ciencia sino también un testimonio de nuestra humanidad es una búsqueda sin fin una búsqueda que continuará mucho después de que la humanidad misma haya dejado de existir de alguna manera el viaje de las Voyager se ha convertido en un símbolo de lo que somos capaces de hacer y aunque la oscuridad del espacio intercelar continúe su expansión infinita las sondas con su mensaje seguirán viajando llevando consigo el eco de la humanidad.
https://youtu.be/dlaxoGc4v1g
Fuimos a la Luna, aterrizamos seres humanos en la superficie de otro mundo, los trajimos de vuelta a salvo y lo hicimos seis veces. Entonces, ir a Marte, eso es solo el siguiente paso, ¿verdad? La misma idea básica, solo un poco más lejos, un poco más de combustible, un viaje un poco más largo, un poco más de comida y agua, pero fundamentalmente el mismo problema. Es decir, ya hicimos la parte difícil, rompimos el cascarón, Marte es solo un poco más lejos, en el mismo camino. Eso es completamente incorrecto. Y te voy a mostrar exactamente por qué. Mira, esta es una de esas situaciones donde el sentido común te lleva directamente al abismo, porque la Luna y Marte no son el mismo problema a diferentes escalas, son problemas fundamentalmente diferentes. Y la diferencia no es el tipo de cosa que solucionas construyendo un cohete un poco más grande o empacando unos cuantos sándwiches más. La diferencia es matemática, está dentro de una ecuación, una ecuación que parece muy simple y esa ecuación es implacable. Déjame explicartela. Y cuando terminemos vas a entender algo que le llevó a los ingenieros décadas comprender por completo. Llegar a Marte es difícil, aterrizar en Marte es realmente difícil, pero salir de Marte y volver a casa, eso es otro tipo de difícil. Ese es el tipo de difícil donde la naturaleza dice no. Y tienes que averiguar si realmente lo dice. Primero asegurémonos de estar de acuerdo en lo que hace un cohete, porque si no entiendes esto, nada de lo demás tiene sentido. Un cohete funciona arrojando cosas hacia atrás. Eso es todo. Ese es todo el secreto, lanzar masa en una dirección. Y según la tercera ley de Newton, el cohete va en la otra dirección. Todos los cohetes que alguna vez han volado funcionan sobre esta idea. Quemamos combustible, lo calentamos, lo expulsamos a través de una boquilla a una velocidad tremenda y el cohete se mueve en la dirección opuesta, sencillo. Pero hay un problema y es un problema devastador. El combustible que vas a quemar más tarde tienes que llevarlo ahora y llevarlo ahora significa que tu cohete es más pesado ahora, lo que significa que necesitas más combustible para acelerar todo ese combustible, lo que hace que el cohete sea aún más pesado, lo que significa que necesitas aún más combustible para llevar ese combustible también. Ves hacia dónde va esto, es una espiral, una espiral viciosa e implacable. Hay una ecuación que captura perfectamente esta espiral. Fue desarrollada por un maestro ruso llamado Konstantin Tsiolkovski en 1903, el mismo año en que los hermanos Wright volaron en Kitty Hawk. Y aquí está, en palabras simples, el cambio de velocidad que puedes lograr, tu Delta V, es igual a la velocidad de escape de tu motor multiplicada por el logaritmo natural de la rela ción entre tu masa completa y tu masa vacía. Eso es todo. Delta V es igual a la velocidad de escape multiplicada por el logaritmo de la relación de masas. Ahora ,si nunca te has enfrentado a logaritmos y exponenciales, déjame explicarte lo que esto significa en términos prácticos, porque aquí es donde la gente se enreda.
Piensan ¨Bueno, si necesito el doble de velocidad, necesito el doble de combustible.¨ Incorrecto, necesitas mucho más que el doble de combustible. La relación es exponencial. Si inviertes la ecuación y preguntas cuánto combustible necesito para una velocidad dada, la respuesta involucra a una función exponencial y las funciones exponenciales no son amables. Déjame darte una idea. Supón que tu motor expulsa gases a 3 kms. Es un buen cohete químico. Si necesitas un delta V de 3 kms, necesitas una relación de masa de aproximadamente 2.7. Es decir, tu cohete en el lanzamiento tiene que pesar unas 2.7 veces lo que pesa cuando el combustible se ha ido. Bien, eso es mucho combustible, pero es manejable. Ahora supongo que necesitas 6 kms por segundo. Podrías pensar, bueno, el doble de velocidad, tal vez cinco veces el combustible. ¿No? La relación de masa sube a unos 7.4. ¿Qué tal 9 kms? Tres veces lo original. La relación de masa es de unos 20. Tu cohete ahora es un 95% combustible por masa. Y a 12 kms la relación de masa es de unos 55. En ese punto, básicamente estás tratando de volar una lata de metal envuelta en un lago de queroseno. Ya no queda prácticamente espacio para la carga útil. Lo que estás tratando de entregar. Esto es lo que los ingenieros llaman la tiranía de la ecuación del cohete. Y no es una exageración llamarlo tiranía. Domina todo sobre los viajes espaciales. Cada cohete que ha sido construido ha sido modelado, retorcido y restringido por esta ecuación.
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Déjame darte una analogía para que realmente sientas esto en tus huesos. Imagina que vas de viaje por carretera a través de un desierto, pero no hay estaciones de servicio en el camino. Tienes que llevar toda tu gasolina contigo. Está bien, pero la gasolina es pesada y llevar ese peso extra significa que tu motor trabaja más, lo que quema más gasolina. Entonces, necesitas gasolina extra para llevar la gasolina extra. Y esa gasolina extra también es pesada, así que necesitas más gasolina encima de eso. Cada nuevo galón que agregas te da un poco más de alcance, pero también hace que el automóvil sea más pesado. lo que consume el alcance que recién ganaste. Eventualmente llegas a un punto en el que agregar otro galón apenas ayuda, porque la gasolina se está utilizando principalmente para transportar a sí misma. Ese es el dilema al que se enfrentan los cohetes. Y es en realidad peor que mi analogía del desierto, porque un coche en el suelo solo lucha contra la fricción y la gravedad cuesta arriba. Un cohete tiene que arrojar más al espacio a una velocidad tremenda solo para acelerarse hacia adelante. Cada segundo que vuelas está aligerando, lo cual es bueno pero comenzó absurdamente pesado, que es el verdadero problema. El Saturno V, esa magnífica máquina que nos llevó a la Luna, pesaba alrededor del 85% de su masa en combustible en el lanzamiento. Piensa en lo que eso significa. Pesaba alrededor de 6,5 millones de libras en la plataforma. 6.5 millones. Y la parte que realmente fue a la Luna y volvió. El diminuto módulo de comando con tres hombres dentro pesaba menos del 1% del total. Todo lo demás será combustible y los tanques y motores para quemar ese combustible. Y esos se descartaban a lo largo del camino, etapa por etapa, para deshacerse del peso muerto. Toda la filosofía de diseño del Saturno V era deshacerse de la masa lo más rápido posible. Úsala, desechala, sigue adelante más ligero. Eso no es elegancia, eso es desesperación vestida de genialidad, en ingeniería. La ecuación forzó ese diseño, no las preferencias de los ingenieros.
La ecuación. Ahora hablemos del viaje a la Luna y veamos porque funcionó. El Delta VT para llegar desde la superficie de la Tierra a la órbita baja terrestre es de unos 9,5 km/s. Esa es la parte más difícil de cualquier misión espacial. Salir del suelo. Luchas contra la gravedad todo el camino. Rompes la atmósfera y necesitas una velocidad tremenda. Alrededor de 9,5 km/s de ella. Desde la órbita baja terrestre hasta la Luna y de vuelta el Delta V adicional es aproximadamente otros 6 km/s en total de ida y vuelta. Y hay algunos trucos inteligentes. El módulo lunar era muy liviano, solo tenía que funcionar en la débil gravedad de la Luna, que es 1,6 de la gravedad de la Tierra. La Luna no tiene atmósfera, por lo que no se necesitaban escudos térmicos para el aterrizaje y la velocidad de escape de la Luna es solo de aproximadamente 2,4 km/s. Así que despegar de la superficie no requirió tanto combustible. Dejaron la mitad inferior del módulo lunar atrás. Ascendieron solo en la parte superior esta pequeña cápsula, apenas suficiente para dos hombres. Se encontraron con el módulo de comando en órbita, transfirieron a la tripulación y también arrojaron la etapa de ascenso. Cada kilogramo importaba, cada decisión era sobre ahorrar más masa y funcionó apenas en algunos casos, pero funcionó. El presupuesto total de Delta V para toda la misión del Apolo, desde la superficie de la Tierra hasta la superficie de la Luna y de regreso fue de aproximadamente 15 a 16 km/s. Eso es un número monstruoso. El Saturno V fue el cohete más poderoso que jamás se haya volado y apenas pudo hacerlo. Así que ahora, Marte, lo primero que tienes que entender es cuan lejos está Marte realmente, no en algún sentido abstracto, sino en un sentido práctico de planificación de misiones. La Luna está a unos tres días de distancia. Enciendes tu motor, viajas durante tres días y ya estás allí. Si algo sale mal, puedes dar la vuelta. El Apolo 13 lo demostró. Pasaron por la Luna y volvieron a casa en unos días maltratados, pero vivos. Marte no está a tres días de distancia. Marte, en su punto más cercano, está a unos 55,000,000 de kilómetros de la Tierra. En su punto más lejano, unos 400 millones de kilómetros. Y no puedes simplemente apuntar tu cohete a Marte e ir porque martes está moviendo, la Tierra se está moviendo, todo está orbitando el Sol a diferentes velocidades y diferentes distancias.
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Tienes que lanzar en el momento justo seguir una trayectoria curva llamada orbita de transferencia de joman y llegar a Marte después de unos ocho o nueve meses ocho o nueve meses en una nave espacial en el espacio profundo sin posibilidad de dar la vuelta porque ya estás comprometido con la trayectoria déjame asegurarme de que esto se entienda 8 o 9 meses en la estación espacial si algo sale terriblemente mal puede subir a una cápsula Soyuz y estar en el suelo en unas pocas horas en el camino a Marte si algo sale mal estás dentro de un tubo de metal viajando a través del vacío a decenas de miles de kilómetros por hora y tus opciones son arreglarlo tú mismo o morir no hay abortos no hay puertos seguro entre aquí y allá la gran mayoría del viaje se pasa en una región del espacio donde la radiación del sol no tiene filtro los micrometeoritos son una amenaza constante y el ser humano más cercano fuera de tu nave espacial se está alejando cada día y la gente habla con indiferencia de este viaje como si fuera un largo vuelo en avión como si el aburrimiento fuera la principal preocupación no lo es la principal preocupación es que estás viviendo dentro de una máquina compleja durante gran parte de un año y si cualquier sistema crítico falla motor soporte vital navegación energía no hay aterrizaje de emergencia entre la Tierra y Marte nada solo vacío pero dejemos de lado el tiempo de viaje por ahora hablemos de Delta vi porque eso es lo que en la ecuación del cohete realmente importa desde la órbita baja de la tierra el Delta B es necesario para entrar en una órbita de transferencia hacia Marte es de unos 3,6 km veces luego necesitas reducir la velocidad cuando llegues tal vez otros uno o dos kilómetros ese para entrar en la órbita de Marte luego necesitas descender a la superficie y aquí es donde Marte comienza a mostrar sus dientes Marte tiene una atmósfera podrías pensar que eso es una buena noticia en la tierra usamos la atmósfera para reducir la velocidad para caídas escudos térmicos resistencia del aire cosas maravillosas nos ahorra todo el combustible que necesitaríamos para un aterrizaje propulsado pero Marte tiene una atmósfera terrible no terrible en el sentido de que sea desagradable aunque sí lo es en el sentido de la ingeniería es lo peor de ambos mundos la atmósfera de Marte es aproximadamente el 1% de la densidad de la atmósfera de la Tierra a nivel del mar, el 1%. Estar en la superficie de Marte es como estar a una altitud de unos treinta y cinco kilómetros sobre la Tierra aproximadamente tres veces y media más alto que los aviones comerciales vuelan donde básicamente no hay nada así que qué significa eso significa que la atmósfera es lo suficientemente densa como para que no la puedas ignorar cuando una nave espacial entra a toda velocidad a cinco o seis kilómetros ese incluso esa leve brisa de aire genera un calentamiento enorme necesitas un escudo térmico tienes que gestionar las cargas térmicas es una entrada atmosférica real con un verdadero peligro pero la atmósfera es demasiado delgada como para detenerte en la tierra un paracaídas puede reducir tu velocidad desde velocidades supersónicas hasta un aterrizaje suave en Marte un paracaídas ayuda pero solo puede reducir tu velocidad hasta unas 200 millas por hora tal vez un poco más tal vez un poco menos dependiendo del tamaño de tu paracaídas y el peso de tu vehículo y 200 millas por hora no es una velocidad de aterrizaje eso es una velocidad de choque entonces después de que tu escudo térmico te haya frenado desde velocidades y personicas hasta su personicas y tú paracaídas haya reducido tu velocidad de supersónica a algo aún aterradoramente rápido entonces tienes que usar cohetes para hacer la desaceleración final para un pequeño aterrizador robótico esto es manejable los aterrizadores biking que tocaron la luna usaron una combinación de escudos térmicos para caídas y cohetes de retroceso y pesaban menos de una tonelada métrica funcionó la ingeniería fue hermosa pero esos eran pequeños aparatos sin pasajeros y el retraso de la señal de Marte a la Tierra es superior a diez minutos a veces más de 20 eso significa que nadie en la tierra puede dirigir el aterrizaje en tiempo real la máquina tiene que aterrizar por sí misma y cada paso de la secuencia debe funcionar de forma autónoma cualquier fallo y acabas de hacer un costoso cráter una misión humana a Marte necesita aterrizar algo como veinte a cuarenta toneladas métricas en la superficie personas hábitats soporte vital comida equipo sistemas de energía y posiblemente el combustible y el vehículo para el viaje de regreso aquí es donde comienza la verdadera pesadilla ese truco del paracaídas no escala no puede simplemente construir un paracaídas más grande para una carga más pesada y esperar que funcione la física no coopera la atmósfera es tan delgada que el paracaídas tendría que ser absurdamente grande cientos de metros de ancho y desplegar algo así a velocidades supersónicas en la atmósfera marciana es por decirlo suavemente más allá de lo que actualmente sabemos hacer así que para cargas pesadas necesitas usar cohetes para la mayor parte de la desaceleración y cada kilogramo de combustible de cohete que traes para el aterrizaje es un kilogramo que tuviste que llevar desde la tierra la tiranía de la ecuación del cohete otra vez la NASA ha estimado que para un aterrizaje completamente propulsado en Marte cada tonelada métrica que quieras en la superficie requiere alrededor de veinte toneladas métricas en órbita baja de la tierra esa relación veinte a uno debería darte pesadillas si estás planeando una misión a Marte pero me estoy adelantando todo eso todo eso es solo el problema de llegar a Marte supongamos que con un esfuerzo magnífico lo resolvemos supongamos que aterrizamos una tripulación en Marte con su hábitats su suministros y su equipo supongamos que todo sale perfectamente ahora quieren regresar a casa y aquí es donde el universo se ríe de ti porque salir de Marte es en muchos aspectos más difícil que llegar a Marte no porque Marte tenga una gravedad más fuerte que la tierra no lo tiene Marte tiene aproximadamente el 38% de la gravedad de la tierra la velocidad de escape de Marte es de unos cinco kilómetros ese en comparación con los once coma 2 km de la Tierra así que en términos gravitacionales puros martes más fácil de abandonar que la tierra pero no estás en la tierra estás en Marte y Marte no tiene un Centro Espacial Kennedy ni un edificio de ensamblaje de vehículos ni un ejército de Ingenieros ni fábricas en la calle que fabriquen partes de cohetes ni camiones cisternas entregando combustible estás en un mundo helado árido y sin atmósfera a cincuenta y cinco millones de kilómetros de la máquina más cercana y necesitas construir o traer todo lo necesario para lanzar un cohete desde la superficie de otro planeta piensa en lo que se necesitó para lanzar el Saturno cinco miles de personas miles de millones de dólares cadenas de suministro industriales enteras. Solo el oxígeno liquido y el hidrógeno líquido para alimentar ese cohete requerían una infraestructura industrial enorme plantas de procesamiento criogénico tuberías bombas tanques de almacenamiento todo tenía que funcionar a la perfección o el cohete no vuela en Marte no tienes nada de eso si traes el combustible de regreso desde la Tierra tienes que llevarlo todo el camino hasta Marte aterrizarlo en la superficie mantenerlo almacenado durante tu estadía y luego usarlo para lanzar y recuerda la ecuación del cohete cada kilogramo de combustible que trae para el viaje de regreso es un kilogramo que tuvo que ser lanzado desde la Tierra transferido a Marte y aterrizado de forma segura el multiplicador de masa es asombroso esa relación veinte a uno para aterrizar se vuelve aún peor cuando incluyes el combustible para el viaje de regreso porque ahora estás aterrizando combustible que necesitas para lanzar déjame intentar esbozar los números de manera aproximada para sacar una tripulación de la superficie de Marte y ponerla en órbita baja marciana necesitas un delta B de unos cuatro coma un kilómetro o ese eso incluye pérdidas gravitacionales y un pequeño margen desde la órbita baja de Marte necesitas entrar en una órbita de transferencia de regreso a la Tierra lo que cuesta otros 2,3 kms así que solo salir de Marte y regresar a casa cuesta alrededor de 6 a 7 kms de Delta B con un buen motor digamos un impulso específico de 450 segundos eso significa que tu cohete al despegar de Marte necesita ser aproximadamente un 80% combustible por masa un 80% de combustible en un planeta donde no hay combustible y en realidad es peor que eso porque la masa que acabo de calcular no incluye el escudo térmico que necesitas para la reentrada en la atmósfera de la Tierra ni el soporte vital para el largo viaje de regreso ni la comida y el agua ni la más estructural del vehículo ni ningún margen de error al incluir todo eso la masa del combustible en comparación con todo lo demás se vuelve absurda aquí hay otra forma de verlo recuerda que llegamos a la Luna y volvimos con un presupuesto de Delta V de unos 15 a 16 kms el Delta V total para un viaje redondo a Marte incluyendo el lanzamiento desde la Tierra el tránsito a Marte el aterrizaje el lanzamiento desde Marte el regreso y la reentrada a la Tierra está en el vecindario de dieciocho a 22 kms dependiendo de la trayectoria y la arquitectura de la misión eso tal vez no suene como mucho más que la misión lunar solo unos pocos kilómetros extra por segundo pero la ecuación del cohete no se preocupa por tu intuición unos pocos kilómetros extra por segundo cuando ya estás en el límite de lo que es posible significa un aumento exponencial en el combustible necesario no estás agregando combustible lo estás multiplicando pasar de 15 a 20 kms de Delta Hunter puede significar triplicar o cuadruplicar la masa inicial del cohete para la misión lunar el Saturno cinco pesaba unas 3000 toneladas métricas una misión a Marte con la misma tecnología de propulsión llevando todo el combustible de regreso podría requerir una nave espacial ensamblada en órbita que pese decenas de miles de toneladas métricas nadie ha construido algo remotamente cercano a eso en el espacio pero espera aún no he mencionado la restricción más cruel la mecánica orbital los planetas no te esperan la Tierra y Marte orbitan el Sol a diferentes velocidades y distancias la tierra da una vuelta entre 165 días Marte toma aproximadamente $687 días se alinean en una posición favorable para la transferencia aproximadamente cada 26 meses dos años y dos meses ese es el periodo sinódico solo puedes lanzar eficientemente cuando los planetas están en las posiciones correctas esto significa que si aterrizas en Marte y quieres regresar a casa no puedes irte cuando lo desees tienes que esperar la siguiente ventana de lanzamiento y dependiendo de la arquitectura de tu misión eso significa sentarte en Marte desde unos 30 días hasta 500 días esperando que la Tierra y Marte vuelvan a alinearse correctamente el perfil más eficiente en términos de energía para la misión es lo que se llama misión de clase de conjunción vuelas a Marte en unos nueve meses te quedas en la superficie durante aproximadamente 500 días y luego vuelves a casa en otros nueve meses todo el viaje toma alrededor de dos y medio a tres años la larga estancia en Marte no es una elección es una consecuencia de la mecánica orbital si intentas acortar la estancia pagas una enorme penalización de Delta VT porque estás luchando contra el ritmo natural de las órbitas.
Una misión de corta estancia de treinta a 90 días en la superficie requiere una trayectoria de regreso mucho más energética a veces pasando más de un año en tránsito solo para regresar a casa y el Delta V total se dispara así que tu tripulación está en Marte durante un año y medio sin importar lo que suceda durante ese tiempo están expuestos a la radiación cósmica sin un magnetosfera protectora sin una atmósfera gruesa solo una fina capa de dióxido de carbono en la Tierra estamos protegidos por un campo magnético que desvía la mayoría de las partículas cargadas del sol y del espacio profundo en Marte ese escudo no existe la atmósfera proporciona algo de protección pero recuerda es solo el 1% de la densidad de la atmósfera de la Tierra eso significa que los rayos cósmicos partículas de alta energía que viajan casi a la velocidad de la luz están golpeando la superficie de Marte todo el tiempo y están golpeando a tu tripulación esto no es una quemadura solar son partículas que pueden desgarrar el ADN pasan a través de las paredes de tu hábitat a través de la estructura de tu nave espacial a través de tu cuerpo rompen los enlaces químicos en tus células el daño se acumula.
https://youtu.be/J9mAdLyBw60