Los actuales tiempos de viaje a Marte sugieren que, cuando los humanos empecemos a ir al planeta rojo, tardaremos 8 meses en llegar. Sin embargo, ingenieros canadienses afirman que un sistema basado en láseres podría reducir ese viaje a solo 45 días. Los hallazgos fueron publicados en preimpresión en arXiv.
Ingenieros de la Universidad McGill, en Canadá, aseguran que han desarrollado un sistema de “propulsión térmica por láser”. Un nuevo sistema que utiliza láseres para calentar combustible de hidrógeno.
Hablamos de propulsión de energía dirigida, la cual emplea grandes láseres disparados desde la Tierra para entregar energía a los conjuntos fotovoltaicos en una nave espacial. Éstos, a su vez, generan electricidad y empuje.
La nave espacial acelera muy rápidamente mientras está cerca de la Tierra, luego avanza hacia Marte durante el siguiente mes. Al acercarse al Planeta Rojo libera el vehículo principal de aterrizaje y regresa el resto del vehículo a la Tierra para el próximo lanzamiento.
Fisión nuclear
Llegar a Marte en solo seis semanas es algo que antes solo se creía posible utilizando cohetes propulsados por fisión nuclear, los cuales presentan riesgos de radiación. Hablando con Universe Today, el equipo detrás del estudio señaló que este sistema podría permitir un transporte rápido dentro del sistema solar.
La propulsión de energía dirigida no es una idea nueva. El proyecto Breakthrough Starshot tiene como objetivo usar láseres para enviar pequeñas sondas de velas de luz al sistema estelar más cercano, Próxima Centauri.
El sistema emplea rayos láser para impulsar una nave espacial al espacio profundo, a velocidades relativistas, una fracción de la velocidad de la luz. Cuanto más potente es el láser, más rápido logrará acelerar la nave. Algunas investigaciones predicen que será capaz de enviar un satélite de 90 kilos a Marte en solo 3 días, y una nave espacial entre un mes y 6 semanas.
Los conceptos requieren una matriz láser de gigavatios de potencia en la Tierra, que se dispare al espacio. El láser estará dirigido a una vela ligera unida a una nave espacial para acelerarla a velocidades relativistas.
“Estábamos interesados en cómo la misma tecnología láser podría usarse para un tránsito rápido en el sistema solar, con suerte será un trampolín a más corto plazo que demuestre la tecnología”, dijo Emmanuel Duplay de TU Delft.
Auto de carreras
La nave espacial requeriría un conjunto de láseres de 100 megavatios y 9 metros de diámetro. Su funcionamiento se basa en enfocar el láser en una cámara de calentamiento de hidrógeno a través de un reflector inflable. Así pues, el propulsor de hidrógeno se agota a través de una boquilla para impulsarlo hacia adelante.
«Nuestro enfoque utilizaría un flujo láser mucho más intenso en la nave espacial para calentar directamente el propulsor, similar a una caldera de vapor gigante», explica Duplay. «Esto permite a la nave espacial acelerar rápidamente mientras todavía está cerca de la Tierra. El láser no necesita enfocarse tan lejos en el espacio», agregó.
La nave espacial sería “como un coche de carreras que acelera muy rápidamente mientras aún está cerca de la Tierra». El enfoque ayudaría a recuperar la nave desde Marte, donde no habrá una gran matriz de láser, lista para enviarla en su camino.
El reflector inflable es clave para que la tecnología funcione correctamente. Este estaría diseñado para ser muy reflectante a fin de que soporte una mayor potencia de láser por unidad de área, en comparación con un panel fotovoltaico.
Más innovaciones
Al reducir el tiempo en el espacio, los astronautas enfrentan niveles más bajos de radiación. Esto convertiría a los viajes de ida y vuelta a Marte en considerablemente más seguros. No obstante, se requerirían nuevos elementos como matrices de láseres de fibra óptica, estructuras espaciales inflables, materiales de alta temperatura, etc.
El problema es que muchas de estas tecnologías aún están en pañales y no han sido probadas en el mundo real. «La cámara de calentamiento por láser es probablemente el desafío más importante», comentó Duplay.
De momento no se sabe si podría soportar temperaturas superiores a 10,000 K y al mismo tiempo mantener frías las paredes de la cámara. «Nuestros modelos dicen que esto es factible”, sostuvo Duplay. Lamentablemente, las pruebas experimentales a gran escala no son posibles en este momento. En todo caso, la tecnología se ve prometedora.